黄心熟料的产生原因与消除方法.docx

1、黄心熟料的产生原因与消除方法国内外不少资料介绍，黄心熟料除较难粉磨、游离 氧化钙稍偏高外，一般不影响熟料强度，只是水泥呈灰 褐色或灰黄色。由于出口水泥对色泽有严格要求严格， 所以必须消除黄心料。、产生黄心熟料的原因中CaO水泥熟料主要由CaO Si02、AI2O3、Fe2O3和 MgO Mn203 Ti02等氧化物组成，其Si02、AI2O3都是白色的，熟料所以有颜色，是由于Fe2O3 Mn203等染色氧化物的存在白色水泥只含微量的染色氧化物。如果在白水 泥的生料中引入一定量的某些染色氧化物，就能产 生各种不同颜色的水泥，例如，加 Cr2O3得绿色， 加CoO得浅兰色（在还原焰中煅烧或玫瑰红色

2、（在氧 化焰中煅烧，加Mn203専黄色（在还原焰中煅烧或紫 色（在氧化焰中煅烧。由此可见，熟料颜色同染色氧 化物的成分及煅烧时的火焰气氛有关。Fe2O3是主要染色氧化物，生成C4AF带棕褐色，与在普通水泥熟料中，它在正常氧化焰气氛中MgO形成固溶体，使熟料呈黑绿色，磨制的水泥呈青 灰色。如果在还原焰气氛中煅烧，Fe2O3被还原成FeO 与SiO2生成2FeO SiO2,称铁橄榄石，呈棕 黄色。黄心熟料的生成主要就是由于在还原焰气氛生成铁橄榄石所致。也有人认为是中煅烧2FeOSiO与C2S固溶生成钙铁橄榄石 CaFeSiO4所 致。从黄心熟料磨片岩相分析发现，它的黑色外壳 的岩相结构与正常熟料无

3、区别，而黄心部分 A矿结 晶不规则，边线不直，棱角圆钝，甚至没有 A矿。B 矿颗粒小，表面有包裹物。从黑色外壳与黄心部分 的化学成分看:SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO FeO黑色外壳黄心部分20.50 6.73 3.85 65.1 1.44 0.3026.24 8.33 3.43 59.11 1.21 0.51SiO2、AI2O3和FeO均超过黑色外黄心部分的a重，为壳的含量，也证明还原气氛是形成黄心熟料的重要 原因。但是，立窑的还原气氛远较回转窑严 什么在正常煅烧下可以得到黑绿色葡萄状熟料而没 有黄心呢？这是由于立窑内熟料的冷去卩速度很慢， 熟料又具多孔状，在高压鼓风情况下

4、，灼热的熟料 遇热空气作用，O2较易渗透到熟料内部，使FeO重 新氧化成Fe2O3熟料颜色又变成黑色。所以高温富 氧空气是促使熟料由黄变黑的转化条件。但是熟料 必须在1100C与热空气中的氧起作用，低于 900C 时氧化反应速度显著下降。回转窑熟料在冷却带停留时间短的情况下，难以全部得到氧化，便出现外 壳又氧化呈黑色，内部为黄色的黄心熟料。黑色外 壳的厚度取决于氧化程度o熟料冷却速度对颜色的影响，一般认为急冷的 熟料颜色不好。有人指出，在高温下，铁化合物分 解成CaO与 Fe2O3冷却太快，再化合不能发生时， 熟料就变黄色。还有人认为，熟料中玻璃体和结晶 液相间的相对数量也是影响颜色的一个因数

5、，冷去卩 太快，熟料中仍有少量结晶的 C4AF存在时，呈褐 色；慢冷，可能呈深灰色，其深浅度与含铁量有 关。料亠综上所述，可以认为，在一定生料成分的情况 下，还原焰促使生成铁橄榄石，又得不到再次充分 氧化，因而形成具有黑色外壳的黄心熟料。熟料的 冷去卩速度对颜色也有一定影响。、解决黄心熟料的一般方法（一克服还原焰气氛在回转窑内，大致有四种情况可能形成还原 焰。应根据不同情况采取不同措施，克服还原焰气 氛。1.空气量不足 正常的火焰，煤粉与一次空气从喷煤嘴喷出，经过一段距离到达发火点，这一段 是黑火头，煤粉尚未燃烧，有充分的氧；发火后， 挥发物迅速燃烧，火焰为温差限制性射流，它在行 进中要挟裹周

6、围的二次空气，使固定炭进一步燃 烧。这样的火焰，由于总空气量适当，一、二次空 气配比合理，所以形状完整，清亮有力，长度适 当。一般一次空气供挥发物燃烧，二次空气则供给 固定炭燃烧，每1%军发物，相应配1%厂次空气。若 空气量不足，必然有较长的还原带（见图1存在，二 次空气不能及时补充，影响固定炭燃烧 （图）最长的一个。因为煤粉与气流的相对速度差小，煤粉燃烧后生成 的CO2气膜裹在煤粉表面，不容易离开，成为燃烧的 阻力，使燃烧速度变慢，火焰过长，发浑无力，物料 在咼温带要经过还原气氛区、中性气氛区，最后到达 氧化气氛区。在还原区内，Fe2O3被还原成FeQ从 Fe2O3与 CO的平衡条件来看（图

7、2,容克资料，在高温 区中，只要有少量CO存在，就能将Fe2O3还原成 FeO 而且还原区是三个区域中（图2）当物料进入氧化区时，由于此区域温度较低， 停留时间较短，不具备将熟料全部氧化成黑色的充 分条件，从而出现黄心料标定一、二次空气量，分析窑尾废气成分，可 以判断总风量是否充足，一、二次风配比是否合 理。2.煤粉颗粒太粗煤粉太粗，特别是通不过900 孔筛的粗粉，在射程中来不及完全燃烧，未燃尽的 煤粉落在物料上，并被不断翻滚看的物料包裹起 来，在隔绝空气的情况下燃烧。灼热的炭与 CaCO3 起作用:C+CaCO3CaO+2COCO+Fe2OaFeO+CO2空气量不足或煤粉太粗都能造成还原气氛

8、，使 熟料形成黄心，但二者是能够区别的。当窑尾废气 分析中存在大量CO燃烧带空气过剩系数av1.05 , 小颗粒无黄心，只有较大颗粒有黄心时，多半是空 气量不足所造成；当a1.11.2 ,空气量已够，但 熟料仍有黄心，甚至小的熟料颗粒内部也有米粒大 黄点，则是由于煤粉粗造成。黄心部分 SiO2、A12O3 含量高，也是煤灰的不均匀掺入引起的。这就要求 压低煤粉细度。一般生产出口水泥熟料要求煤粉细 度基本上通过900孔筛，4900孔筛余为1012%3.原煤水分太大 采用雷蒙磨、来歇磨或风扫磨的煤磨系统，磨内热风进窑作一次风，热风中的 水蒸汽在高温下与煤粉反应:C+H2&H2+COH2的还原能力特

9、别强。当原煤水分增加时，热风空 气含量相应下降，进一步加剧窑内还原气氛。所以 降低原煤水分也是克服黄心熟料的一项技术措施。4.IE重的还原焰气氛，就容易出现黄心料。最好预操作不当 当生料窜入烧成带，火焰被迫缩 短，但这是现象，实际上煤粉仍往前运动。由于生 料中放出大量CO2起着灭火作用，煤粉不能充分燃 烧，掉入生料中被包裹起来。此时，一般操作都用 加煤顶火迫烧，关小排风，废气不能及时排出，形 成严 打小慢车，避免短焰急烧。加煤要同时加风，风煤 司步，以保证完全燃烧。（二减缓熟料冷却速度，提高再氧化程度在1300C以上，熟料有足够时间与氧接触，FeO 可重新转化成Fe2O3 1100C以下，氧化

10、速度就很慢 了。广州水泥厂认为，保持约0.3米高的前结圈， 对熟料颜色有好处，其原因就在于此。在出窑口 处，加筑挡料圈，增加熟料在冷却带停留时间，也 有一定作用（三适当增加MgO含量我国水泥标准规定熟料中 MgO含量4.5%,因过 多MgO勺存在将使水泥体积安定性不良，但是，少 量MgO勺存在不仅可以降低烧成温度，还能改善熟 料颜色。MgO在熟料中起破坏作用的是成单独结晶的 方镁石，至于与C4AF形成固溶体或在玻璃相中的 MgO却并不起破坏作用。而且值得特别指出的是，MgO能够阻止Fe2O3还原成FeQ一些人的研究工作证明，在较高的温度下，随 着MgO勺增加，Fe2O3分解成FeO的数量显著地

11、减少 （见图3。有人认为，在13001400C加热Fe2O3 时，Fe2O3中的氧的分压可以达到空气中氧的分压， 此时Fe2O3很艮活跃，稍有CO存在，就能被还原。但 当有MgC存在时，能降低Fe2O3中氧的分压，Fe2O3 不再那么活跃，不易被还原了。因此，具有一定数 量MgO勺熟料，对还原气氛的敏感性大为降低图3温度、MgO寸Fe2O3分解的影响不过增加MgC的含量有可能降低熟料强度，所 以在引入MgO寸，必须加强质量控制，一般不应超 过2%柳州水泥厂就是采用增加 MgO含量的措施来 提高熟料颜色合格率的，该厂控制熟料 MgO在1.7% 左右。（四其他措施经验证明，提高一、二次空气温度，提

12、高窑尾 温度加强预烧，加强原煤管理稳定煤料，统一三班 操作、稳定来料等措施，均有利于改善熟料颜色。三、我们的实践体会重，影响出口水泥我厂有3.5 X 145米直筒型回转窑二台，熟料 由振动式炉篦子冷去卩机冷去卩，设计产量 24吨/台 时，实际产量最高达29吨/台时，熟料标号稳定在 650号左右，但熟料曾一度黄心j 生产任务的完成。（一通过热工测定分析原因为了找出产生黄心料的原因，我们对 行了全窑热工测定。测定数据见表1。从热工数据分析，突出的问题是总风量不足， 一次风比例过高（达37%燃烧不完全，产生还原气 氛。煤粉细度粗（个别达40%熟料还有0.49%的烧 失量，主要是燃烧不完全的焦炭粒子。

13、这就加剧了 熟料的还原程度。熟料中FeO高达1.0%以上便是有 力证据。其次是冷却带太短，约 3米。据计算，熟 料在该带仅停留5分钟左右。二次空气温度低到 260C,这些都不利于熟料再度氧化。第三，煤管口径偏大，喷煤管位置偏外偏低，火焰受二次空气干 扰发旋发散。第四，窑内热工制度不够稳定，来料 不匀，多半采用短焰急火迫烧，熟料易起大块。（二基本措施针对以上存在的问题，要改进熟料颜色必须首 先解决还原气氛问题，即增加空气量，减小煤粉细 度，同时延长冷去卩带，提高二次空气温度，以增加 熟料的再氧化程度，加强工艺管理，稳定煤料成 分，改进喷煤管，加强三班操作。具体措施是:1.改进冷去卩机，将冷去卩机

14、挡风板上下都往后移 3.6米，以增加入窑风量。提高二次空气温度，大烟 帽加闸板，减少大烟帽逸出风量，强迫空气入窑。 在鼓风机风道突然扩大处，焊一块钢板，以消除涡 流，减小阻力损失，为增加风量创造条件。2.在出窑口处增加挡料圈200毫米，减缓熟料 冷却速度，将窑口圈结在56米处，既延长了冷却 带，又减少了二次空气对一次空气的干扰，还可以 增加料面对火焰的辐射，缩短黑火头，这些都有助 于熟料再氧化。3.改进喷煤管尺寸及位置，将原喷嘴口径改小，其改进规格如表2。在基本保持喷煤嘴原有扩张角度不变的条件下， 缩小喷嘴口径，增加平头长度，以延长火焰的高温部 分，防止高温段集中，保持火焰形状完整，降低二次

15、空气对火焰的涡旋作用。将入窑喷煤嘴风管法兰接口 的下部加垫圈，抬高煤粉管，以防止火焰辐射，煤粉 落入料层4.加强工艺管理，围绕熟料颜色增加生产控制检 验项目和检验次数。熟料 MgC及FeO含量每班分析 次，fCaO检验每班加三次，熟料颜色除检验黄心外， 用小盘磨磨细与兄弟厂的出口水泥进行比较，鉴定颜 色级别，以便掌握煤料、煅烧操作与颜色的关系，摸 索颜色变化规律，每2小时检验一次出链物料水分、 温度和成球率，给看火工提供参考数据5.加强窑的操作，预打小慢车，稳定两端温度， 尽量避免短焰迫烧，加强窑、煤磨、冷却机系统之间 的配合，煤粉细度控制在25%以下，稳定三风（- 次风和窑尾排风，每天召开看

16、火工碰头会，交流经 验，统一三班操作（三效果号窑采取以上措施后重新点火，并于点火后 天又进行了一次全窑热工测定，从测定数据分析和实 践检验，上述措施取得了预期效果。1.入窑二次空气温度由260C提高到362C,为 缩短黑火头和煤粉的完全燃烧创造了条件，改善了熟 料在冷去卩带再氧化的条件。2.根据测定，冷去卩机大烟囱闸板关1/2 ,冷去卩机 逸出风量减少9000标米3/时，相应使入窑二次空气 量增加，在保持相同的排风情况下，可以提高燃烧带 空气过剩系数3.煤磨抽热风温度由280C提高到340C,为提 高煤磨效率提供了条件4.冷却带长度由3米延长到5.5米，加上挡料圈 的作用，估计物料在冷却带停留

17、时间约增加 10分钟，提高了熟料再氧化程度。同时由于冷却带料面增 宽，使黑火焰周围的环境温度提高，有利于煤粉的完 全燃烧5.煤粉管内移，既延长了冷却带长度，又减小了 二次空气对火焰的涡旋作用，使火焰稳定，形状 整，并改善了顶火迫烧的情况，有助于熟料结粒细小 均齐。6.由于冷去卩机内热交换作用的加强，加之结粒细 小，使熟料出冷却机的温度由160C降到108C。总之，一号窑点火后，运转情况良好，窑皮形成 得好，热工制度稳定，火焰形状完整、顺畅，熟料结 粒细小均齐，废气中CO的含量在0.10.3%,熟料黄 心率在10%以下，FeO含量明显下降，颜色好转。质 量指标见表3。但是当台时产量由25.5吨增

18、加到28.2吨，窑 的快转率下降，黑影逼近，料层增厚，经常短焰急 烧，熟料结粒粗大，还原气氛加重，黄心率又回升 到90%上，FeO含量也显著上升，颜色合格率下 降。在煤质方面，因处理联合堆库内的自燃煤，使 挥发物下降2%上，且煤灰不稳，引起熟料组成波 动。这些情况综合反映在煅烧操作上面，产量不稳 定，热工制度紊乱，热工参数不能适应生产出口水 泥熟料的要求。究其原因，仍在于风量不足，煤粉 细度粗，在高产情况下操作未能及时跟上。应该在 保证颜色合格率的前提下，逐步提高产量，使看火 工能适应新的操作，最后才能达到高产、优质的目 的。因此，决定暂将产量稳定在 26吨/时左右，控 制燃烧带空气过剩系数不

19、低于1.05，烧成带物料填 充率不超过7%窑速加到70转/时，薄料快转，扩 大燃烧空间，适当提高出链物料温度，加强预烧， 改变煤种，将原来大同煤与平顶山煤 1:3配比，改平均 4900孔筛余15%左为斗笠山煤与平顶山煤1:1配比，提高了原煤易磨 性，煤粉细度大幅度下降， 右，这对于提高燃烧速度，促进完全燃烧，消除煤 粉颗粒在物料上的沉降，均起到极为有利的作用。 采取这些措施后，熟料颜色合格率显著回升，平均 达91.8%以上。（四体会与结论1.熟料出现黄心，最主要的因素是空气量不 足，只有保持燃烧带的空气过剩系数在 1.1左右， 再配合其他措施，才有可能比较满意地解决熟料的 颜色。2.煤粉粗也是

20、熟料出现黄心的一个重要原因。 对于从窑头抽热风的雷蒙磨圈流系统，煤磨效率直 接受窑的影响，窑在高产情况下，煤粉放粗往往成 为熟料黄心的主要原因。应尽量选用易磨性较好的 原煤，压低煤粉细度。3.选定熟料合理矿物组成，保持物料易烧性， 适当扩大烧成范围，有利于提高颜色合格率。液相 量过多时，熟料结粒变粗，且不易翻滚，增加再氧 化的困难，影响熟料颜色。再者，当 KH低IM高 时，容易成长厚窑皮甚至结圈，增加通风阻力，不 利于煤粉完全燃烧，加剧还原气氛，危害熟料颜 色。但物料过分耐火时，易窜料，迫使加煤顶烧，快转率低，对窑皮、质量和颜色均不利。根据实践 体会，配料成分采取以下方案较好:MgO的含量一般

21、不宜低于1.7%。在基本上消除熟料黄心以后，适当 提高Fe2O3的含量会有助于颜色的加深。4.喷煤管位置对火焰形状、冷却带长度、熟料颜色和结粒、煤粉 完全燃烧程度都有影响。喷煤管口距窑口太近时，不仅冷却带过短， 有碍熟料的再氧化，而且火焰受二次风的严重干扰，发散、发乱、打 旋。喷煤管偏低时，火焰俯射，易使煤粉粒子混入物料。所以喷煤管 偏低、偏外(尤其是对于张角比较大、平头较短的喷嘴对熟料的颜色是 不利的。5.加强窑中喂料管理，对稳定热工制度、改善熟料颜色有一定作 用。实践证明，停止窑中喂料时，熟料颜色明显好转；中喂不稳定 时，窑内来料严重不均，破坏正常热工制度，料多时不得不顶火迫 烧，影响熟料颜色。6.在煅烧操作方面，应适当拉大排风，增强预烧，为减轻煅烧带 热负荷创造条件，同时要掌握熟料结粒细小均齐，在保持熟 料质量，fCaO正常吸收的条件下，立升重不宜控制过高 (14001450克/升。