作者:韩敏,季文林 单位:江苏盐城建材技术装备开发公司 [2005-4-28]
关键字:飞砂料-回转窑
摘要:
1 问题
西南某厂在生产过程中，产生飞砂料的情况比较严重，1998年7月以前，产生的飞砂料呈青灰色，粒料较少，而粉料较多，这种飞砂料的饱和系数(KH)较高，一般在0.93以上，而游离氧化钙(fCaO)一般低于1%(该厂所用煤质量较好)，间或也产生青灰色、颗粒较大、量较多的飞砂料，其熟料饱和系数在0.91左右，fCaO含量一般也低于1%，这两种飞砂料对生产的正常进行并无太大的影响，仅仅在窑头下料口斜坡上有少量堆积。而此后的一段时间内，却连续发生熟料在窑头下料口上堆积，造成堵塞而被迫停窑的现象，这种熟料呈青黑色，粉料较多，KH在0.93以上，fCaO含量在1.5%左右，发生窑口堵塞后，单筒冷却机内通风、冷却受到了严重影响，造成冷却机内散热不畅而受热伸长，影响冷却机的安全运转。
2 分析与讨论
1)煤质(或喷煤管状况)发生变化是飞砂料性质发生变化的原因，这种飞砂料出窑口时具有极大的粘性，是产生堵塞的根源。
2)在检修窑口时，窑体被加长约150mm，以致粉料在窑头下料口斜坡上堆积面积变大，也是原因之一(见图1)。
图1 粉料堆积示意图
就飞砂料形成的原因，厂家请教了有关专家，并做了化学及岩相分析：
1)粒料与粉料相比较，粉料中CaO、SiO2含量比粒料中略高，而Al2O3、Fe2O3含量则相反；
2)飞砂料的熟料饱和系数(KH)一般偏高，烧成温度也高；
3)操作对飞砂料的形成有重大的影响，短焰急烧使得物料在烧成过程中产生了急剧的物理、化学变化，使得富含A矿的成分迅速脱离母体，导致飞砂料的产生和疏松多孔的粒料的形成；
4)从化学成分上来看，Al2O3是飞砂料形成的最重要的“参与者”。
3 方案的内容
厂家经过分析、研究后，提出了如下解决方案：
1)改变操作。推进喷煤管(厂家在以前曾把喷煤管加长80cm)，拉长火焰，该方法可使得飞砂料变成正常结粒的熟料(熟料呈青黑色、玻璃状)，但该方法因影响操作只能临时使用。
2)调整熟料饱和系数。厂家曾用同样的原料，通过下调熟料饱和系数使得熟料产生如表1变化。
表1 调整熟料饱和系数对熟料外观的影响
饱和系数(KH) 熟料外观 0.93以上 青灰色、粉料多 粒料少而小 0.91左右 青灰色，粒料大 而圆，粉料变少 0.88左右 青黑色，多呈巯 松片状，结粒 3)控制煤粉的质量，保持喷煤管完善的工艺状况。
4)在窑头下料口斜坡上方开一个门，该门平时关闭(不影响冷却机内的通风、冷却)，当窑头下料口斜坡上堆有粉料时，及时打开门，用钢钎捅掉粉料，实施该方案时，只要平时能及时进行检查，并注意熟料的变化，可以保证生产的正常进行，而不发生堵塞。
5)用粉煤灰代替部分粘土进行四组分配料。针对该厂所用粘土中Al2O3含量偏低的情况，用粉煤灰作校正原料，适当提高生料中的Al2O3的含量(粘土及粉煤灰主要成分见表2)，同时适当降低Fe2O3的含量(粉
煤灰量约占生料总量的1.5％左右)，具体做法是用磨头提升机把粉煤灰提到磨头合(以前闲置)内,和石灰石、粘土、铁粉一起，通过微机配料。
表2 粘土及粉煤灰主要成分 %
物料名称 煤灰 粘土 Al2O3 30 13.5 SiO2 51 72 注：粘土成分变化较大，表中数据为一般要求。
改进生料配方后，熟料结粒状况得到根本改观，飞砂料得到根除，熟料不再在窑头下料口上堆积了。
但该方案也有一定的缺点：
①磨头提升机机口扬尘较大。
②粉煤灰中含有一定量的水分，磨头仓易架空而产生粉煤灰短时断料，影响生料质量并增加了操作工的劳动强度。
③生产易受仓储和气候的影响。
④由于该地区粘土成分变化较大，而厂方又无粘土的预均化设施及生料的均化设施，致使用粉煤灰代替部分粘土配料时，生料中Al2O3含量有时过高，而SiO2含量过低，这时会产生窑情不易稳定，窑速等参数波动大，黑影近；饱和系数较高的情况下，fCaO不易控制；窑皮受火焰影响增大，呈前薄后厚形的情况严重等问题。
6)完善预热器结构，提高入窑生料的分解率，从而缓解烧成带压力，增加烧成带长度降低烧成带温度，改变“短焰急烧”的状况，是解决飞砂料问题的根本方法。
飞砂料的形成原因及解决措施
作者:温振新 单位:国投海南水泥有限公司 [2004-2-9]
关键字:飞砂料
摘要:国投海南水泥有限公司2000t/d熟料生产线，在熟料煅烧过程中出现较多的飞砂料。这既影响熟料质量，又影响窑衬、三次风管等设备和设施的使用寿命。经研究分析，所用高品位石灰石的结晶完整，煤中Ｓ量高，及配料率值不合理，ＳＭ过高、ＩＭ过低等是飞砂料产生的原因。该公司采取了调整生料配料、加强原燃料质量控制和优化操作、缩短窑尾上升烟道等针对性技术措施，使飞砂料得到有效控制。
我厂2000 t/d熟料预分解窑生产线自1998年12月2～5日通过系统考核后，生产运转一直正常稳定。但在熟料生产过程中，发现熟料中的细粉（俗称飞砂料）量较大约占10％，此飞砂料的产生不仅影响了熟料质量，减少了窑内的耐火砖、喷煤管、窑头罩、三次风管浇注料和窑头电除尘进口风管等设备的使用寿命，而且在处理飞砂料时还对环境造成污染。因此，研究分析我厂飞砂料的形成原因并解决处理具有很现实的意义。
1 飞砂料形成原因探析
1．1 原燃料因素
（1） 石灰石的晶型结构对物料煅烧结粒性的影响。所用石灰石越纯，晶体越大，结晶越完整且有规则，其煅烧结粒性越差，所需热耗越高。在相同的生产工艺条件下，其生产的熟料ｆ－ＣａＯ量较高，熟料强度低，并会产生大量飞砂料。而当石灰石中含有一定的泥质成分，纯度较低，成非晶体状或细泥晶状时，往往结粒性较好，能够烧出质量较高的熟料且不易产生飞砂料。从我厂的石灰石岩相分析报告来看，生产用石灰石中，高品位石灰石的晶型结构和晶体发育较好，而低品位石灰石的晶型结构较粗，晶体发育不良。实践中发现，当用高品位石灰石生产时，熟料中的飞砂料量就大。
（2） 石灰石中难烧的ｆ－ＳｉＯ2量过高，也易产生飞砂料。我厂石灰石中的ｆ－ＳｉＯ2量较高，有些矿体平均大于5％，有不少地段大于6％，超出了一般规范小于4％的要求。岩相分析也表明：我厂石灰石中ｆ－ＳｉＯ2的晶体结构较细，发育完好。因此，这样高含量且发育又完整的ｆ－ＳｉＯ2很难将其磨细，因而造成生料易烧性较差而产生飞砂料。
（3） 物料成分波动大也易产生飞砂料。我厂矿山石灰石品质波动大，预配料效果差；加上生料库均化效果不理想，导致入窑的生料成分波动大，继而引起窑系统热工状况不稳，易产生飞砂料。
（4） 燃料因素[1]。硫酸盐饱和度过高易产生飞砂料。熟料中硫和碱含量应有一定的比例，通常称为硫碱比或硫酸盐饱和度。熟料的硫碱比＝ ｗ（ＳＯ3）/[（ｗ（Ｋ2Ｏ）＋1/2ｗ（Ｎａ2Ｏ）]。若燃料带入的硫量比较高，原料中带入的碱量偏低，窑系统内硫的循环富集，就会造成熟料中硫碱比过高。硫碱比过高会增加液相量、降低液相粘度和表面张力，结果是改善了熟料颗粒的可浸润性，却降低了颗粒之间的粘着
力。粘度和表面张力的降低，会使熟料颗粒结构疏松，物料在窑内滚动时难以形成较大颗粒，或形成后也会由于多次滚动而散开，产生大量细粉。我厂的燃料烟煤中含硫量高达1．09％，熟料的硫碱比为189．36％，大大超过正常控制范围。
1．2 配料率值不合理[1]
（1） ＳＭ太高。熟料ＳＭ过高也易产生飞砂料。ＳＭ是表示在煅烧过程中或在烧成带内固相与液相的比例。在1 400 ℃以上时，熔融物料中的固相为Ｃ3Ｓ和Ｃ2Ｓ，Ｓｉ02基本上存在于固相中，液相则包括了全部的Ａｌ2Ｏ3和Ｆｅ2Ｏ3。若ＳＭ过高，液相量就会偏少，就不足以将物料结成大的颗粒，熟料颗粒细小，容易产生飞砂料。我厂石灰石中因ＳｉＯ2含量高，设计时又没有考虑铝质校正原料，因此熟料中ＳＭ过高，平均在2．7～3．0，液相量Ｌ[Ｌ＝3ｗ（Ａｌ2Ｏ3）＋ 2．25ｗ（Ｆｅ2Ｏ3）＋ｗ（ＭｇＯ）]偏低，平均在23％左右。
(2） ＩＭ较低，也易产生飞砂料。ＩＭ低时会降低熟料液相的粘度和表面张力，而要使熟料有一定的结粒度，熟料液相应有足够的粘度和表面张力。Ａｌ2Ｏ3有利于提高液相粘度和表面张力，即提高ＩＭ，有利熟料结粒。我厂生料的ＩＭ较低，平均在1．2左右。
1．3 其它因素
（1） 入窑分解率过高，使窑内过渡带相应延长产生飞砂料的原因[1]。我厂分解炉规格为5．012 ｍ×19．00 ｍ，热容量大，表现为入窑分解率较高（统计值为92％～96％）和入窑物料温度高（经常为880～ 950 ℃）。入窑分解率高，相应回转窑内的碳酸盐分解带缩短了而烧成带受火焰形状限制不可能随意拉长，因此相应的过渡带变长，这样物料在950～ 1 250 ℃的温度段停留时间过长，而在这个温度段下物料的扩散速度很快，却又形不成阿利特相，势必造成贝利特和游离石灰的再结晶，形成粗大的结构，降低了物料的表面活性和晶格缺陷活性，阻碍了下一步阿利特的形成。熟料中的液相也由于可浸润的表面减少了，难于将物料粘结成粒，严重时造成熟料过烧又有大量的粉料产生，即飞砂料。
（2） 窑热工制度不稳定，也易造成飞砂料。我厂窑系统的上升烟道设计过长，结皮后，清料时间较长，造成窑内热工制度不稳定，而且在结皮较多时，清料时捅料孔开得较多，造成系统漏风严重，导致窑内通风不良，还原气氛浓，烧成温度低，熟料结粒差。
2 解决措施
通过上述分析，针对产生飞砂料的原因采取了如下相应措施。
2．1 调整配料
针对我厂物料硅高铝低的特点，2001年6月起增加了铝质校正原料，即由原来石灰石、粘土、铁粉三组分配料改为现在的石灰石、粘土、铝矾土、铁粉四组分配料（其原料化学组成见表1），从而改变了原来熟料硅高铝低的状况。调整后的熟料率值控制为：ＫＨ＝0．89±0．02，ＳＭ＝2．50±0．01，ＩＭ＝1．50±0．01。配比改变后，液相量达26．18％，熟料结粒状况明显好转。
2．2 加强生产控制，充分利用原燃料
（1） 充分利用低品位石灰石，同时加强生料质量的监控力度。根据我厂石灰石的情况，品位高的石灰石结晶普遍较好，品位较低的石灰石结晶情况普遍较差的现象，通过加强矿山石灰石分析，从矿山的钻孔样开始预控制，充分利用了低品位的石灰石。生产用石灰石的ｗ（ＣａＯ）值控制，由原先的48％以上降至45％～47．5％，并投入荧光分析仪进行生料成分控制，使我厂的生产全过程都在监测之下，使得物料的稳定性大大加强。
（2） 加强对原煤与其它辅助原料的质量控制。一是把原煤的有害成分（全硫、碱含量）分别控制在1．0％和1．3％以内；二是加强原煤均化，保证了入窑煤粉质量与稳定。同时，通过对原煤及其它辅助原料的硫碱控制，使熟料的硫碱比控制在合理的范围内（2002年平均在105．17％），为稳定窑系统的稳定操作奠定了基础。
2．3 优化操作和技改
因我厂原料固有的一些特性，飞砂料的存在不可避免。通过在操作中的不断摸索，在进行配料调整、加强生产管理和合理利用原燃料的基础上，进行优化操作，可减少飞砂料量。
（1） 更好地定位了喷煤管的位置，调整一次风量与内外风的关系，可使窑内火焰形状与长度控制在合理的范围内，以保证窑内烧成带的长度和温度。
（2） 通过控制窑内与分解炉的风、料、煤比例，使入窑物料的表观分解率控制在88％～93％，改善了原来预热过度现象。
（3） 冷却机采用厚料层控制，提高了二次风温，使煤粉的燃烧更加充分，烧成带的热度更加集中。 （4） 在2002年2月，利用大修时间对窑尾上升烟道进行技改。技改后，缩短了上升烟道的长度，相应减少了结皮量，使清理结皮用时大大缩短，而且在清理结皮时严格要求清料人员控制捅料孔的打开数量，减少了系统的漏风，改善了窑系统热工制度。从改造后的运行情况看，确实达到了理想效果。
3 结语
通过采取上述系列措施后，飞砂料得到了较好的控制。虽然近来飞砂料还时有发生，但飞砂料量已得到明显减少；窑内的耐火砖、喷煤管、窑头罩、三次风管浇注料和窑头电收尘进口风管等设备的寿命大大提高。随着窑系统设备运转率提高、窑系统热工制度趋于合理稳定及物料稳定性的提高，我厂熟料质量和水泥质量的稳定性大大增强，在强度和标准偏差上均达到了先进企业标准。
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