“飞砂”料形成原因及处理措施.doc

PAGE PAGE 1 “飞砂”料形成原因及处理措施 刘晓波 所谓飞砂是回转窑烧成带产生大量细粒并飞扬的熟料。这种飞砂料的大小一般在1mm以下，在窑内到处飞扬（俗称飞砂料）。飞砂料的出现，既影响熟料质量，又影响窑的操作。同时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，还对环境造成污染。 1：先从硅酸盐物理化学角度讨论飞砂的成因。飞砂产生与否主要取决于熟料液相量和液相性质(主要是表面张力)。飞砂有两类：一类是熟料液相量太少而产生；另一类是粘散料，由于液相表面张力太小所致。碱、硫和MgO等微组分含量高能使液相表面张力降低，特别是碱的硫酸盐含量高将使液相表面张力降低更明显。 从水泥工艺学原理看，回转窑内物料结粒的机理。水泥熟料是一种多矿物的集合体，是结晶细小的人造岩石。这些结晶一般都在100μm以下，即小于0.1mm。有人认为，水泥熟料中矿物晶体的平均尺寸为：阿利特65μm以下，贝利特55μm以下。出冷却机的熟料块度一般都在5～25mm，甚至更大些，是什么力量使几十微米的小晶体“粘结”成几毫米至几十毫米的熟料？答案是熟料液相，是熟料液相将这些细小的晶体“粘结”起来。因此，熟料液相的数量和性质对熟料的结粒大小起着关键作用。液相的什么性质使它对小晶体有粘结力？主要是表面张力。水泥熟料的烧结是在有液相的情况下进行的。在固相反应之前，物料呈粉状。在过渡带主要是固相反应，生料中的CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3起化学反应生成C2S、C3A和C4AF，此外尚有一部分未起化学反应的CaO(约12%～13%)，物料呈细粒状或粉状。到了烧成带，随着煅烧温度提高，开始出现液相，其液相量大约在20%～28%。在水泥熟料烧结过程中，液相有2种作用：一是为C2S+CaO→C3S的反应提供条件，使C2S和CaO溶于液相起化学反应，生成C3S；另一作用是像“胶结剂”一样，润湿窑内物料，从而使出窑熟料块度远远大于入窑物料的粒度。 从硅酸盐物理化学角度看，物料烧结的主要动力是粒子的表面张力。物料烧结一种是固相与固相之间的烧结；另一种是有液相或汽相情况下的烧结.在熟料颗粒生长时，2个化学成分不同的粒子如C2S和CaO，则表面张力的粘结可为结晶所代替。因为C2S和CaO通过溶解扩散进行化学反应而结晶出C3S，粒子由固相连接，使液相连接由固相连接所代替。如果这2个粒子间没有或有很少液相，若煅烧温度足够高，则也可在粒子内的接触处形成C3S。但由于没有液相，这些晶体只能靠堆积作用与其它C3S相结合，它们通过表面的相互接触而吸引在一起，因此易产生粉状物料。在生产中，若SM太高，液相量太少，则缺乏足够的液相将C2S和CaO相连或润湿，或IM太高，液相大量出现太迟，就易产生粉状物料，即飞砂现象。从上面的讨论可以看出，产生飞砂主要是液相量太少的缘故。物料在烧成带停留的时间很短，预分解窑约10～15min，若没有液相，C2S和CaO粒子通过固相反应长大至1mm以上是十分困难的。其结果是，这些细粒子随窑内气体悬浮并被气体带走，即所谓飞砂。飞砂料的CaO含量高，硅酸率偏高，说明飞砂料中液相很少，即飞砂是由液相量不足引起。液相量太大，熟料易结大块，这是众所周知的事实。反过来说，液相量少则熟料结粒小，液相量太少则熟料结粒太小，则产生飞砂。铝率太高，液相量随温度提高而增加的速度太慢，也易产生飞砂。还原气氛使Fe2O3变成FeO，也使液相量减少，从而产生飞砂.也有很多人认为过渡带太长是飞砂的原因。过渡带长只是现象，其根本原因在于液相量少，或液相量增加的速度太慢，不能及时产生足够的液相将C2S和C3S等晶体连结在一起或通过化学反应生成C3S而连结在一起，因此产生飞砂。 2：表面张力太小是产生粘散料飞砂的原因 粘散料的特点是烧成带物料过粘，成片状下塌滑动，很少滚动，难以结粒，产生大量飞砂。液相表面张力太小是粘散料产生的主要原因。液相表面张力太小，会使熟料粒度变细，从而产生飞砂. 熟料含有镁、碱和硫中任何一种时，都会降低液相表面张力，据文献资料参考，当MgO含量增加1%时，表面张力降低0.019N/m，含4%MgO时的表面张力为0.51N/m。Na2O、K2O和SO3在熔融物中含量小于2%时，表面张力降低最剧烈。当分别加入2%的Na2O、K2O和SO3时，1450℃饱和熔融物表面张力从0.58N/m相应降低至0.46N/m、0.35N/m和0.36N/m。当继续增加这些氧化物浓度达4%时，表面张力分别降低至0.40N/m、0.320N/m和0.333N/m。而纯的Na2O和K2O的表面张力约为0.275N/m和0.150N/m。因此，在熟料中含有较多的碱和硫时，液相表面张力大幅度下降，熟料结粒细小，飞砂严重。比如窑灰入窑量增加时，易出现飞砂。