飛砂料的形成原因及解決措施

我廠2000 t/d熟料預(yù)分解窯生產(chǎn)線自1998年12月2～5日通過系統(tǒng)考核后，生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)一直正常穩(wěn)定。但在熟料生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)熟料中的細(xì)粉（俗稱飛砂料）量較大約占10％，此飛砂料的產(chǎn)生不僅影響了熟料質(zhì)量，減少了窯內(nèi)的耐火磚、噴煤管、窯頭罩、三次風(fēng)管澆注料和窯頭電除塵進(jìn)口風(fēng)管等設(shè)備的使用壽命，而且在處理飛砂料時(shí)還對(duì)環(huán)境造成污染。因此，研究分析我廠飛砂料的形成原因并解決處理具有很現(xiàn)實(shí)的意義。

1 飛砂料形成原因探析

1．1 原燃料因素

（1） 石灰石的晶型結(jié)構(gòu)對(duì)物料煅燒結(jié)粒性的影響。所用石灰石越純，晶體越大，結(jié)晶越完整且有規(guī)則，其煅燒結(jié)粒性越差，所需熱耗越高。在相同的生產(chǎn)工藝條件下，其生產(chǎn)的熟料ｆ－ＣａＯ量較高，熟料強(qiáng)度低，并會(huì)產(chǎn)生大量飛砂料。而當(dāng)石灰石中含有一定的泥質(zhì)成分，純度較低，成非晶體狀或細(xì)泥晶狀時(shí)，往往結(jié)粒性較好，能夠燒出質(zhì)量較高的熟料且不易產(chǎn)生飛砂料。從我廠的石灰石巖相分析報(bào)告來看，生產(chǎn)用石灰石中，高品位石灰石的晶型結(jié)構(gòu)和晶體發(fā)育較好，而低品位石灰石的晶型結(jié)構(gòu)較粗，晶體發(fā)育不良。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用高品位石灰石生產(chǎn)時(shí)，熟料中的飛砂料量就大。
（2） 石灰石中難燒的ｆ－ＳｉＯ2量過高，也易產(chǎn)生飛砂料。我廠石灰石中的ｆ－ＳｉＯ2量較高，有些礦體平均大于5％，有不少地段大于6％，超出了一般規(guī)范小于4％的要求。巖相分析也表明：我廠石灰石中ｆ－ＳｉＯ2的晶體結(jié)構(gòu)較細(xì)，發(fā)育完好。因此，這樣高含量且發(fā)育又完整的ｆ－ＳｉＯ2很難將其磨細(xì)，因而造成生料易燒性較差而產(chǎn)生飛砂料。
（3） 物料成分波動(dòng)大也易產(chǎn)生飛砂料。我廠礦山石灰石品質(zhì)波動(dòng)大，預(yù)配料效果差；加上生料庫均化效果不理想，導(dǎo)致入窯的生料成分波動(dòng)大，繼而引起窯系統(tǒng)熱工狀況不穩(wěn)，易產(chǎn)生飛砂料。
（4） 燃料因素[1]。硫酸鹽飽和度過高易產(chǎn)生飛砂料。熟料中硫和堿含量應(yīng)有一定的比例，通常稱為硫堿比或硫酸鹽飽和度。熟料的硫堿比＝ ｗ（ＳＯ3）/[（ｗ（Ｋ2Ｏ）＋1/2ｗ（Ｎａ2Ｏ）]。若燃料帶入的硫量比較高，原料中帶入的堿量偏低，窯系統(tǒng)內(nèi)硫的循環(huán)富集，就會(huì)造成熟料中硫堿比過高。硫堿比過高會(huì)增加液相量、降低液相粘度和表面張力，結(jié)果是改善了熟料顆粒的可浸潤性，卻降低了顆粒之間的粘著力。粘度和表面張力的降低，會(huì)使熟料顆粒結(jié)構(gòu)疏松，物料在窯內(nèi)滾動(dòng)時(shí)難以形成較大顆粒，或形成后也會(huì)由于多次滾動(dòng)而散開，產(chǎn)生大量細(xì)粉。我廠的燃料煙煤中含硫量高達(dá)1．09％，熟料的硫堿比為189．36％，大大超過正?？刂品秶?。

1．2 配料率值不合理[1]

（1） ＳＭ太高。熟料ＳＭ過高也易產(chǎn)生飛砂料。ＳＭ是表示在煅燒過程中或在燒成帶內(nèi)固相與液相的比例。在1 400 ℃以上時(shí)，熔融物料中的固相為Ｃ3Ｓ和Ｃ2Ｓ，Ｓｉ02基本上存在于固相中，液相則包括了全部的Ａｌ2Ｏ3和Ｆｅ2Ｏ3。若ＳＭ過高，液相量就會(huì)偏少，就不足以將物料結(jié)成大的顆粒，熟料顆粒細(xì)小，容易產(chǎn)生飛砂料。我廠石灰石中因ＳｉＯ2含量高，設(shè)計(jì)時(shí)又沒有考慮鋁質(zhì)校正原料，因此熟料中ＳＭ過高，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較低，也易產(chǎn)生飛砂料。ＩＭ低時(shí)會(huì)降低熟料液相的粘度和表面張力，而要使熟料有一定的結(jié)粒度，熟料液相應(yīng)有足夠的粘度和表面張力。Ａｌ2Ｏ3有利于提高液相粘度和表面張力，即提高ＩＭ，有利熟料結(jié)粒。我廠生料的ＩＭ較低，平均在1．2左右。

1．3 其它因素

（1） 入窯分解率過高，使窯內(nèi)過渡帶相應(yīng)延長產(chǎn)生飛砂料的原因[1]。我廠分解爐規(guī)格為5．012 ｍ×19．00 ｍ，熱容量大，表現(xiàn)為入窯分解率較高（統(tǒng)計(jì)值為92％～96％）和入窯物料溫度高（經(jīng)常為880～ 950 ℃）。入窯分解率高，相應(yīng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的碳酸鹽分解帶縮短了而燒成帶受火焰形狀限制不可能隨意拉長，因此相應(yīng)的過渡帶變長，這樣物料在950～ 1 250 ℃的溫度段停留時(shí)間過長，而在這個(gè)溫度段下物料的擴(kuò)散速度很快，卻又形不成阿利特相，勢必造成貝利特和游離石灰的再結(jié)晶，形成粗大的結(jié)構(gòu)，降低了物料的表面活性和晶格缺陷活性，阻礙了下一步阿利特的形成。熟料中的液相也由于可浸潤的表面減少了，難于將物料粘結(jié)成粒，嚴(yán)重時(shí)造成熟料過燒又有大量的粉料產(chǎn)生，即飛砂料。
（2） 窯熱工制度不穩(wěn)定，也易造成飛砂料。我廠窯系統(tǒng)的上升煙道設(shè)計(jì)過長，結(jié)皮后，清料時(shí)間較長，造成窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定，而且在結(jié)皮較多時(shí)，清料時(shí)捅料孔開得較多，造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致窯內(nèi)通風(fēng)不良，還原氣氛濃，燒成溫度低，熟料結(jié)粒差。

2 解決措施

通過上述分析，針對(duì)產(chǎn)生飛砂料的原因采取了如下相應(yīng)措施。

2．1 調(diào)整配料

針對(duì)我廠物料硅高鋁低的特點(diǎn)，2001年6月起增加了鋁質(zhì)校正原料，即由原來石灰石、粘土、鐵粉三組分配料改為現(xiàn)在的石灰石、粘土、鋁礬土、鐵粉四組分配料（其原料化學(xué)組成見表1），從而改變了原來熟料硅高鋁低的狀況。調(diào)整后的熟料率值控制為：ＫＨ＝0．89±0．02，ＳＭ＝2．50±0．01，ＩＭ＝1．50±0．01。配比改變后，液相量達(dá)26．18％，熟料結(jié)粒狀況明顯好轉(zhuǎn)。

2．2 加強(qiáng)生產(chǎn)控制，充分利用原燃料

（1） 充分利用低品位石灰石，同時(shí)加強(qiáng)生料質(zhì)量的監(jiān)控力度。根據(jù)我廠石灰石的情況，品位高的石灰石結(jié)晶普遍較好，品位較低的石灰石結(jié)晶情況普遍較差的現(xiàn)象，通過加強(qiáng)礦山石灰石分析，從礦山的鉆孔樣開始預(yù)控制，充分利用了低品位的石灰石。生產(chǎn)用石灰石的ｗ（ＣａＯ）值控制，由原先的48％以上降至45％～47．5％，并投入熒光分析儀進(jìn)行生料成分控制，使我廠的生產(chǎn)全過程都在監(jiān)測之下，使得物料的穩(wěn)定性大大加強(qiáng)。
（2） 加強(qiáng)對(duì)原煤與其它輔助原料的質(zhì)量控制。一是把原煤的有害成分（全硫、堿含量）分別控制在1．0％和1．3％以內(nèi)；二是加強(qiáng)原煤均化，保證了入窯煤粉質(zhì)量與穩(wěn)定。同時(shí)，通過對(duì)原煤及其它輔助原料的硫堿控制，使熟料的硫堿比控制在合理的范圍內(nèi)（2002年平均在105．17％），為穩(wěn)定窯系統(tǒng)的穩(wěn)定操作奠定了基礎(chǔ)。

2．3 優(yōu)化操作和技改

因我廠原料固有的一些特性，飛砂料的存在不可避免。通過在操作中的不斷摸索，在進(jìn)行配料調(diào)整、加強(qiáng)生產(chǎn)管理和合理利用原燃料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化操作，可減少飛砂料量。
（1） 更好地定位了噴煤管的位置，調(diào)整一次風(fēng)量與內(nèi)外風(fēng)的關(guān)系，可使窯內(nèi)火焰形狀與長度控制在合理的范圍內(nèi)，以保證窯內(nèi)燒成帶的長度和溫度。
（2） 通過控制窯內(nèi)與分解爐的風(fēng)、料、煤比例，使入窯物料的表觀分解率控制在88％～93％，改善了原來預(yù)熱過度現(xiàn)象。
（3） 冷卻機(jī)采用厚料層控制，提高了二次風(fēng)溫，使煤粉的燃燒更加充分，燒成帶的熱度更加集中。
（4） 在2002年2月，利用大修時(shí)間對(duì)窯尾上升煙道進(jìn)行技改。技改后，縮短了上升煙道的長度，相應(yīng)減少了結(jié)皮量，使清理結(jié)皮用時(shí)大大縮短，而且在清理結(jié)皮時(shí)嚴(yán)格要求清料人員控制捅料孔的打開數(shù)量，減少了系統(tǒng)的漏風(fēng)，改善了窯系統(tǒng)熱工制度。從改造后的運(yùn)行情況看，確實(shí)達(dá)到了理想效果。

3 結(jié)語

通過采取上述系列措施后，飛砂料得到了較好的控制。雖然近來飛砂料還時(shí)有發(fā)生，但飛砂料量已得到明顯減少；窯內(nèi)的耐火磚、噴煤管、窯頭罩、三次風(fēng)管澆注料和窯頭電收塵進(jìn)口風(fēng)管等設(shè)備的壽命大大提高。隨著窯系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高、窯系統(tǒng)熱工制度趨于合理穩(wěn)定及物料穩(wěn)定性的提高，我廠熟料質(zhì)量和水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，在強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差上均達(dá)到了先進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

1 喬齡山． 飛砂料形成機(jī)理和解決辦法． 《水泥》，1999．8

來源：水泥工程2003年第4期