快烧急冷是提高熟料质量的重要措施

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快烧急冷是提高熟料质量的重要措施
     欲提高水泥的ISO强度，首先要提高熟料的强度，提高熟料的反应活性和水化速度，这除了要使熟料具有合理的化学成分和矿物组成外，还必须使熟料得到充分合理的煅烧。文献[1]指出：“化学成分和计算矿物成分相同的水泥，其水化速度可能明显不同”；“熟料生产方法和烧成过程，如窑型、烧成温度、煅烧制度和冷却速度不同，会影响熟料的物相组成和分布、晶粒大小、晶体缺陷浓度等”；“真实的晶体总不完善，并有缺陷存在。它们的固溶体更是这样”；“正是晶体结构的差异和位错的密度影响着它们的水化速率。” 文献[2]也指出：“煅烧热力强度和煅烧气氛、煅烧温度、升温速率、保温时间和冷却速度对熟料的晶相组成、结构和形状有很大影响。试验结果表明：煅烧充分、煅烧温度高、升温速率快、急冷的硅酸盐水泥熟料28 d抗压强度最高。”因此熟料的煅烧要采用快烧、急冷的方法。 1 快烧急冷的意义（1）快烧就是在有足够高的烧成温度、能保证熟料煅烧充分的前提下，使熟料快速烧成并快速通过高温带，得到晶体细小、发育不完全、晶体缺陷浓度大，但fCaO不高的熟料。这种熟料反应活性大，水化速度快，对水泥各龄期强度尤其是对3d抗压强度有利。（2）已烧成的高温熟料得到急冷，可使阿利特晶体停止发育，保持晶体细小、晶格缺陷、位错密度大。同时熟料中液相也较多地凝固成玻璃相，从而提高熟料的水化速度和强度。（3）粗大的晶体在粉磨时要消耗更多的能量，而采用快烧急冷方法烧成的熟料，矿物晶体细小，发育不良，有较好的易磨性。急冷使熟料中液相形成晶体的数量减少，玻璃相增加，也改善了易磨性。（4）高温熟料在急冷过程中，形成的方镁石晶体细小，甚至部分MgO还是玻璃态，这会加快MgO的水化速度，可改善含镁较高水泥的安定性。因此在化学成分和矿物组成相仿的情况下，煅烧充分、快烧急冷的熟料具有更高的水化活性，熟料强度甚至可提高一个标号，易磨性也大大改善。 2 熟料快烧急冷的技术条件及应采取的必要措施 2.1 预烧是前提熟料的生产过程是由预烧、煅烧、冷却三个工艺环节组成，各环节相对独立又互相依靠。熟料形成过程热负荷最高的是CaCO3分解，物料预烧的充分，CaCO3分解率高则减轻了煅烧带的热负荷，在其它工艺条件（温度、液相量、液相粘度等）合适的情况下可轻松完成石灰吸收任务，给快烧创造了条件。如果物料预烧得不好，煅烧带必然要分出部分热量和容积来完成本应由预烧工序完成的任务，这实际上是缩短了烧成带的长度，增加了烧成带的热负荷，窑转速要被迫放慢，物料在烧成带的停留时间延长不能达到“快烧”的目的，熟料质量将受到影响。所以预烧充分是快烧急冷的前提。带悬浮预热器的窑，入窑表观分解率达30%以上时，窑转速可达普通干法回转窑的2倍，而表观分解率达90%左右的窑外分解窑，窑转速可达普通干法窑的3倍。所以，不论什么型式的回转窑，都应提高预烧工序的效率，提高物料的CaCO3分解率。 2.2 高温是条件熟料煅烧是否充分，可用熟料的fCaO含量和烧失量来间接衡量，一般要控制fCaO＜1.5%。熟料中C2S+CaO→C3S的反应是在烧成带完成的，C3S的形成速度取决于液相的数量和粘度及反应物的细度和温度，而温度又有助于增加液相量和降低液相粘度。新标准实施后，为了提高熟料的ISO强度，在配料上有可能提高硅酸率SM和铝氧率IM，SM的提高会导致熟料中液相量的减少，IM的提高使液相粘度增加，这都对C3S的形成不利，因此只有提高煅烧温度，从而相对增加液相量、降低液相粘度和增大扩散系数，以加快C3S的形成速度。因此高温是实现快烧的必要条件。所谓高温是指水泥窑煅烧带在能维护好窑衬的条件下，保持适当高的温度和高温带长度，当熟料以较快速度通过时能作到煅烧充分，fCaO合格，同时还要兼顾维护好窑皮以延长衬料使用寿命。因此这个“高温”是受限制的，要兼顾质量、产量、消耗和窑衬寿命等各方面的平衡。能高到什么程度，这与窑型、工艺条件、管理水平、操作水平有关。在配料方案的确定上也不能片面地追求提高KH、SM、IM。要保持烧成带有适当高的温度和高温带长度，应采取以下技术措施。 2.2.1 提高二次风温度回转窑内火焰的温度是在入窑二次风温度的基础上提高的，二次风带入的热量不是由燃料燃烧产生的，因此不需要增加烟气量。二次风温度越高，火焰可达到的温度就越高，为满足烧成带对火焰的温度要求奠定了基础。二次风温还会影响窑内火焰传播速度，温度较高的二次风会明显地缩短并有利于保持一个稳定的火焰黑火头长度，这对获得合理的火焰形状十分有利。二次风的温度还会影响煤粉的燃烧速度，二次风温的提高为合理地控制煤粉燃烧过程，保持合理的火焰形状创造了条件。