淺談黃心料的形成及預(yù)防

程 亮

（山西省大同市同煤集團(tuán)建材公司，037003）

淺談黃心料的形成及預(yù)防

程 亮

（山西省大同市同煤集團(tuán)建材公司，037003）

黃心料，在熟料中所占比例較大。對熟料的危害很多，會影響窯的產(chǎn)量、質(zhì)量、煤耗、熱工制度的穩(wěn)定；影響熟料、水泥的質(zhì)量、外觀顏色等。特別是熟料、水泥的外觀上，黃心料較多時，不僅熟料顏色難看，就連磨出的水泥顏色也發(fā)黃，使用戶購買使用都不放心，影響企業(yè)的聲譽(yù)。因此，必須采取措施解決。

一、黃心料的形成

窯外分解窯產(chǎn)生的黃心料，可分為兩種：疏松性黃心料和致密性黃心料。

1.致密性黃心料

致密性黃心料外殼的顏色與正常熟料相似，結(jié)粒較大，砸開熟料球，核心呈大小不等的黃心，它是在窯還原氣氛下引起的，主要是因通風(fēng)不良或煤粉不完全燃燒沉降造成局部還原氣氛，F(xiàn)e+3被還原成Fe+2變成黃色，而到了冷卻帶，熟料表面接觸新鮮空氣后又重新被氧化而變黑，但其內(nèi)部由于氧氣滲透較慢沒有被氧化而保留黃色，從而產(chǎn)生黃心料。致密性黃心料由于是含有還原性鐵的熟料，燒失量往往是負(fù)值，燒結(jié)情況較好，結(jié)構(gòu)比較致密。

2.疏松性黃心料

疏松性黃心料是由于熟料沒燒透，存在生燒生料所致，也就是說熟料顆粒內(nèi)部有未燒透的生料。由于窯尾或預(yù)熱器產(chǎn)生結(jié)皮或其他原因產(chǎn)生結(jié)粒料，該結(jié)粒料到了燒成帶，因物料流速快、煅燒時間短，熱量不能很快地傳到熟料內(nèi)部，造成熟料內(nèi)部溫度偏低，沒有被燒透，只是熟料顆粒表面被燒透，從而產(chǎn)生黃心料。由于疏松性黃心料是含有未燒透的生料，所以，顆粒內(nèi)部物料的f-CaO含量高，燒結(jié)情況不好，料較疏散，其后期強(qiáng)度會明顯降低。

黃心料其化學(xué)成分上最主要的變化就是隨黃心程度的增加其中FeO含量也增加，而總的鐵含量卻沒有明顯變化；而有些黃心料中SiO2和Al2O3的含量較高，這主要是煤灰摻入造成的。

二、黃心料產(chǎn)生的具體原因

1 原燃材料的波動

1.1 入窯生料成分的波動

入窯生料成份波動大，隨著CaO含量的增加，黃心料量增加，主要是由于熟料中CaO含量增加，熟料的易燒性下降，相應(yīng)地要提高燒成溫度，從而增加了窯內(nèi)的用煤量，當(dāng)風(fēng)煤配合不合理時，就產(chǎn)生還原氣氛，從而加大了還原熟料的生成。當(dāng)隨著CaO含量減少，熟料易燒，在窯內(nèi)易結(jié)大塊，從而使大塊料無法燒透，使黃心料量增加。Fe2O3含量大的熟料，煅燒過程中對還原氣氛非常敏感，黃心率大大增加，這主要是由于Fe2O3含量較大，當(dāng)有還原氣氛時，增加了Fe3+還原成Fe2+的機(jī)會和數(shù)量，導(dǎo)致黃心料增加。

1.2 原料中有害成分

原料中有害成分含量過高，尤其是硫堿比越高，越容易結(jié)皮，造成通風(fēng)不良，加之堿、硫、氯的富集循環(huán)與二次揚(yáng)塵形成的低共熔物造成長厚窯皮及結(jié)圈、結(jié)球，出現(xiàn)大料團(tuán)等現(xiàn)象，尤其在長時間停窯保溫時更為明顯。

1.3 煤質(zhì)的波動

煤質(zhì)的波動主要是原煤和煤粉的波動。原煤質(zhì)量波動主要是指：煤的灰分、發(fā)熱量、揮發(fā)份等指標(biāo)波動伏度大；煤粉質(zhì)量差主要是指細(xì)度大、水份大等。由試驗(yàn)及實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煤質(zhì)變差時，黃心料生成量增高；煤質(zhì)差時，煤粉的燃燒性能差，一方面燃燒速度慢，未燃盡煤粒便可能落在物料之上，形成還原氣氛；另一方面，加大了煤粉分布的不均勻性，使火焰局部由于煤粉濃度高產(chǎn)生還原氣氛，甚至沉落于燒成帶的物料上，明顯地加大黃心熟料的生成，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生過多低熔FeO而引起回轉(zhuǎn)窯的結(jié)圈。

2 生料配比控制不合理

當(dāng)生料KH值過高，SM較高，這種生料易燒性差，易產(chǎn)生生燒料，使熟料中的黃心料增多，且f-CaO含量高。

當(dāng)生料KH值過低，SM較低，IM也較低時，由于熟料煅燒所需要的溫度不是很高，但是這種料產(chǎn)生的液相量偏多，在窯內(nèi)易產(chǎn)生結(jié)圈、結(jié)大塊的現(xiàn)象，由于大塊不易燒透，其f-CaO含量高，熟料中的黃心料會增加。

3 煅燒的角度分析

3.1 風(fēng)、煤、料配合不當(dāng)

風(fēng)、煤、料配合不好，是產(chǎn)生黃心料的一個重要原因。多數(shù)情況是窯系統(tǒng)排風(fēng)不夠或喂料太多。窯頭喂煤過多，在一、二次風(fēng)量不變的情況下，窯內(nèi)氧含量明顯不足，導(dǎo)致煤粉燃燒不完全，而產(chǎn)生還原氣氛，易出現(xiàn)黃心料；窯尾分解爐喂煤過多，將導(dǎo)致預(yù)熱器系統(tǒng)溫度升高，因而易在縮口、斜坡等部位產(chǎn)生結(jié)皮，影響了窯內(nèi)通風(fēng)，同樣易使窯內(nèi)氧含量不足，產(chǎn)生還原氣氛，導(dǎo)致出現(xiàn)黃心料；窯系統(tǒng)出現(xiàn)工藝故障，如窯內(nèi)結(jié)大球、結(jié)圈或長厚窯皮、窯尾下料斜坡積灰等均可影響窯內(nèi)通風(fēng)，造成煤粉不完全燃燒。這些因素的產(chǎn)生，是形成黃心料的主要原因，因此在實(shí)際生產(chǎn)中要注意風(fēng)、煤、料三者的合理匹配。

3.2 燃燒器位置調(diào)整不當(dāng)

燃燒器的位置不合理。二次風(fēng)不足、內(nèi)風(fēng)和外風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)速比例不合理，風(fēng)煤混合不好，這些問題的存在也極易產(chǎn)生黃心料。如燃燒器噴嘴愈接近料層，黃心料生成愈多。噴嘴靠近料層，火焰鋪在物料表面上，火焰中的煤粉粒緊貼物料向前運(yùn)行，由于火焰與物料表面間隙變小，氧氣含量不足，因而在物料表面產(chǎn)生嚴(yán)重的還原氣氛；未燃或正在燃燒的煤粉粒又容易落入熟料中，落入到熟料中的煤粉粒減少了與氧氣接觸的機(jī)會，因而產(chǎn)生還原氣氛特別是當(dāng)煤粉細(xì)度過粗或使用低揮發(fā)份煤時，情況更嚴(yán)重。

3.3 工藝設(shè)備上存在一些問題

如：窯尾系統(tǒng)漏風(fēng)、篦冷機(jī)鎖風(fēng)閥的失控漏風(fēng)、三次風(fēng)閥損壞，三次風(fēng)量變大等，將直接導(dǎo)致窯內(nèi)通風(fēng)量減少，易使窯內(nèi)產(chǎn)生還原氣氛；燃燒器噴嘴的嚴(yán)重變形，影響風(fēng)煤的混合和火焰形狀，使火焰局部產(chǎn)生還原氣氛；臨時止料停窯次數(shù)多，有的停窯時間長，中間噴煤補(bǔ)火，造成煤粉大量落在物料上不完全燃燒，產(chǎn)生還原氣氛等，這些都將導(dǎo)致黃心料的產(chǎn)生。

4 通過系統(tǒng)工藝參數(shù)來分析

分解窯熟料的生產(chǎn)都是通過控制系統(tǒng)工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)工藝參數(shù)控制得不合理，易產(chǎn)生黃心料。

4.1 生料喂料量和喂煤量大

生料喂料量大，燒成所需熱量多，為保證預(yù)熱器系統(tǒng)溫度及燒成溫度，勢必要加大喂煤量，因喂煤量大，空氣相對不足，煤粉不完全燃燒，產(chǎn)生還原氣氛，為產(chǎn)生黃心料創(chuàng)造了條件。在實(shí)際操作中，如不恰當(dāng)增大窯頭喂煤量，將不可避免產(chǎn)生黃心料。

4.2 系統(tǒng)壓力工藝參數(shù)控制不合理

當(dāng)窯尾負(fù)壓絕對值低于正常的工藝控制參數(shù)時，則窯內(nèi)通風(fēng)量減少，可導(dǎo)致窯內(nèi)煤粉的不完全燃燒，產(chǎn)生還原氣氛。在各風(fēng)道和窯內(nèi)通風(fēng)暢通的情況下，三次風(fēng)壓力一般在-300Pa～-600Pa，三次風(fēng)壓力大，比如為-800Pa時，則從窯頭抽風(fēng)多，影響入窯的二次風(fēng)量，造成窯內(nèi)空氣不足，同樣會導(dǎo)致燃料不完全燃燒，形成還原氣氛。

4.3 系統(tǒng)溫度工藝參數(shù)控制不合理

煙室溫度：煙室溫度一般在950℃～1050℃。當(dāng)煙室溫度高時，分解爐縮口易結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)，為產(chǎn)生黃心料創(chuàng)造條件當(dāng)溫度過高時，液相在窯尾過早生成，熟料易結(jié)大塊；當(dāng)煙室溫度低時，燒出的熟料f-CaO偏高；溫度過低，則易跑生料。

窯頭溫度：當(dāng)窯頭溫度高時，火焰發(fā)亮。如因生料KH值高、喂煤量大、內(nèi)風(fēng)過大、短火急燒，可產(chǎn)生致密性黃心料；如因生料KH低，溫度過高，可在窯口下料口篦冷機(jī)機(jī)堆“雪人”。窯頭溫度低時，出現(xiàn)黑火頭，燒出的熟料中f-CaO偏高，由于燃料的燃燒條件變差，也易出現(xiàn)燃料不完全燃燒。

4.4 篦冷機(jī)內(nèi)料層厚度的影響

當(dāng)篦冷機(jī)高溫段篦速快時，熟料料層簿，使二次風(fēng)溫下降，從而影響窯頭溫度，使燃料燃燒條件變差，也易出現(xiàn)燃料不完全燃燒，為產(chǎn)生黃心料創(chuàng)造了條件。

4.5 窯內(nèi)料層厚度的影響

當(dāng)回轉(zhuǎn)窯的窯速慢時，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料多，填充系數(shù)大，一方面減少了窯內(nèi)通風(fēng)面積，造成通風(fēng)不良，不利于熱傳導(dǎo)；另一方面燃燒器的噴嘴的位置與窯內(nèi)物料的填充系數(shù)關(guān)系非常大，當(dāng)填充系數(shù)發(fā)生變化時，相對來講噴嘴接近了料層表面，燃燒器位置不合理，也為產(chǎn)生黃心料產(chǎn)生了條件。

4.6 熟料結(jié)粒及升重

熟料結(jié)粒大小及升重，雖不是造成黃心料形成的主要原因，但它是黃心料產(chǎn)生時的現(xiàn)象之一。大粒熟料的產(chǎn)生原因，一是熟料煅燒中液相主要成分Al2O3、Fe2O3。尤其是Fe2O3含量高時容易產(chǎn)生；二是成分正常，但燒成溫度高，或二者都存在；三是窯內(nèi)料層厚、翻流滾慢，易產(chǎn)生大粒熟料。以上三條產(chǎn)生大粒熟料的原因都可能產(chǎn)生還原氣氛，從而產(chǎn)生黃心料。

三、解決黃心料的措施

針對產(chǎn)生黃心料的可能，我們采取以下技術(shù)措施來解決。

1 穩(wěn)定原燃材料成分

加強(qiáng)原燃材料的預(yù)均化措施，提高出磨和入窯生料均勻性和合格率，特別是提高進(jìn)廠原煤的質(zhì)量，加強(qiáng)用煤均化管理和控制煤粉質(zhì)量，從工藝上為防止黃心料的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。

2 選擇合適的生料配比

選擇合適的生料配比對于煅燒非常的重要。生料KH值應(yīng)適中，不宜過高也不宜過低，SM、IM應(yīng)與KH值相適應(yīng)。始終使配比方案利于煅燒出優(yōu)質(zhì)的熟料。

3 解決工藝設(shè)備中存在的問題

對于窯尾斜坡或縮口，要定期清理或設(shè)置清結(jié)皮裝置定期清理，以保障窯內(nèi)通風(fēng)。為了更好反映窯內(nèi)燒成氣氛狀況，應(yīng)在窯尾設(shè)置CO分析儀，使窯內(nèi)燒成氣氛有一個量的指標(biāo)，有利于減少黃心料的產(chǎn)生。

4 合理調(diào)整燃燒器

合理調(diào)整燃燒器的位置和內(nèi)外風(fēng)的比例。適當(dāng)?shù)幕鹧骈L度、形狀和位置，對保護(hù)窯皮對防止產(chǎn)生黃心料是非常重要的。實(shí)踐證明，燃燒器以稍偏于物料表面為宜。合理調(diào)整燃燒器內(nèi)外風(fēng)的間隙和比例，增強(qiáng)風(fēng)煤配合，并適當(dāng)加大一次風(fēng)量，可提高煤粉燃燒速度，使火焰發(fā)散，縮短黑火頭，防止煤粉不完全燃燒，避免還原氣氛的出現(xiàn)，從本質(zhì)上防止黃心料的產(chǎn)生。

5 提高窯頭溫度、控制煙室溫度

穩(wěn)住窯兩端及分解爐內(nèi)溫度，調(diào)節(jié)好通風(fēng)，加煤和喂料，控制熟料適當(dāng)?shù)纳丶敖Y(jié)粒，實(shí)現(xiàn)窯爐協(xié)調(diào)，使黃心料失去生產(chǎn)的環(huán)境。

5.1 提高窯頭溫度

提高窯頭溫度的方法有：加大燃燒器的內(nèi)流風(fēng)，增強(qiáng)風(fēng)煤混合，提高煤粉燃速度；保證篦冷機(jī)篦床料層厚度在500mm～600mm，以提高二、三次風(fēng)溫；窯頭控制適當(dāng)?shù)奈⒇?fù)壓，增大窯內(nèi)的通風(fēng)量；降低窯速，適當(dāng)減少喂料量和加大喂煤量等。

5.2 控制煙室溫度及分解爐出口溫度

煙室溫度及分解爐出口溫度過低則造成入窯分解率低，同時使燒成溫度降低，不能達(dá)到燒結(jié)優(yōu)質(zhì)熟料所需要的溫度，燒出的熟料質(zhì)量差；溫度過高，則容易導(dǎo)致窯尾縮口的物料結(jié)皮、旋風(fēng)筒的堵塞等影響窯內(nèi)通風(fēng)，甚至發(fā)生工藝故障。

6 加強(qiáng)風(fēng)、煤、料的調(diào)節(jié)

根據(jù)中控系統(tǒng)工藝參數(shù)操作，及時正確調(diào)整用煤量和通風(fēng)量，窯頭喂煤量和窯尾分解爐喂煤量比例最佳為4：6，保持分解爐中及出口氣體溫度的穩(wěn)定，操作中應(yīng)嚴(yán)格掌握系統(tǒng)內(nèi)溫度和壓力的變化，保持系統(tǒng)內(nèi)通風(fēng)良好，防止溫度過高或過低，做到：穩(wěn)定操作、穩(wěn)定熱工制度、穩(wěn)定下料量，確保分解爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

7 控制熟料結(jié)粒及升重

要控制好熟料結(jié)粒，以預(yù)防黃心料的產(chǎn)生。黃心料中出現(xiàn)了低溶液相，內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，導(dǎo)致升重升高。由于升重也反映了燒成溫度的高低，也反映了火焰所達(dá)到的最高溫度，升重高，煅燒火焰溫度高，用煤量相對增大，如風(fēng)煤匹配不合理，易產(chǎn)生還原氣氛而使黃心料增加，因此升重要控制在適當(dāng)?shù)姆秶?/p>

四、總結(jié)

綜合以上所述，只有保證原燃材料成分的穩(wěn)定，選擇適合自己生產(chǎn)線的生料配比，并通過嚴(yán)格規(guī)范的操作，才能有效地避免或緩解黃心料的出現(xiàn)，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)低耗的熟料。

TU75

B

1007-6344（2015）05-0147-02

程亮（1979.7），男，四川省巴中市（籍貫），現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科。