鄧總-熟料強(qiáng)度影響因素分析復(fù)習(xí)課程

鄧總---熟料強(qiáng)度影響因素分析因果分析圖因果分析圖原燃材料

熟料煅燒

熟料檢驗(yàn)石灰石還原氣氛立升重偏低

成型比表面細(xì)度頁(yè)巖MgOCaO鐵粉砂巖窯低溫預(yù)燒不足燒失量高養(yǎng)護(hù)溫度小磨實(shí)驗(yàn)煙煤f-CaO高破型SO3含量生料稱尾煤KH影響生料細(xì)度小磨級(jí)配頭煤熟料三率值石灰石砂巖振動(dòng)臺(tái)冷卻效果差生產(chǎn)設(shè)備N影響P影響配料原料配比檢驗(yàn)設(shè)備2008.10.262熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案以北京某廠為例。原料使用對(duì)比化學(xué)分析表（%）項(xiàng)目日期LOSSSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO堿含量石灰石03年41.264.211.510.3750.191.810.2504年41.693.910.990.4050.371.820.30頁(yè)巖03年5.1565.2915.847.570.511.051.7404年5.0066.7017.307.160.411.442.15砂巖03年0.1894.792.240.610.110.080.8204年0.0893.642.520.510.090.360.81鐵粉03年4.9237.354.7345.670.290.581.8204年4.7236.724.9446.831.140.392.04煤灰分03年53.5219.6416.653.340.901.3304年52.7222.2812.913.741.792.002008.10.263熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案煤工業(yè)分析(%)日期原煤水分干基水份灰份揮發(fā)份發(fā)熱量(Kcal/kg)發(fā)熱量(KJ/kg)02年7.651.7610.2728.396903.5128856.603年6.422.0810.7227.996813.0428478.504年8.032.3512.2528.446598.6627582.42008.10.264熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案熟料回歸分析對(duì)上述因果因素中可以量化的因素進(jìn)行回歸分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化較大的因素有熟料KH、SM、IM、F-CaO、MgO。利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法算出熟料28天強(qiáng)度對(duì)上述5因素的回歸分析方程及回歸相關(guān)系數(shù)，確認(rèn)上述5因素對(duì)28天強(qiáng)度的相關(guān)性及影響程度大小。各因素線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)表2008.10.265熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案回歸方程相關(guān)系數(shù)熟料KH對(duì)28天強(qiáng)度影響Y28d=117.3*kh-48.2R=0.890熟料SM對(duì)28天強(qiáng)度影響Y28d=1.7*SM+51.8R=0.807熟料IM對(duì)28天強(qiáng)度影響Y28d=31.6*IM+6.3R=0.630熟料MgO對(duì)28天強(qiáng)度影響Y28d=59.4-1.4*MgOR=-0.690熟料f-Ca0對(duì)28天強(qiáng)度影響Y28d=61.3-6*f-CaOR=-0.719熟料C3S對(duì)28天強(qiáng)度影響Y28d=15.3+0.8*C3SR=0.917熟料C3S+C2S對(duì)28天強(qiáng)度影響Y28d=2.6*(C3S+C2S)-139.9R=0.8702008.10.266熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案

從表中看出：1、KH、SM、IM、C3S、C3S+C2S與熟料28天強(qiáng)度存在正相關(guān)關(guān)系，其中C3S、KH對(duì)熟料28天強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)較高，IM對(duì)熟料對(duì)熟料28天強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)較低；2、f-Ca0與熟料28天強(qiáng)度存在較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系；3、MgO與熟料28天強(qiáng)度存在較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。從回歸分析結(jié)果來(lái)看，MgO對(duì)熟料強(qiáng)度的負(fù)面影響很大，這可以通過(guò)控制進(jìn)廠石灰石中MgO的含量來(lái)解決。由于f-Ca0跟三率值及窯況聯(lián)系緊密，熟料的C3S、C3S+C2S又和三率值關(guān)聯(lián)。該廠委托研究所將統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行樣本分類并做正交分析，總結(jié)出熟料強(qiáng)度及水泥適應(yīng)性最好的熟料三率值的最佳配伍組合。2008.10.267熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案熟料正交分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果(三水平L9(34))

實(shí)驗(yàn)水平123456789K1K2K3RKH0.8740.8740.8740.8910.8910.8910.9070.9070.907168.6171.5169.02.93SM2.562.632.722.562.632.722.562.632.72168.9170.6169.41.70IM1.521.591.681.591.681.521.681.521.59169.1169.4170.71.5728天強(qiáng)度55.7056.7756.1356.9757.6056.9756.2756.4756.27509.132008.10.268熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案

上表中K1、K2、K3分別是因素KH、SM、IM三個(gè)水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果之和（28天抗壓強(qiáng)度MPa)。同一因素的三個(gè)水平K值高，則該水平就好，對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)大；反之，K值小，則該水平就差，對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)??；R是三個(gè)水平的極差，極差的大小反映了該因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要程度。

從表中的R值可以看出，三率值對(duì)熟料強(qiáng)度的影響強(qiáng)度，以熟料KH對(duì)強(qiáng)度影響最大，SM次之，IM最小。從表中的K值可以看出，其中KH因素中熟料強(qiáng)度最高的2水平，即KH在0.880-0.900之間最佳。SM因素也以2水平為好，即SM在2.67-2.70之間為佳，IM因素則以3水平為好，即IM>1.65為好(?按:不符合硅酸鹽物理化學(xué)CSTA四相圖,超出1.67將導(dǎo)致燒成范圍狹窄).該廠將熟料率值控制目標(biāo)值調(diào)整為KH:0.890SM:2.65IM:1.60熟料強(qiáng)度從51MPa提高到58MPa。2008.10.269熟料強(qiáng)度影響因素分析配料方案

筆者不完全同意該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論（以該廠的原燃材料條件完全可以做得更好，而且實(shí)驗(yàn)安排過(guò)于簡(jiǎn)單），但給我們提供了解決問(wèn)題的分析思路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素相關(guān)性定量地給出了相關(guān)程度，是工藝管理精細(xì)化水平的標(biāo)志。結(jié)論在水泥行業(yè)大量的事例標(biāo)本中有代表性，但是熟料率值的選擇范圍不是可以設(shè)定的，而是由本地原料情況決定的。如江西萬(wàn)年青水泥，銅陵海螺水泥，廣東梅州水泥，SM、IM都不在范圍內(nèi)。華新案例：05年陽(yáng)新熟料強(qiáng)度低（50左右），在石灰石品位得不到改善的情況下通過(guò)提高熟料SM情況有所提高。2008.10.2610熟料強(qiáng)度影響因素分析原料情況

隨著國(guó)家“兩型社會(huì)”概念的提出，水泥行業(yè)的發(fā)展方向發(fā)生了深刻的變化。環(huán)境友好型不在本文的討論范圍內(nèi)，介紹資源節(jié)約型和水泥生產(chǎn)的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系。水泥行業(yè)要生存下來(lái),必須具有節(jié)約資源、消化垃圾的功能。生產(chǎn)原料的選用不再是挑食而是因地制宜，進(jìn)而消化尾礦廢渣，在這個(gè)前提下找到最佳配料方案，這給工藝管理帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。但是，業(yè)者一定要清楚低品位原料、廢渣中的有害成分對(duì)熟料、水泥質(zhì)量的負(fù)面影響。1、石灰石。CaO品位要求降低到45%。還要使用高硅、高堿、高鎂石灰石。石灰石中要求MgO<2.0%,R2O<0.3%。石灰石的品位越低，對(duì)煤炭的要求就越高。2、硅質(zhì)原料。除了傳統(tǒng)的頁(yè)巖、砂巖，還大量使用粉煤灰、淤泥、煤矸石、高低硅尾礦。硅質(zhì)原料堿含量高，尾礦還帶入重金屬。砂巖中的方解石、燧石嚴(yán)重影響生料活性，難磨難燒。2008.10.2611熟料強(qiáng)度影響因素分析3、鐵質(zhì)原料。大量應(yīng)用鋼鐵行業(yè)、有色金屬采掘業(yè)尾礦廢渣如鋼渣、銅、鋅礦尾渣。鐵質(zhì)原料也帶入堿，重金屬的帶入有損水泥性能，量的控制可以通過(guò)混凝土性能實(shí)驗(yàn)確定。4、煤炭。大量使用無(wú)煙煤、劣質(zhì)煙煤。隨著預(yù)熱器、燃燒器的研究深入和相關(guān)設(shè)備的研發(fā)投入使用，大量使用無(wú)煙煤、劣質(zhì)煙煤成為可能。煤炭是硫的主要帶入者。不同品種的煤炭決定了裝備、工藝的差異，工藝工程師要了解所使用煤炭的燃燒性能。雖然窯爐設(shè)計(jì)考慮到了燃料，但是實(shí)驗(yàn)樣本與生產(chǎn)實(shí)踐不完全類似，差異明顯，需要總結(jié)改進(jìn)。煤粉的焦渣系數(shù)不被注意也很重要，燃燒爐、分解爐結(jié)焦是常見(jiàn)問(wèn)題。原料情況2008.10.2612熟料強(qiáng)度影響因素分析原料中的主要有害成分有硫、堿、MgO、氯等，熟料中的游離鈣也是有害成分。1、硫（硫酸鹽）。原料中的硫絕大部分和堿反應(yīng)以硫酸鹽的形式固化在熟料中（新型干法窯尾廢氣中的SO2很低，占到原料中含量不到10%），硫酸鹽占據(jù)硅酸鹽礦物的晶格結(jié)構(gòu)，改變了原來(lái)的晶體形狀，體積增大，晶體化學(xué)鍵能下降。硫堿比是水泥工藝的重要參數(shù)，當(dāng)量比盡可能接近1，全硫堿質(zhì)量比例在140-200%。2、堿（K2O+Na2O)。原理同硫，硫堿的損害機(jī)理是共生的。有研究表明，當(dāng)堿含量〈0.45%時(shí)，對(duì)熟料強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響；當(dāng)堿含量〉0.45%時(shí)，熟料28天熟料強(qiáng)度呈直線下降趨勢(shì)，熟料3天強(qiáng)度呈拋物線下降趨勢(shì)。堿含量超過(guò)0.9%時(shí)，熟料強(qiáng)度下降幅度超過(guò)15%，混凝土性能實(shí)驗(yàn)不能滿足應(yīng)用。實(shí)際案例：05年華新金貓公司熟料堿含量達(dá)到0.9%，熟料28天強(qiáng)度低于50。使用砂巖代替部分頁(yè)巖降低堿攝入，熟料堿含量降低到0.6%，熟料強(qiáng)度提高到55-60MPa。砂巖摻入比例要兼顧生料的易燒性。熟料中的有害成分影響2008.10.2613熟料強(qiáng)度影響因素分析武漢理工大萬(wàn)惠文教授的研究（硅酸鹽學(xué)報(bào)98年12月20卷4期）

R2O、R2SO4對(duì)水泥熟料燒成的影響K2O主要固溶在硅酸鹽相的C2S中，隨著K2O含量增加，形成KC23S12，使f-CaO成倍增加，C3S含量減少，A礦尺寸有所增大，K2O含量應(yīng)控制在1%以內(nèi)。Na2O主要固溶在硅酸鹽相的C3A中，隨著Na2O含量增加，形成NaC8A3，C3S含量減少，C3A含量增加，f-CaO含量增加幅度不大。A礦尺寸有所增大，Na2O含量應(yīng)控制在0.6%以內(nèi)。隨著熟料中R2SO4含量增加，C3S含量呈下降趨勢(shì)，A礦晶體尺寸明顯增大了許多，f-CaO含量很少。R2SO4的含量可適當(dāng)放寬到2%以內(nèi)，但不應(yīng)影響窯的正常操作和運(yùn)轉(zhuǎn)。R2SO4包括K2SO4、Na2SO4、Na2SO4.3K2SO4及2Ca2SO4..K2SO4。在燒成范圍內(nèi)具有較低的蒸汽壓，大部分不再蒸發(fā)被熟料帶出窯外。RCl極易揮發(fā)，揮發(fā)率高達(dá)99.9%，幾乎不存在于熟料中，Cl-的存在會(huì)促進(jìn)堿的揮發(fā)。熟料中的有害成分影響2008.10.2614熟料強(qiáng)度影響因素分析3、MgO。熟料中含有少量MgO時(shí)，能降低熟料的燒成溫度，降低液相黏度，有利于熟料燒成。但是，只有2%的MgO能夠和熟料礦物相結(jié)合，其余部分呈游離狀態(tài)，遇水生成Ca(OH)2發(fā)生體積膨脹破壞晶格。有研究表明：MgO<3.2%時(shí)，部分與熟料礦物結(jié)合成固溶體并存在于中間相中，最佳固溶量為1.5%，多余部分如同提鐵，可降低液相出現(xiàn)的溫度并增加液相量，降低液相表面張力。MgO在3.2-4.2%之間時(shí)，液相表面張力大幅下降。含4%時(shí)表面張力為0.51N/M，其煅燒溫度要比正常溫度低，熱力不足不集中，煅燒范圍比正常窄，不利于f-CaO吸收和晶體發(fā)育，孰料外觀結(jié)粒細(xì)小，飛砂嚴(yán)重。低黏度的液相對(duì)A礦產(chǎn)生溶蝕作用，致使C3S發(fā)生分解反應(yīng)，反映在煅燒方面為熟料易燒性好，但燒成范圍變窄，操作難度大。MgO>4.2%時(shí)，結(jié)球嚴(yán)重，熟料黃心，飛砂嚴(yán)重，降鐵沒(méi)有效果。不再僅僅是表面張力降低、液相黏度降低的問(wèn)題。此時(shí)阿利特結(jié)晶困難，雖然液相量增加，表面張力的溫度系數(shù)為負(fù)值，降低煅燒溫度其實(shí)是增大液相表面張力，從而使結(jié)粒變大，窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈。措施：加強(qiáng)石灰石均化，控制石灰石中MgO2.8+0.2%(此處值得商榷)。調(diào)整配料方案：

MgO<3.2%時(shí)，KH：0.91+0.02,SM:2.5+0.1,IM:1.4+0.1MgO在3.2-4.2%之間，KH：0.92+0.02,SM:2.6+0.1,IM:1.5+0.1(三高方案，鎂高降鐵增加黏度）MgO>4.2%時(shí)，KH：0.92+0.02,SM:2.6+0.1,IM:1.4+0.14、f-CaO。熟料中f-CaO過(guò)高，導(dǎo)致熟料安定性不良，抗折強(qiáng)度降低。1d、3d的抗壓強(qiáng)度略有升高，7d、28d強(qiáng)度明顯下降。熟料中有害成分影響2008.10.2615熟料強(qiáng)度影響因素分析工藝管理上僅僅有合理的配料方案是不夠的，要作好各個(gè)環(huán)節(jié)的控制。1、保證入窯生料的穩(wěn)定。2、把原料的有害成分控制在合理的范圍內(nèi)。3、加強(qiáng)對(duì)過(guò)程產(chǎn)品的質(zhì)量控制。如生料細(xì)度：直徑小于100μm的方解石和直徑小于45μm的粗粒石英是能夠滿足生產(chǎn)的。生料細(xì)度的控制要體現(xiàn)在控制這些難燒的成分上。生料篩余的粗顆粒主要是硅質(zhì)原料,當(dāng)200μm篩余〈1.5%時(shí)，80μm篩余〈12%。當(dāng)