淺談黃心料的形成及預防

程 亮

（山西省大同市同煤集團建材公司，037003）

淺談黃心料的形成及預防

程 亮

（山西省大同市同煤集團建材公司，037003）

黃心料，在熟料中所占比例較大。對熟料的危害很多，會影響窯的產量、質量、煤耗、熱工制度的穩定；影響熟料、水泥的質量、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黃，使用戶購買使用都不放心，影響企業的聲譽。因此，必須采取措施解決。

一、黃心料的形成

窯外分解窯產生的黃心料，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，主要是因通風不良或煤粉不完全燃燒沉降造成局部還原氣氛，Fe+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，但其內部由于氧氣滲透較慢沒有被氧化而保留黃色，從而產生黃心料。致密性黃心料由于是含有還原性鐵的熟料，燒失量往往是負值，燒結情況較好，結構比較致密。

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部有未燒透的生料。由于窯尾或預熱器產生結皮或其他原因產生結粒料，該結粒料到了燒成帶，因物料流速快、煅燒時間短，熱量不能很快地傳到熟料內部，造成熟料內部溫度偏低，沒有被燒透，只是熟料顆粒表面被燒透，從而產生黃心料。由于疏松性黃心料是含有未燒透的生料，所以，顆粒內部物料的f-CaO含量高，燒結情況不好，料較疏散，其后期強度會明顯降低。

黃心料其化學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，相應地要提高燒成溫度，從而增加了窯內的用煤量，當風煤配合不合理時，就產生還原氣氛，從而加大了還原熟料的生成。當隨著CaO含量減少，熟料易燒，在窯內易結大塊，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，當有還原氣氛時，增加了Fe3+還原成Fe2+的機會和數量，導致黃心料增加。

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，越容易結皮，造成通風不良，加之堿、硫、氯的富集循環與二次揚塵形成的低共熔物造成長厚窯皮及結圈、結球，出現大料團等現象，尤其在長時間停窯保溫時更為明顯。

1.3 煤質的波動

煤質的波動主要是原煤和煤粉的波動。原煤質量波動主要是指：煤的灰分、發熱量、揮發份等指標波動伏度大；煤粉質量差主要是指細度大、水份大等。由試驗及實踐發現，當煤質變差時，黃心料生成量增高；煤質差時，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，嚴重時還會產生過多低熔FeO而引起回轉窯的結圈。

2 生料配比控制不合理

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

當生料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，但是這種料產生的液相量偏多，在窯內易產生結圈、結大塊的現象，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、煤、料配合不當

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

3.2 燃燒器位置調整不當

燃燒器的位置不合理。二次風不足、內風和外風的風量、風速比例不合理，風煤混合不好，這些問題的存在也極易產生黃心料。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，因而在物料表面產生嚴重的還原氣氛；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會，因而產生還原氣氛特別是當煤粉細度過粗或使用低揮發份煤時，情況更嚴重。

3.3 工藝設備上存在一些問題

如：窯尾系統漏風、篦冷機鎖風閥的失控漏風、三次風閥損壞，三次風量變大等，將直接導致窯內通風量減少，易使窯內產生還原氣氛；燃燒器噴嘴的嚴重變形，影響風煤的混合和火焰形狀，使火焰局部產生還原氣氛；臨時止料停窯次數多，有的停窯時間長，中間噴煤補火，造成煤粉大量落在物料上不完全燃燒，產生還原氣氛等，這些都將導致黃心料的產生。

4 通過系統工藝參數來分析

分解窯熟料的生產都是通過控制系統工藝參數來實現的，系統工藝參數控制得不合理，易產生黃心料。

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，為保證預熱器系統溫度及燒成溫度，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，產生還原氣氛，為產生黃心料創造了條件。在實際操作中，如不恰當增大窯頭喂煤量，將不可避免產生黃心料。

4.2 系統壓力工藝參數控制不合理

當窯尾負壓絕對值低于正常的工藝控制參數時，則窯內通風量減少，可導致窯內煤粉的不完全燃燒，產生還原氣氛。在各風道和窯內通風暢通的情況下，三次風壓力一般在-300Pa～-600Pa，三次風壓力大，比如為-800Pa時，則從窯頭抽風多，影響入窯的二次風量，造成窯內空氣不足，同樣會導致燃料不完全燃燒，形成還原氣氛。

4.3 系統溫度工藝參數控制不合理

煙室溫度：煙室溫度一般在950℃～1050℃。當煙室溫度高時，分解爐縮口易結皮，影響窯內通風，為產生黃心料創造條件當溫度過高時，液相在窯尾過早生成，熟料易結大塊；當煙室溫度低時，燒出的熟料f-CaO偏高；溫度過低，則易跑生料。

窯頭溫度：當窯頭溫度高時，火焰發亮。如因生料KH值高、喂煤量大、內風過大、短火急燒，可產生致密性黃心料；如因生料KH低，溫度過高，可在窯口下料口篦冷機機堆“雪人”。窯頭溫度低時，出現黑火頭，燒出的熟料中f-CaO偏高，由于燃料的燃燒條件變差，也易出現燃料不完全燃燒。

4.4 篦冷機內料層厚度的影響

當篦冷機高溫段篦速快時，熟料料層簿，使二次風溫下降，從而影響窯頭溫度，使燃料燃燒條件變差，也易出現燃料不完全燃燒，為產生黃心料創造了條件。

4.5 窯內料層厚度的影響

當回轉窯的窯速慢時，回轉窯內物料多，填充系數大，一方面減少了窯內通風面積，造成通風不良，不利于熱傳導；另一方面燃燒器的噴嘴的位置與窯內物料的填充系數關系非常大，當填充系數發生變化時，相對來講噴嘴接近了料層表面，燃燒器位置不合理，也為產生黃心料產生了條件。

4.6 熟料結粒及升重

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

三、解決黃心料的措施

針對產生黃心料的可能，我們采取以下技術措施來解決。

1 穩定原燃材料成分

加強原燃材料的預均化措施，提高出磨和入窯生料均勻性和合格率，特別是提高進廠原煤的質量，加強用煤均化管理和控制煤粉質量，從工藝上為防止黃心料的產生創造條件。

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值應適中，不宜過高也不宜過低，SM、IM應與KH值相適應。始終使配比方案利于煅燒出優質的熟料。

3 解決工藝設備中存在的問題

對于窯尾斜坡或縮口，要定期清理或設置清結皮裝置定期清理，以保障窯內通風。為了更好反映窯內燒成氣氛狀況，應在窯尾設置CO分析儀，使窯內燒成氣氛有一個量的指標，有利于減少黃心料的產生。

4 合理調整燃燒器

合理調整燃燒器的位置和內外風的比例。適當的火焰長度、形狀和位置，對保護窯皮對防止產生黃心料是非常重要的。實踐證明，燃燒器以稍偏于物料表面為宜。合理調整燃燒器內外風的間隙和比例，增強風煤配合，并適當加大一次風量，可提高煤粉燃燒速度，使火焰發散，縮短黑火頭，防止煤粉不完全燃燒，避免還原氣氛的出現，從本質上防止黃心料的產生。

5 提高窯頭溫度、控制煙室溫度

穩住窯兩端及分解爐內溫度，調節好通風，加煤和喂料，控制熟料適當的升重及結粒，實現窯爐協調，使黃心料失去生產的環境。

5.1 提高窯頭溫度

提高窯頭溫度的方法有：加大燃燒器的內流風，增強風煤混合，提高煤粉燃速度；保證篦冷機篦床料層厚度在500mm～600mm，以提高二、三次風溫；窯頭控制適當的微負壓，增大窯內的通風量；降低窯速，適當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，不能達到燒結優質熟料所需要的溫度，燒出的熟料質量差；溫度過高，則容易導致窯尾縮口的物料結皮、旋風筒的堵塞等影響窯內通風，甚至發生工藝故障。

6 加強風、煤、料的調節

根據中控系統工藝參數操作，及時正確調整用煤量和通風量，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定，操作中應嚴格掌握系統內溫度和壓力的變化，保持系統內通風良好，防止溫度過高或過低，做到：穩定操作、穩定熱工制度、穩定下料量，確保分解爐安全穩定運行。

7 控制熟料結粒及升重

要控制好熟料結粒，以預防黃心料的產生。黃心料中出現了低溶液相，內部結構致密，導致升重升高。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，如風煤匹配不合理，易產生還原氣氛而使黃心料增加，因此升重要控制在適當的范圍。

四、總結

綜合以上所述，只有保證原燃材料成分的穩定，選擇適合自己生產線的生料配比，并通過嚴格規范的操作，才能有效地避免或緩解黃心料的出現，才能生產出優質低耗的熟料。

TU75

B

1007-6344（2015）05-0147-02

程亮（1979.7），男，四川省巴中市（籍貫），現職稱：助理工程師，學歷：本科。