水泥熟料冷卻

水泥熟料冷卻

預(yù)分解窯水泥熟料在1400℃以上溫度的燒成帶內(nèi)生成，內(nèi)含C3S、C2S晶體和C3A、C4AF等熔體。從燒成帶至窯出口經(jīng)高溫的三次空氣冷卻，然后落入冷卻機(jī)內(nèi)經(jīng)冷空氣冷卻。在此過(guò)程中，熔體固化、C3S、C3S晶體形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，一定程度上影響熟料水化。上述物理性能變化與入窯二次空氣溫度、冷卻速率等因素有關(guān)。

1　C3S、C2S晶體形態(tài)及轉(zhuǎn)換

（1）C3S晶體形態(tài)大致為：

C3S是在1250℃以上，C2S和fCaO相互反應(yīng)下生成的，高溫的形態(tài)主要有：

R1：高溫斜方六面體形態(tài)

M3：含有穩(wěn)定雜質(zhì)的單斜晶體

M1：含有的雜質(zhì)較M3少些，單斜晶體

快冷有利于生成細(xì)顆粒穩(wěn)定的單斜晶體M3。而慢冷則易生成晶格大，反應(yīng)性能差些的M1。

（2）C2S晶體形態(tài)大致為：

α1=在1425℃生成，較穩(wěn)定。在溫度降低過(guò)程中，（830～1447℃）生成α-C2S，呈薄片

β：在快冷過(guò)程中，形成β-C2S，呈薄片

γ：在慢冷過(guò)程形成γ-C2S粉狀，不能水化

（3）預(yù)分解窯系統(tǒng)裝備性能好，所配套的預(yù)熱器、分解爐能使入窯生料分解率大于90%，冷卻機(jī)入窯二次空氣溫度大于1000℃，燃燒器在煅燒熱值較高的燃料時(shí)，確保火焰溫度高且穩(wěn)定。此時(shí)燒成帶一般在距離窯口較近的部位，熟料在窯內(nèi)停留時(shí)間短，進(jìn)入冷卻機(jī)內(nèi)快速冷卻，一般均能形成M3C3S和β-C2S晶格，若C3S晶格小，有利于水化。

在煅燒工業(yè)廢物代用燃料時(shí)，由于燃料熱值和成分變化較大，且含水分也高，此時(shí)，火焰溫度低，火焰長(zhǎng)，燒成帶往往后移，距窯口較長(zhǎng)，熟料在窯內(nèi)冷卻時(shí)間長(zhǎng)，冷卻速度慢，此工況與代用燃料的性能、熱值、水分等因素有關(guān)。若工業(yè)廢物的熱值低且變化，熟料在此工況下，易生成大晶格C3S，且易結(jié)大塊。大塊難冷卻，其內(nèi)部往往冷卻慢，易形成M1C3S和γ-C2S粉塵。不利熟料水化，此類(lèi)熟料強(qiáng)度偏低。

通常，熟料在1250℃以下慢冷，部分C3S分解生成C2S和fCaO，強(qiáng)度較低。

2　熟料在窯內(nèi)冷卻工況

預(yù)分解窯內(nèi)熟料冷卻時(shí)測(cè)得的熟料離窯和二次空氣入窯溫度在2周時(shí)間內(nèi)的測(cè)示見(jiàn)圖1。圖1所示，熟料離窯溫度是波動(dòng)的，從＞1100℃至1400℃，平均溫度為1274℃，而入窯二次空氣溫度也隨熟料離窯溫度波動(dòng)，從＜900℃至＜1100℃，平均溫度稍低于1000℃，波動(dòng)的原因大致是：

圖1　窯出料口熟料溫度和二次空氣溫度

（1）入窯物料的成分、數(shù)量和分解率不均，熟料煅燒溫度也隨燃料成分變化而變化，所生成的熟料溫度和顆粒大小也不一致，易出現(xiàn)溫度波動(dòng)。

（2）熟料煅燒溫度一般超過(guò)1450℃，此溫度下，熟料內(nèi)C3A、C4AF等熔體仍然存在，熟料顆粒表面熔體未完全固化，因而在窯內(nèi)向下運(yùn)行速度較慢，會(huì)出現(xiàn)從窯頭下落至冷卻機(jī)的數(shù)量減少，此時(shí)，入窯二次空氣溫度相應(yīng)降低，當(dāng)熟料下落量增加時(shí)，熟料和二次空氣溫度相應(yīng)增加。

（3）熟料離窯平均溫度高達(dá)1274℃，最高接近1400℃，表面熔體易粘在窯襯上，形成結(jié)圈，也易在冷卻機(jī)高溫端墻上粘結(jié)，堆積成“雪人”。反之又影響熟料在冷卻機(jī)內(nèi)的分布，使二次空氣溫度波動(dòng)。解決的途徑是提高熟料易燒性，生產(chǎn)小晶格C3S熟料，此外，可在結(jié)皮部位設(shè)置空氣炮，打碎“雪人”。

趙艷妍陳友德編譯自

No.3/2015

International Cementreview