復雜有害成分對熟料煅燒的影響及優化措施

近期參與某廠二線投產調試工作，二線與老線共用自有石灰石礦山，采礦點分別為544/555以及503/508平臺，輔料采用紅砂巖、煤矸石、硫酸渣四組分配料。二線配料方案調整及窯操作參數均以老線為基礎。二線投料初期，原材料堿含量高、結晶硅含量高導致出窯熟料質量較差，突出表現在早期強度低，熟料標準稠度用水量高。調試過程中通過對過程產物理化及反應機制分析、調整配料方案、優化窯上操作、添加礦化劑等手段有效解決了上述質量問題，為復雜有害成分影響下熟料煅燒優化提供了參考依據。

??從熟料全分析以及中控操作參數看，化學成分、礦物組成、升重等各項參數均在控制范圍內，從老線高堿原料生產情況看，堿含量影響主要表現在后期強度低及需水量偏高，早期強度尚可。

??1?熟料質量問題分析

??1.1?堿組分對熟料形成的不利影響

??二線熟料質量情況見表1。

??表1?二線熟料質量情況

二線熟料質量情況

??從熟料升重以及窯尾實測氮氧化物含量（脫硝未投入使用情況下實測含量800mg/Nm3）可以看出，窯內熱力強度穩定且足夠；從礦物組成及含量看，與熟料早期強度密切相關的C3S含量（計算值）較高，推斷早期強度低的主要原因是堿含量（K2O）較高，影響礦物發育，發育不完全的礦物阻礙熟料早期強度的發揮。K2O在熟料形成過程中的不利影響主要表現如下：

??1）排除與硫化合生成K2SO4及K2SO4·Na2SO4外，K2O優先與主要礦物反應，生成難以和f-CaO反應的含堿固溶體KC23S12（反應方程式：12C2S+K2O=KC23S12+CaO）[1]，使C3S晶體形成時發育不完全，并使熟料中f-CaO大量增加，進而影響熟料力學性能的發揮。

??2）K2O顯著提高了高溫液相的黏度，降低C2S和CaO在液相中的溶解速度，惡化C3S形成環境，使其晶形發育不完整，尺寸不均一，對稱性差。

??3）盡管通過計算及巖相分析得出C3S含量較高，但晶體發育差，熟料早期水化速度大大提高，需水量顯著增大，使得調試初期熟料標準稠度用水量一直大于30.0%。

??1.2?礦物晶體尺寸和結構對熟料強度的影響

??熟料強度不僅與熟料化學成分有關，相同的化學成分下，結晶程度不同，熟料的強度相差甚大。因此對熟料進行礦物組成及顯微結構的巖相分析能夠有效判斷熟料質量問題所在。二線熟料巖相分析見圖1。

??1）熟料礦物發育不完整，邊緣不規則，礦物大小顆粒不均齊，尤其是A礦，晶體大至120μm，小至10μm，存在晶體連生現象。

??2）A礦晶體有裂紋，包裹體內含有B礦及f-CaO。

??3）液相分布不均且略少，孔洞多而大，結合熟料全分析，液相量為P=2.95A+2.2F+M+R=2.95×4.91+2.2×3.32+2.15+0.97=24.9%（A:Al2O3；F:Fe2O3；M:MgO；R:堿含量）。

??4）綜合多次顯微照片分析統計，存在輕微礦物分布不均，成堆聚集現象。

??通過上述分析，判斷窯內存在熟料急燒現象[2]，液相量略少，熟料急冷差，生料均化不良，含有粗粒難燒料。