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水泥工业用助燃复合矿化剂

立窑水泥产量占全国水泥产量的80％以上，立窑能耗问题是水泥行业急需解决的问题之一。由于立窑壁边壁效应的影响，通常窑边部通风较中部为好，使中部燃料燃烧处于缺氧状态。立窑内的燃料燃烧是在料球内部中心缺氧、窑上部缺氧和窑中部缺氧的条件下进行的，因此，如不采取各种有效措施，立窑的化学不完全燃烧成为立窑热耗高的主要原因之一。减少燃料的不完全燃烧损失，加快熟料的煅烧速度，使用含有助燃功能的复合矿化剂，实行暗火操作（或深暗火），是提高立窑产量、质量，降低消耗，长期安全运转的重要途径。应用原理：立窑在煅烧过程中，首先必须使生料在高温带的煅烧速度与燃料的燃烧速度（上火速度）相适应，同时与加料速度与卸料速度平衡。在提高生料煅烧速度的基础上，加快燃料的燃烧速度，增加卸料速度和加料速度，保证生料在高温带有足够的停留时间（一定的温度下），是保证熟料产量、质量，降低能耗的重要途径。黑生料煅烧法，在低温、缺氧条件下，易发生燃烧不完全，增加了化学不完全燃烧的热损失。改进化学不完全燃烧的途径就是在矿化剂中加入煤粉的燃烧促进剂，提高化学燃烧的完全度，提高产品质量、产量，降低能耗。硅酸盐水泥熟料中C3S在1450℃时通过液相形成：这个反应过程的速率取决于三个主要因素：（1）液相开始出现时的温度──最低共溶温度；（2）液相量；（3）液相的粘度和表面张力。生料中引入复合外加物还起到助熔剂和矿化剂的双重复合矿化——助溶作用，它们降低了物料的最低共熔温度，增加了液相量，降低了液相的粘度和表面张力，并改变其反应历程，因而该熟料能够在较低温度（1350℃以下）形成，并加快了C3S的形成速率。采用本技术煅烧的熟料C3S含量高，促使熟料强度大大提高。复合矿化剂的加入还改善了物料对立窑不均匀场的适应性，提高了可烧性。助燃复合矿化剂的主要作用之一是通过生成中间相，降低液相出现温度，降低烧成和液相粘度，增加C3S的形成范围和形成速度，从而达到提高熟料质量，降低熟料热耗的目的。物料出现液相以后，加快溶解与扩散，造成中间相，加快C2S对CaO的吸收等。从而提高C2S吸收CaO的速度和吸收程度。在机立窑上采用助燃复合矿化剂，熟料中的粉尘含量大大减少，熟料煤耗降低8-15％，窑产量提高12％，熟料中C3S含量提高，熟料强度比实施前提高10-30％。每吨水泥综合成本下降10％左右。应用助燃复合矿化剂工艺流程：（1）生料的配比控制。 1）石灰矿、粘土的成分分析及配料比例。 2）煤的工业分析、煤灰分析、煤的全硫分析。煤的掺量比例。 3）助燃复合矿化剂加量。将助燃复合矿化剂由配料线通过电子称控制加入，加入量：生料的0.1％。（2）熟料的三率值和f CaO的检测控制。使用复合矿化剂三率推荐值： KH：0.94-0.95 SM：1.81-2.09 IM：1.3 差别主要在SM和IM上，使之接近复合矿化剂的使用条件。（3）加强操作，采用浅暗火煅烧，加强通风。 1）采用助燃复合矿化剂，高KH配料方案，必须适当降低生料细度，加强生料均化，提高生料均匀性，须加强生料均化，提高复合矿化剂在生料中掺加的均匀性和含煤量的均匀性，为熟料煅烧创造条件。 2）采用浅暗火煅烧，使其具有一定深度的湿料层，燃烧中必须加强操作，稳定窑的热工制度，紧紧抓住底火这个关键，达到三平衡，使之形成良性循环。 3）加强立窑通风，防止还原气煅烧。加强熟料煅烧操作，采用浅暗煅烧，稳定底火，稳定窑的热工制度，保证熟料的烧成温度和足够的烧成时间，以使熟料有较高的C3S矿物含量，从而达到提高熟料的强度。

北京交通大学 2021-04-13