飞砂料的形成原因及解决措施

我厂2000 t/d熟料预分解窑生产线自1998年12月2～5日通过系统考核后，生产运转一直正常稳定。但在熟料生产过程中，发现熟料中的细粉（俗称飞砂料）量较大约占10％，此飞砂料的产生不仅影响了熟料质量，减少了窑内的耐火砖、喷煤管、窑头罩、三次风管浇注料和窑头电除尘进口风管等设备的使用寿命，而且在处理飞砂料时还对环境造成污染。因此，研究分析我厂飞砂料的形成原因并解决处理具有很现实的意义。

1 飞砂料形成原因探析

1．1 原燃料因素

（1） 石灰石的晶型结构对物料煅烧结粒性的影响。所用石灰石越纯，晶体越大，结晶越完整且有规则，其煅烧结粒性越差，所需热耗越高。在相同的生产工艺条件下，其生产的熟料ｆ－ＣａＯ量较高，熟料强度低，并会产生大量飞砂料。而当石灰石中含有一定的泥质成分，纯度较低，成非晶体状或细泥晶状时，往往结粒性较好，能够烧出质量较高的熟料且不易产生飞砂料。从我厂的石灰石岩相分析报告来看，生产用石灰石中，高品位石灰石的晶型结构和晶体发育较好，而低品位石灰石的晶型结构较粗，晶体发育不良。实践中发现，当用高品位石灰石生产时，熟料中的飞砂料量就大。
（2） 石灰石中难烧的ｆ－ＳｉＯ2量过高，也易产生飞砂料。我厂石灰石中的ｆ－ＳｉＯ2量较高，有些矿体平均大于5％，有不少地段大于6％，超出了一般规范小于4％的要求。岩相分析也表明：我厂石灰石中ｆ－ＳｉＯ2的晶体结构较细，发育完好。因此，这样高含量且发育又完整的ｆ－ＳｉＯ2很难将其磨细，因而造成生料易烧性较差而产生飞砂料。
（3） 物料成分波动大也易产生飞砂料。我厂矿山石灰石品质波动大，预配料效果差；加上生料库均化效果不理想，导致入窑的生料成分波动大，继而引起窑系统热工状况不稳，易产生飞砂料。
（4） 燃料因素[1]。硫酸盐饱和度过高易产生飞砂料。熟料中硫和碱含量应有一定的比例，通常称为硫碱比或硫酸盐饱和度。熟料的硫碱比＝ ｗ（ＳＯ3）/[（ｗ（Ｋ2Ｏ）＋1/2ｗ（Ｎａ2Ｏ）]。若燃料带入的硫量比较高，原料中带入的碱量偏低，窑系统内硫的循环富集，就会造成熟料中硫碱比过高。硫碱比过高会增加液相量、降低液相粘度和表面张力，结果是改善了熟料颗粒的可浸润性，却降低了颗粒之间的粘着力。粘度和表面张力的降低，会使熟料颗粒结构疏松，物料在窑内滚动时难以形成较大颗粒，或形成后也会由于多次滚动而散开，产生大量细粉。我厂的燃料烟煤中含硫量高达1．09％，熟料的硫碱比为189．36％，大大超过正常控制范围。

1．2 配料率值不合理[1]

（1） ＳＭ太高。熟料ＳＭ过高也易产生飞砂料。ＳＭ是表示在煅烧过程中或在烧成带内固相与液相的比例。在1 400 ℃以上时，熔融物料中的固相为Ｃ3Ｓ和Ｃ2Ｓ，Ｓｉ02基本上存在于固相中，液相则包括了全部的Ａｌ2Ｏ3和Ｆｅ2Ｏ3。若ＳＭ过高，液相量就会偏少，就不足以将物料结成大的颗粒，熟料颗粒细小，容易产生飞砂料。我厂石灰石中因ＳｉＯ2含量高，设计时又没有考虑铝质校正原料，因此熟料中ＳＭ过高，平均在2．7～3．0，液相量Ｌ[Ｌ＝3ｗ（Ａｌ2Ｏ3）＋ 2．25ｗ（Ｆｅ2Ｏ3）＋ｗ（ＭｇＯ）]偏低，平均在23％左右。
 (2） ＩＭ较低，也易产生飞砂料。ＩＭ低时会降低熟料液相的粘度和表面张力，而要使熟料有一定的结粒度，熟料液相应有足够的粘度和表面张力。Ａｌ2Ｏ3有利于提高液相粘度和表面张力，即提高ＩＭ，有利熟料结粒。我厂生料的ＩＭ较低，平均在1．2左右。

1．3 其它因素

（1） 入窑分解率过高，使窑内过渡带相应延长产生飞砂料的原因[1]。我厂分解炉规格为5．012 ｍ×19．00 ｍ，热容量大，表现为入窑分解率较高（统计值为92％～96％）和入窑物料温度高（经常为880～ 950 ℃）。入窑分解率高，相应回转窑内的碳酸盐分解带缩短了而烧成带受火焰形状限制不可能随意拉长，因此相应的过渡带变长，这样物料在950～ 1 250 ℃的温度段停留时间过长，而在这个温度段下物料的扩散速度很快，却又形不成阿利特相，势必造成贝利特和游离石灰的再结晶，形成粗大的结构，降低了物料的表面活性和晶格缺陷活性，阻碍了下一步阿利特的形成。熟料中的液相也由于可浸润的表面减少了，难于将物料粘结成粒，严重时造成熟料过烧又有大量的粉料产生，即飞砂料。
（2） 窑热工制度不稳定，也易造成飞砂料。我厂窑系统的上升烟道设计过长，结皮后，清料时间较长，造成窑内热工制度不稳定，而且在结皮较多时，清料时捅料孔开得较多，造成系统漏风严重，导致窑内通风不良，还原气氛浓，烧成温度低，熟料结粒差。

2 解决措施

通过上述分析，针对产生飞砂料的原因采取了如下相应措施。

2．1 调整配料

针对我厂物料硅高铝低的特点，2001年6月起增加了铝质校正原料，即由原来石灰石、粘土、铁粉三组分配料改为现在的石灰石、粘土、铝矾土、铁粉四组分配料（其原料化学组成见表1），从而改变了原来熟料硅高铝低的状况。调整后的熟料率值控制为：ＫＨ＝0．89±0．02，ＳＭ＝2．50±0．01，ＩＭ＝1．50±0．01。配比改变后，液相量达26．18％，熟料结粒状况明显好转。

2．2 加强生产控制，充分利用原燃料

（1） 充分利用低品位石灰石，同时加强生料质量的监控力度。根据我厂石灰石的情况，品位高的石灰石结晶普遍较好，品位较低的石灰石结晶情况普遍较差的现象，通过加强矿山石灰石分析，从矿山的钻孔样开始预控制，充分利用了低品位的石灰石。生产用石灰石的ｗ（ＣａＯ）值控制，由原先的48％以上降至45％～47．5％，并投入荧光分析仪进行生料成分控制，使我厂的生产全过程都在监测之下，使得物料的稳定性大大加强。
（2） 加强对原煤与其它辅助原料的质量控制。一是把原煤的有害成分（全硫、碱含量）分别控制在1．0％和1．3％以内；二是加强原煤均化，保证了入窑煤粉质量与稳定。同时，通过对原煤及其它辅助原料的硫碱控制，使熟料的硫碱比控制在合理的范围内（2002年平均在105．17％），为稳定窑系统的稳定操作奠定了基础。

2．3 优化操作和技改

因我厂原料固有的一些特性，飞砂料的存在不可避免。通过在操作中的不断摸索，在进行配料调整、加强生产管理和合理利用原燃料的基础上，进行优化操作，可减少飞砂料量。
（1） 更好地定位了喷煤管的位置，调整一次风量与内外风的关系，可使窑内火焰形状与长度控制在合理的范围内，以保证窑内烧成带的长度和温度。
（2） 通过控制窑内与分解炉的风、料、煤比例，使入窑物料的表观分解率控制在88％～93％，改善了原来预热过度现象。
（3） 冷却机采用厚料层控制，提高了二次风温，使煤粉的燃烧更加充分，烧成带的热度更加集中。
（4） 在2002年2月，利用大修时间对窑尾上升烟道进行技改。技改后，缩短了上升烟道的长度，相应减少了结皮量，使清理结皮用时大大缩短，而且在清理结皮时严格要求清料人员控制捅料孔的打开数量，减少了系统的漏风，改善了窑系统热工制度。从改造后的运行情况看，确实达到了理想效果。

3 结语

通过采取上述系列措施后，飞砂料得到了较好的控制。虽然近来飞砂料还时有发生，但飞砂料量已得到明显减少；窑内的耐火砖、喷煤管、窑头罩、三次风管浇注料和窑头电收尘进口风管等设备的寿命大大提高。随着窑系统设备运转率提高、窑系统热工制度趋于合理稳定及物料稳定性的提高，我厂熟料质量和水泥质量的稳定性大大增强，在强度和标准偏差上均达到了先进企业标准。

参考文献

1 乔龄山． 飞砂料形成机理和解决办法． 《水泥》，1999．8

来源：水泥工程2003年第4期