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高铝矾土熟料煅烧中的几个问题

在以粉煤、柴油或重油为燃料的回转窑内虾烧高铝矾土熟料时。应以低的能源消耗、高的作业率烧制出合乎要求的熟料。为此,要根据物料在高温下的物理变化特征来制订一个合理的煅烧制度,在制订煅烧制度时,高铝矾土熟料煅烧中的几个问题要注意。

1.物料的块度

进入回转窑的物料块度的确定,要以原料特点为依据。如果物料中TiO2或K2O、Na2O含量较高,易于烧结,物料块度可以放大,但至大块度不超过40mm。物料经筛分后分为8~40mm(及<8mm两种。加入<8mm的小料块,待烧成带的内衬耐火砖挂上窑皮后,再加入8~40mm的大块料。如此循环加料,既保护了窑衬,又避免了结圈现象。如果物料中K2O、Na2O等杂质成分含量较少,可选用较小的块度,至大块度以不超过20mm为宜。

2.窑尾温度

窑尾温度也要根据物料的特性而定。如果物料为D~K型矾土,在400~600℃下,水铝石脱水变成刚玉假相;高岭石变为无永高岭石。因此,在脱水阶段窑温不得高于400℃。如果物料入窑后,窑尾温度突然高于该温度,物料本身就会自行爆裂,形成较多的细小颗粒,因而促使结圈现象的发生;如果窑尾温度过高,势必使高温区移向窑尾一端,产生的结圈亦后移。处理结圈,势必影响回转窑的作业率。而且,窑尾温度过高,带走的余热多,增加燃料消耗。因此,窑尾温度以控制在220~400℃为宜。

3.煅烧温度

高铝矾土的烧结温度与矾土中杂质氧化物的种类和数量有关。其中,对烧结温度影响至大的是R2O。当R2O含量在3.0%以内时,其烧结温度与R2O含量间的经验关系式为:

t=1625~91.4R

式中t--烧结温度,℃;

R--R2O含量,%。

对于泥状结构及粒状结构的高铝矾土,其物料的烧结温度分别比经验关系式计算出的温度降低或升高10~20℃。煅烧温度低,物料欠烧;煅烧温度高,大量生成玻璃相,都达不到所要求的体积密度和气孔率指标。

同样,Fe2O3、CaO也影响高铝矾土的烧结温度,只不过比R2O的影响小得多。

高铝矾土的烧结温度主要取决于Al2O3/SiO2比值为2。Al2O3/SiO2比值为2.55的Ⅱ等高铝矾土难于烧结,其烧结温度为1700℃。特等和I等高铝矾土的烧结温度为1550~1600℃,Ⅲ等高铝矾土在1500℃左右便可烧结。

4.煅烧时间

物料庄回转窑内的停留时间与矿石的入料量有关,而入料量又取决于转速。因此,调节回转窑的转速可控制物料的煅烧时间。物料在窑内的停留时间r、窑的内径d、长度L、斜度S、转速n有如下的关系:

r=100L/dπSn,min

由于回转窑的窑型选定后,上述参数基本固定,唯有转速能影响物料在窑内的停留时间。所以,除了正确地选择窑型外,还必须考虑窑的至佳转速,保证物料有足够的煅烧时间,以使物料达到烧结。回转窑的转速、下料量与物料的煅烧时间有如下的参数关系。当转速为58~60r/min,下料量为1500~2000kg/h时,煅烧时间为4h。

5.火焰性质

在回转窑中煅烧高铝矾土应采取什么性质的火焰,是一个有争议的问题。实践表明:采用还原焰煅烧,体积密度较低,物料断面易产生细小裂纹。这种情况,一是因为还原焰的燃烧温度易受过剩空气系数的影响,因而燃烧不稳定;二是因为物料中的氧化物在缺氧情况下,具有放氧作用,从而影响物料的烧结。因此,煅烧高铝矾土尽量采用弱氧化性火焰。弱氧化焰可以使火焰具有了7~9m的长度,因而燃烧温度稳定,获得的矾土熟料体积密度高、波动小,矾土熟料的质量较稳定。

6.窑体冷却

为了降低窑体表面温度,不少厂矿在筒体表面闲水冷却。在实际运行中发现,由于水冷,窑内砌筑的高铝砖剥落,掉头现象严重。当停止水冷却时,砌筑高铝砖剥落现象明显减少。此外,水冷却会加速窑炉外壳铁皮的氧化,因此,窑皮水冷不如风冷好。

7.物料的冷却速度

实践表明:不同的冷却速度对熟料的体积密度有一定的影响。在同样的煅烧温度下,当熟料进入冷却简立即水淬冷却时,熟料颜色变为灰青色,体积密度低;但通过冷却简全程冷却后,其体积密度比水淬者高0.02~0,04g/cm3。这种情况的产生主要是由于慢速冷却析晶较多,而快速冷却则保留了较多的玻璃相。因此,煅烧高铝熟料不宜采用水淬急冷的办法。对于小型回转窑来说,适宜采用多筒空气冷却器。这种冷却器结构简单,操作方便。而且利用物枓冷却时放出的热量预热二次空气,可提高燃烧温度,既可利用余热,又可达到节能的目的。

8.燃料与烧嘴的选择

根据当地燃料资源的不同,可选用粉煤、柴油或重油作为回转窑煅烧矾土熟料的燃料。

9.改进回转窑煅烧高铝矾土质量的措施

我国高铝矾土原料多属D~K型。但是,由于原料中R2O、TiO2含量较高、波动大、采用块状原料的煅烧工艺流程,因此矾土熟料质量不如圭亚那。苏里南等国;出口价格也比这些同类产品的价格低40~60%。为改变这种状况,在现有回转窑煅烧矾土熟料技术的基础上,应采取以下改造措施:

1)进窑的原料应采取矿石均化成球工艺

我国高铝矾土原料既有致密块状料,又有不均匀的疏松粒状料。采用原决煅烧熟料很不容易达到烧结要求。从成分上看。即使是同一矿区的原料。成分变化也是较大的。因此,矿石在人窑前要经过均匀化处理:进行磨细、配比、压球作业。这样,不仅可以利用粉矿并制成不同等级的熟料,减小批量产品质量的波动,而且也有利于降低熟料的烧成温度。

2)采用原料提纯、合成煅烧工艺

由于我国高铝矾土矿石中TiO2、Fe2O3、R2O含量较高,因此矾土熟料中的玻璃相、刚玉相含量高,莫来石相含量低。为了改善高铝砖的高温性能,就需要增加矾土熟料中莫来石相的含量,减少玻璃相含量。为此,如果将高铝矾土原料经过浮选、提纯,去掉有害的杂质氧化物;按照原料的化学矿物组成再配人一定量的粘土,以增加烧后莫来石相的含量,则这样的矾土熟料质量可与圭亚那的矾土熟料相媲美。

10.用竖窑煅烧高铝矾土熟料

以较纯的高铝矾土为原料,在竖窑中掌握适当的煅烧温度是关键,再加上采用合理的煅烧工艺条件和正确的操作,可以煅烧出品质较好的高铝矾土熟料。

1)煤与矿石的比例为1:8~l:10。

煅烧每公斤矿石的热耗为2500~3100kJ。

每层矿石的加入量为1500~1700kg,需配煤120~170kg。

2)装窑每三层作为一个循环

层次数量、层位高低、煤比变化,均应根据底火实际情况加以控制。

3)通风条件为自然通风,竖窑顶口排气由烟囱排出。有时,由于天气闷热或矿石块度过小等因素造成窑内通风不畅时,需要低压送风。

4)竖窑上部烟道废气温度应小于150℃;中部强火层的窑温为1500~1700℃;下部出料口熟料的温度为60~100℃。

5)高铝矾土矿石理论灼减值为15%,实际灼减为30%左右。

6)物料的装料深度为0.7~1.05m;装料层数为2~3层。物料面与窑顶口保持的距离为0.2~0.25m。

6)每次间隔落料时间为2h~2040min。

7)每窑循环时间为60~72h。窑的容积越大,循环时间越长。

8)容积为50~55m3的竖窑日产熟科量为主4~17t;容积为60~80m3的竖窑日产熟料量为18~22t。

8)熟料质量块度3~20cm,过烧料与欠烧料之和应小于5%。

9)制作高铝砖用高铝矾土熟料的质量要求如冶金部颁标准YB2212~82。


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