应用生料催化剂技术煅烧水泥熟料-熟料煅烧-工艺天地
作者：佚名
时间：2011年10月20日
0 前言：应用高效复合生料催化剂技术，可提高水泥熟料强度、产量，降低烧成煤耗。为了改善生料易烧性，更快地完成水泥熟料矿物的形成过程，提高水泥熟料质量，降低熟料烧成热耗，借鉴其他水泥企业一些生产经验，结合我厂现有生产条件，在生料中掺加催化剂进行煅烧熟料。高效复合生料催化剂，是根据化学反应的催化动力学原理和结晶化学原理研制的一种大幅度提高水泥熟料产量、质量、降低烧成能耗的优于复合矿化剂技术和晶种煅烧技术的高新技术产品，该技术在不改变生产工艺、不增加设备投资的情况下，即可实现提高产质量、降低成本、增加效益的目的。
1、作用原理
高效复合生料催化剂中含有的高效矿化物质和多种微量元素(高效硅酸盐催化元素)，加入生料中可大大提高生料的易烧性。
(1)降低反应物质点间键能，提高化学反应活性，强化SiO<SUB>2</SUB>与CaO的反应能力。
(2)促使液相提前出现，增加液相量，降低液相粘度，降低烧成温度，加速硅酸盐矿物的形成。
(3)促使早强矿物及C<SUB>3</SUB>S微晶的形成，从而加速了硅酸盐矿物的形成过程。
(4)对C<SUB>3</SUB>S、C<SUB>2</SUB>S起稳定和促进形成的作用。
(5)造成硅酸盐矿物晶体缺陷，晶体发育不完全，从而起到活化作用。
(6)加入催化剂后，由于熟料在较低温度下（1200～ 1300℃）能快速烧成，因而窑内上火速度明显加快，底火上移而变薄，底火变浅，窑内通风阻力减小，有利于窑内通风均匀和熟料冷却，使整个熟料煅烧时间缩短，特别是减少了窑内还原气氛，使水泥熟料在煅烧时形成良性循环，提高熟料产量、质量，降低烧成热耗。
由于催化剂能加速CaCO<SUB>3</SUB>的分解、固相反应和C<SUB>3</SUB>S的形成，所以在生产上采用催化剂之后，熟料fCaO降低，熟料强度有所增加，煤耗下降，产量也有所提高。本产品为粒状(或粉状)物料，在生料粉磨时均匀掺入；根据我厂生料质量情况及立窑煅烧工艺特点，在生料中加入万分之六的生料催化剂进行煅烧熟料。使用高效复合生料催化剂后不再使用矿化剂和晶种。
2、试验内容
根据我厂生产工艺、原燃材料性能实际状况，我们从 2005年9月1日开始，对生料催化剂进行了生产线认定试验。试验内容如下：
在未增加用煤量的条件下，提高了熟料的烧成率及实物质量，为成品水泥早期、后期强度的正常增进奠定了基础，现前后对比见表l。
国际水泥|国际水泥混凝土|水泥混凝土 表1烧成率对比
|
日期
（2005年） |
生料发热量 |
烧矢量平均值 |
| 1号窑 |
2号窑 |
3号窑 |
| 8月 |
729.5 |
2.36 |
1.94 |
2.61 |
| 9～12月 |
716.2 |
1.18 |
1.08 |
0.79 |
| 降低幅度/ % |
1.8 |
50 |
44.3 |
69.7 |
生料中掺入催化剂后，促进了熟料矿物晶体的生长、发育，改变了硅酸盐矿物的岩相结构，从而使熟料强度稳定提高。为粉磨水泥时增加矿渣掺加量，降低水泥成本，扩大我厂的规模效益等提供了保障。
表 2 熟料3天抗压强度
| 日期（2005年） |
1号窑 |
2号窑 |
3号窑 |
| 8月 |
21.7 |
24.7 |
22.2 |
| 9～12月 |
27.6 |
26.7 |
28.2 |
| 强度增长幅度/ % |
5.9 |
2.0 |
6.0 |
3、 熟料、水泥安定性得到改善
生产实践证明，应用了催化剂可降低熟料烧成过程中物料熔融状态时的液相粘度(窑面不粘边)，相应增加了固相反应中Ca<SUP>2+</SUP>矿的扩散速度，强化了活性硅、铝、铁对Ca<SUP>2+</SUP>的吸收能力，从而改善了生料的易烧性，降低了熟料中残余fCa0含量，使熟料安定性合格率提高了1～1.5个百分点。
4、提高了矿渣掺量及出磨水泥强度(见表3)
表 3 应用催化剂后的矿渣掺量及水泥强度
|
日期
（2005年） |
矿渣掺量平均值
/% |
抗压强度 /MPa |
| 3天 |
28天 |
| 8月 |
20.5 |
11.4 |
35.7 |
| 9～12月 |
22.8 |
12.0 |
36.8 |
| 增长幅度/ % |
2.3 |
0.6 |
1.1 |
5、为立窑的优质、高产创造了充分条件
生产实践证明，尽管生料水分大，细度粗，热值波动大，立窑供料量不足，但是，在窑面仍体现出上火速度快，通风均匀，呲火少，易烧性好，冷却快等特点。从而扩大了物料的烧成范围，除了由于偏火、明火等情况出现少量熟料外，未发现窑低温、液相量少而卸废料现象。试验证明了生料中掺入催化剂不但可降低熟料烧成温度及液相粘度，而且可增加液相量，促进硅酸盐矿物的形成及中间相在C<SUB>3</SUB>S、C<SUB>2</SUB>S中的固溶量。
在我厂三台窑中煅烧此物料，立窑中心通风好，进入冷却带的熟料不架空，落得实，不粘边，降低了工人的劳动强度。彻底消除烧懒窑现象，为立窑实现大风、大料，稳定底火的安全、优质高产作业，提供了充分条件。
6、 其它方面
（1）立窑煅烧此物料，风机电流比常规生产低10%。
（2）物料不粘边，喇叭口耐火砖使用周期可延长一倍以上（2年）。
（3）物料冷却好，还原料少，出窑熟料所带走的小、损失热少，可延长卸料塔箆使用寿命。
（4）加催化剂的熟料脆而温度低，在同等条件下，可提高水泥磨合时产量1.0t/h。
(5)用生料催化剂配料，熟料质量、产量、综合效益高于用萤石和石膏复合矿化剂，同时减少立窑SO<SUB>3</SUB>排放量。
(6)生料中铁粉的掺加量由3%降到1.5%，减少了铁粉投入。
(7)水泥巾矿渣的掺加量比原来提高了2%，可提高水泥总产量。