專利名稱：：添加晶種提高水泥窯煅燒效能的技術(shù)的制作方法一種添加晶種提高水泥窯煅燒效能的技術(shù)，屬于水泥煅燒工藝領(lǐng)域，用于提高水泥窯的煅燒效能。硅酸鹽水泥熟料的煅燒，無(wú)論是用旋窯還是立窯作煅燒設(shè)備，都要經(jīng)歷干燥脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、熟料燒成、熟料冷卻等物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。影響水泥窯煅燒效能發(fā)揮的最薄弱的環(huán)節(jié)就是碳酸鹽分解帶，因?yàn)樘妓猁}分解的吸熱占熟料形成的理論吸熱量的近50%，其次就是熟料燒成帶，熟料的燒成在1300-1450-1300℃的溫度范圍內(nèi)，在存在25～30%的高溫熔體的條件下進(jìn)行，雖然所需熱量甚少，但卻包含著溶解、擴(kuò)散、結(jié)晶和晶體生長(zhǎng)等一系列物理化學(xué)過(guò)程，它們之間既互相影響，又互相制約，并在一定條件下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。七十年代問(wèn)世的水泥窯外分解技術(shù)，開(kāi)辟了水泥生產(chǎn)的新紀(jì)元，把碳酸鹽分解移到窯外進(jìn)行，大大減輕了水泥窯的熱負(fù)荷，使旋窯產(chǎn)量得以增加(與同規(guī)格窯對(duì)比)。但如果能進(jìn)一步從技術(shù)途徑上加速熟料燒成反應(yīng)，縮短窯的燒成帶，則能更有效地發(fā)揮水泥窯的煅燒效能。在熟料煅燒過(guò)程中引入助熔劑和礦化劑是加速熟料形成的一條有效的途徑，研究和實(shí)踐均表明，采用氟化物和硫酸鹽復(fù)合礦化劑更為有效，但是由于采用復(fù)合礦化劑一方面對(duì)配料要求較高-配料的均勻性和礦化劑組分摻入量的準(zhǔn)確性均要求嚴(yán)格，而且由于礦化劑組分的引入導(dǎo)致水泥凝結(jié)性能的不穩(wěn)定，有的產(chǎn)生快凝，有的則出現(xiàn)緩凝，影響了其推廣應(yīng)用及其應(yīng)用效果。在我國(guó)，量大面廣的立窯水泥生產(chǎn)中存在的一個(gè)最突出的問(wèn)題就是熟料中游離氧化鈣(f-Cao)偏高、熟料質(zhì)量不均勻、水泥質(zhì)量不穩(wěn)定，究其原因，主要是在熟料煅燒過(guò)程中的通風(fēng)不均和上火不勻所致，因此立窯煅燒的薄弱環(huán)節(jié)主要在熟料燒成帶。有關(guān)添加晶種對(duì)硅酸鹽水泥及對(duì)水泥窯煅燒效能的影響，尚未見(jiàn)國(guó)內(nèi)外資料報(bào)導(dǎo)。本發(fā)明的目的是為提高現(xiàn)有水泥窯的煅燒效能，尋找一條加速熟料燒成反應(yīng)的技術(shù)途徑，增加窯的產(chǎn)量，降低能耗，提高熟料質(zhì)量及其穩(wěn)定性。根據(jù)添加晶種(亦稱核化劑)使結(jié)晶在非均態(tài)下進(jìn)行可以明顯地降低核化勢(shì)壘，提高結(jié)晶速率，尤其當(dāng)晶種與晶核有著相似的原子排列時(shí)其效果最佳的基本物理化學(xué)原理，我們提出在熟料煅燒過(guò)程中添加少量所需要的礦物作為晶種，以加速熟料礦物形成，提高水泥窯煅燒效能的新的技術(shù)構(gòu)思。實(shí)際實(shí)施中，既可以用人工合成的所需類似礦物(如硅酸三鈣等)引入作晶種，也可用已燒成的硅酸鹽水泥熟料作晶種，即把出窯熟料的一部分作為晶種，按一定比例返回生料磨磨頭同生料一起磨細(xì)，并隨生料一起入窯煅燒，如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成水泥窯的部分閉路煅燒。當(dāng)然，把作為晶種的熟料單獨(dú)粉磨至同生料粉大至相同的細(xì)度，按一定比例摻入磨細(xì)生料粉中并經(jīng)混料裝置混勻，或者在磨細(xì)生料粉中添加一定量的硅酸鹽水泥成品經(jīng)混料裝置混勻，亦可起到同樣的作用。晶種的添加量為生料用量的3～10%。添加晶種提高結(jié)晶速率的基本原理，在一般的晶體生長(zhǎng)和微晶玻璃的生產(chǎn)工藝中已被成功地采用，但對(duì)于燒成溫度下液相較少(25～30%)的硅酸鹽水泥熟料形成的作用效果，則從未有人涉及。而上述添加部分熟料作晶種，加速熟料形成的新的構(gòu)思首先為我們的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果所驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)采取在生料中添加部分已燒成熟料作晶種，在實(shí)驗(yàn)電爐中試驗(yàn)了不同煅燒溫度和高溫下不同保溫時(shí)間煅燒時(shí)，添加晶種對(duì)熟料形成的影響，試驗(yàn)熟料和用作晶種的熟料由同一生料制得，其化學(xué)成分如表1所示，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表1熟料化學(xué)成分及率值</tables>由表2可見(jiàn)，生料中添加部分已燒成的熟料作晶種可以明顯地促進(jìn)熟料形成，改善生料的易燒性，在較低溫度下的煅燒效果更是顯而易見(jiàn)。摻5%熟料在1400℃保溫30分鐘的效果幾乎和1450℃保溫30分鐘不摻晶種時(shí)的效果相當(dāng)，在相同溫度下煅燒時(shí)添加晶種可使保溫時(shí)間縮短20分鐘左右。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，生料中添加部分熟料作為晶種的作用效果在于縮短了熟料礦物形成過(guò)程中的晶體成核時(shí)間，加速了結(jié)晶速率，從而不斷打破熟料燒成過(guò)程中溶解、擴(kuò)散、結(jié)晶等分過(guò)程之間的動(dòng)態(tài)平衡，而起到加速熟料燒成的作用。因此，對(duì)于旋窯來(lái)說(shuō)，添加晶種的效果主要表現(xiàn)在能進(jìn)一步提高窯的產(chǎn)量，而對(duì)于立窯來(lái)說(shuō)，由于晶種的引入能使熟料燒成溫度降低并能大大加速熟料礦物的形成，因而對(duì)于解決因立窯的通風(fēng)不均造成的熟料質(zhì)量不均勻的問(wèn)題有其特殊的作用。為進(jìn)一步驗(yàn)證這一新的技術(shù)構(gòu)思的可行性，我們?cè)趶V西靈山縣水泥廠φ2.5×7M的短粗立窯上進(jìn)行了為期三天的工業(yè)性試驗(yàn)。試驗(yàn)工作在該廠原有條件下進(jìn)行，用作晶種的熟料暫由人工從生料磨頭加入(晶種加入量為生料的5～8%)。生料化學(xué)成分對(duì)比見(jiàn)表3，試驗(yàn)效果見(jiàn)表4，試驗(yàn)前后三天的熟料物理力學(xué)性能見(jiàn)表5。表3試驗(yàn)前后生料化學(xué)成分對(duì)比<tablesid="table2"num="002"><tablealign="center">化學(xué)成分(％)率值燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOKgOKHnp試驗(yàn)前38.0412.243.522.6239.621.470.9601.991.34試驗(yàn)后37.8412.513.572.5839.191.510.9252.031.38</table></tables>表4工業(yè)試驗(yàn)效果</tables>從表4可見(jiàn)，添加熟料晶種后，出窯熟料的燒失量由1.00～1.97%降至0.05～0.55%，熟料的游離氧化鈣含量也降低1.00%以上，明顯地促進(jìn)了熟料的形成。此外，窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量由4.10%噸/小時(shí)增加到4.80噸/小時(shí)，增產(chǎn)17%，不難看出，用作晶種的一部分熟料不僅完全可以通過(guò)提高窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量來(lái)收回，而且還大有增產(chǎn)的余地。另從表5的數(shù)據(jù)看，添加晶種后，熟料質(zhì)量從整體上顯著提高，二十八天耐壓強(qiáng)度提高3～7MPa，可以穩(wěn)定在57MPa以上。而且在實(shí)施中，從窯上的操作來(lái)看，未加晶種時(shí)，操作較為被動(dòng)，但在添加晶種的幾天試驗(yàn)中，情況發(fā)生了轉(zhuǎn)機(jī)，窯內(nèi)通風(fēng)得以改善，邊、中火的上火速度趨于均勻，卸料也能做到穩(wěn)定，出窯熟料的質(zhì)量均齊，這正是熟料質(zhì)量從整體上得以較大幅度提高的進(jìn)一步保證。從這一具體的實(shí)施例來(lái)看，本發(fā)明對(duì)提高水泥窯煅燒效能具有較明顯的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1.在旋窯上采用，可進(jìn)一步提高窯的產(chǎn)量;2.在立窯上采用，除增加窯的產(chǎn)量外，更重要的是能提高熟料質(zhì)量及其均勻性;3.采用本技術(shù)具有投資少，上馬快，工藝上易于實(shí)施的特點(diǎn)。權(quán)利要求1.一種添加晶種提高水泥窯煅燒效能的技術(shù)，其特征在于水泥熟料的煅燒過(guò)程中添加一定量的晶種，從而提高水泥窯的煅燒效能。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的添加晶種提高水泥窯煅燒效能的技術(shù)，其特征在于(1)添加的晶種既可是煅燒好的水泥熟料或硅酸鹽水泥成品，也可是人工合成的所需類似礦物(如硅酸三鈣等);(2)晶種的添加既可單獨(dú)粉磨后摻入磨細(xì)的生料粉中混勻入窯，也可入生料磨磨頭同生料一起磨細(xì)，并隨生料一起入窯;(3)晶種的添加量為生料用量的3～10%。全文摘要一種添加晶種提高水泥窯煅燒效能的技術(shù)，主要是在現(xiàn)有水泥煅燒工藝中以水泥熟料、硅酸鹽水泥成品或人工合成的礦物(如硅酸三鈣等)作晶種，經(jīng)過(guò)單獨(dú)粉磨后摻入磨細(xì)的生料粉中混勻入窯或入生料磨磨頭同生料一起磨細(xì)并隨生料一起入窯煅燒，從而達(dá)到提高水泥煅燒效能的作用。晶種的添加量為生料用量的3～10％。文檔編號(hào)C04B7/36GK1060643SQ90108199公開(kāi)日1992年4月29日申請(qǐng)日期1990年10月13日優(yōu)先權(quán)日1990年10月13日發(fā)明者龔方田,劉長(zhǎng)發(fā),陳明芳,陳永范申請(qǐng)人:中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院