6. Клинкерное пыление во вращающихся печах.

Помимо активности клинкера 2-й важной начальной характеристикой является гранулометрия клинкера. Очень часто на печах возникает так называемое клинкерное пыление, когда из печи выходит значительное количество пылевидной фракции. Это приводит ко многим не желательным последствиям:

1. Ухудшается активность клинкера;

2. Наблюдается повышенный износ оборудования, особенно быстрое прогорание колосников.

Например: на «Осколцементе» при клинкерном пылении срок службы колосников горячей камеры составлял 2-3 мес, тогда как при нормальных гранулах 2-3 года.

Причины:

1. Состав сырья

2. Режим обжига

При нормальной гранулометрии клинкера наблюдается равномерный фракционный состав с размером гранул 20 – 30 мм. Если же происходит клинкерное пыление, тогда размер фракций < 1мм, может меняться от 15 до 65% и между ними наблюдаются крупные «свары» d=60-100 мм явно выраженный полифракционный состав.

По своему минеральному составу пылевидная фракция обогащена силикатами Са, и имеет повышенный КН, а в «сваре» преобладает промежуточная фаза. В связи с этим активность пылевидной фракции несколько выше, чем свар, но все таки она ниже, чем хорошо гранулированного клинкера.

По составу сырья: важнейшим оксидом является

Al₂O₃≈3,7%; Fe₂O₃≈2,7%; ∑=6,4%

Если содержание Al₂O₃ уменьшилось, то нужно было немного повысить Fe₂O₃, но при этом склонность к клинкерному пылению увеличилось.

Содержание SiO2 (кварца) приводило к клинкерному пылению КН=0,91-0,95.

Из примесных добавок очень большое влияние оказывали щелочи К₂О, Na₂O, SO₃, Cl.

Таким образом установлено, что клинкерное пыление значительно уменьшается или полностью прекращается при исключении подачи пыли электрофильтров в печь, которая обогащена щелочными соединениями. Влияние щелочей подтвердилось так же на Белгородском заводе, когда при КП количество R₂O в материале подготовительных зон повышается с 1 до 6%.

Режим обжига: Важным показателем в этих условиях является положение зоны спекания во вращающейся печи. Чем дальше к холодному концу смещены все зоны, тем > пыли получается в клинкере.

Изменение минералогического состава по длине печи пи оптимальной грануляции клинкерной пыли.

Обычно при КП все технологические зоны смещаются на 20-40 м к холодному концу печи.

Дополнительным доказательством является характер изменения t-ры корпуса печи

Наблюдается max смещение корпуса печи на 15-16 м от горячего обреза. Для того, чтобы обеспечить оптимальную гранулометрию, следует приблизить все зоны к горячему обрезу печи, что наиболее точно (объективно) фиксируется по положению максимума t-ры корпуса. Оптимальное расстояние (удаление) от горячего обреза должно быть 12±1 м для всех типоразмеров печей длиной более125 м.

При таком положении всех технологических зон улучшается практически все показатели работы печи. А именно:

1) предотвращается КП; 2) повышается качество клинкера; 3) улучшается обмазка, => футеровка; 4) снижается уд. расход топлива; 5) повышается производительность печи; 6) улучшается экология окружающей среды; 7) снижается пылевынос из холодильника; 8) снижается пылеунос из печи; 9) снижается NO_x в отходящих газах.

Дополнительное доказательство влияние положения зоны спекания на КП заключается в том, что при остановке печи всегда на определенном участке клинкер гранулируется полностью или частично, а затем гранулы распадаются на пыль.

Изменение фракционного состава клинкера по длине печи

При КП увеличивается скорость движения материала ≈2 раза.

Важной причиной КП является состав газовой среды. При восстановительной среде склонность к КП значительно возрастала. Чтобы проверить влияние щелочных соединений и состава газовой среды на спекание клинкера проводились следующие эксперименты.

Синтезировались: 1) сырьевая смесь с рядовыми параметрами;

2) Сырьевая смесь +5% глазерита (К₃Na(SO₄)₂). Сырьевая смесь обжигалась в различных газовых средах: в воздушной среде, в окислительной, восстановительной. Причем среды создавались путем сжигания природ. газа.

Интенсивность возгонки глазерита в зависимости от состава газовой среды.

При воздушной среде возгоняется 1% (1450°С)

Изменение прочности спеков в зависимости от присутствия глазерита и состава газовой среды:

Таким образом в результате проведенных экспериментов можно однозначно сделать следующий вывод:

1. В присутствии щелочных сульфатов снижается интенсивность и величина спекания клинкера, то есть наблюдается большая пористость и меньшая усадка образцов до t=1450°С

2. Спекание клинкера снижается в среде процессов горения газового топлива, особенно в восстановительных условиях, что обусловлено более интенсивной возгонкой щелочных сульфатов. Причина заключается в том, что в восстановительных условиях SO₃ переходит в более летучий газ SO₂.

3. В присутствии щелочных сульфатов (глазурита) снижается прочность спеков практически в 2 раза, а в восстановительных условиях в 10 раз. Так, если прочность клинкерного спека получена при 1450°С из чистой сырьевой смеси составляет 45 МПа, то при добавке глазерита в восстановительных условиях прочность понижается до 4,5 МПа, что связано с повышением пористости с 25-50%

Т.о. КП связано с выделением газообразной фазы в области расплава, что предопределяет высокую пористость и низкую прочность. Происходит явление подобное в технологии керамзита.

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВЫДЕРЖКИ.

Первоначально сырьевая смесь во всех случаях разогревалась до 1550°С. При этойt-ре выдерживалась в течение 30 мин, после чего резко охлаждалась и определялась прочность клинкерных спёков. В последних экспертных первоначально смесь разогревалась до 1550°С, затем t-ра быстро снижалась на 50°С после чего опять выдерживалась в течение 30 мин, резко охлаждалась и определялась прочность. Эксперимент повторялся через каждые 50°С. Полученные данные убедительно свидетельствуют, что снижение прочности клинкерных спеков наиболее интенсивно наблюдается при длительной выдержке в области кристаллизации расплава и достигает почти 3-х кратной величины.

Если же клинкер быстро охлаждать до t-ры порядка 1000°С, то его прочность остаётся достаточно высокой и даже превосходить прочность при выдержке при высоких t-ах.

Таким образом для предотвращения клинкерного пыления в печах необходимо стремиться к повышению содержания Al₂O₃ в сырье 3,6-3,9%; работать с КН=0,91-0,92; по возможности исключать долю кварца и щелочных соединений в сырье; не допускать восстановительного режима обжига. Кроме того, необходимо работать на приближающих к горячему концу технологических зонах (не допускать передержки клинкера в высокотемпературной области. Для этого следует отказаться от порога в горячей части печи и корпусных обечаек, обеспечить ранее воспламенение товара при max высокой t_{возд.газа} (см. способы регулирования факела).