熟料产生白心的原因探索和总结

　　泾阳声威建材有限公司一期 2500T/D 熟料生产线于 2004 年投产以来，产质量年年创新高，但生产的熟料一直存有“夹心料”，颜色呈白色，较为松散，所占体积一般在5-8% 之间，最高可达到12% 。对此现象客户多次进行质量反馈。我公司高度重视，组织专业技术人员结合实际生产，针对生产的熟料夹有“白心料”事宜，进行了系统的分析和总结。经询问调查，“白心料”各水泥厂都会或多或少遇见类似问题，且意见不统一，根治不理想等，现将我公司熟料产生“白心料”的原因和解决方案予以简述，供同行参考。

　　1 、形成机理
　　众所周知，在组成熟料的四个主要氧化物氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化铁中，除氧化铁会产生颜色外，其余三个氧化物均为白色。在氧化气氛下，氧化铁为黑色，但在还原气氛下，根据还原气氛的强弱所表现出来的颜色有所不同。比如：黄色、绿色，如果还原气氛很强，甚至可以把三价铁还原成金属铁，此时表现为白色。因此，氧化铁在不同程度的还原气氛下，可以表现出黄色、绿色或白色等不同的颜色。 即“白心料”与还原气氛有直接影响。

　　2 、白心料的表观性状
　　熟料煅烧中存在大量的直径100-300mm 的球形大块料，最大甚至达1000mm 左右。大块球料外壳为坚硬的烧成物，而内核则为两类色泽不一的结构物：内核为致密型结构的黄色包裹体，即“黄心料”；大多数为内核不坚硬而且易碎松散物料，颜色呈灰白土色的“白心料”。

　　3 、产生的原因认识和分歧意见
　　业内人士对白心料的形成原因的分析，且结论不一，归纳总结下来主要有以下几个方面：

　　分歧意见一：在实际生产过程中，不难发现，“白心料 ”一般是大块熟料内部易产生，质地疏散，且干法线用的是白生料配料烧制，一般情况下，理所当然判定为“夹生料”。

　　我公司分析结论：经取样化验（见表 1 ），可以很容易看出，“白心料”是经过高温煅烧，且经过物理化学反应生成的熟料，具有熟料的各种物理化学性能，比窑内窜出的生料相比，游离钙和烧失量均低于“夹生料”，色泽和粒径均不相同。因此，不是我们认为的“夹生料”现象。

表 1 正常熟料和“白心料 ” 样品化学成分比对表

                           注：1 、以上数据是生产低碱熟料时制样分析， R₂O=0.5095% ，表观分解率=90% 。

　　2 、上述两个样品是同时取样，筛选后分析化验结果。
　　从上表数据可看出，两组样品化学成分基本相近，虽“白心料”中游离钙达 4.41% ，但也说明物料在窑内已充分固相反应，物料在液相反应中仍然 C₂S 吸收CaO，变成 C₃S 不充分，我认为“白心料”是经过煅烧但没有完全烧熟之故，但又不是“夹生料”，从烧失量指标即可断定。

　　没有正常熟料强度高，强度贡献值仅是正常熟料的 74.39% ，游离钙较高，虽对整体熟料强度会有所下降，但“白心料”也并不是熟料的无效成份（见表2）。

表 2 正常熟料与白心料的部分物理性能指标对比表

　　　注：　1 、同期熟料指正常取样，此样本中含有少量白心料。
　　　　　　2 、白心料指专门挑选出白心料，进行制样。
　　　　　　3 、正常熟料指生产正常区间，无白心料时期熟料的综合样。

　　分歧意见二：在熟料煅烧过程中，如果通风不良，就会产生还原气氛，此时在烧成带熟料中的氧化铁就会表现出黄色、绿色或白色，熟料也就变成相应的颜色。但是熟料进入篦冷机后，由于空气中含氧量提高，往往变成氧化气氛，此时熟料中的低价氧化铁就慢慢被氧化成三价铁，又重新变成了黑色，但是由于此时熟料已经结粒，氧气扩散到熟料内部比较困难，而且熟料温度下降得很快，这样就形成了熟料颗粒外表黑色，内部白色。

　　我公司分析结论：我公司试验结果表明，并非主要成因，因为大块熟料颗粒拿到室外，用风稿打散，分别进行水冷和风冷，熟料仍是白心或黄心料。个人认为：未燃烬的煤粉落入熟料中继续燃烧，在进入烧成带时逐渐包裹，体积变大，由于在熟料煅烧中是高温缺氧状态，煤很容产生大量的CO，造成熟料中的三氧化二铁发生还原反应，产生白心料。

　　分歧意见三：正常生产中，部分公司生产出的熟料或多或少的出现白心料，产质量也较理想，不可能我公司窑一直处于还原气氛下煅烧。

　　我公司分析结论：一般工艺管理不严格的企业，未确定窑的理想熟料台时产量（文献1），为争取产量最大化，过度发挥窑的产能，窑热工制度抗风险能力变差，当质量有所恶化时，采取增加头煤，加以改善，但长时间没有减下来，或采取降窑速，从而改变窑氧含量和填充率，为还原气氛产生创造了条件，从而进一步影响及窑皮的平整度，长厚窑皮和结圈等工艺事故，形成白心料就不能避免了。

　　4 、解决措施和效果
　　1 ）、加强工艺管理工作。严格操作规程，三班统一操作，均衡稳定的生产，每月进行一次热工参数和配料方案优化。根据生产原始台帐，找出优质高产低消耗的区间，生产参数和配料方案及其原燃材料成分进行分析和总结，便于进一步反馈和指导生产开展。

　　2 ）、进一步核实喷煤管技术参术性能。喷煤管购进后，首先应对每个风道的横截面积进行计算，同一次风机实际作功，产生的风量进行计算出各出道的风速，是否能达到设计制造厂家的或理论的技术参术性能，风速过大的应予以放风处理，保证煤管火焰的涡流和高推力，为建立良好热工制度创造前提条件。

　　3 ）、明确喷煤管的定位。 提高燃烧器角度和增加内风，喷煤管一般情况下调节水平位置低3度，让煤灰在落入熟料时燃尽，但操作不好时，往往容易烧耐火砖，造成局部高温点。

　　4 ）、加强煤质与配料在生产中的适宜性分析。在实际生产中，企业为降低成本或大宗原燃材料品位较低等实际情况，劣质煤或劣质原燃材料进入生产线，采取均化处理后，仍须加强煤质与配料在生产过程中适宜性分析总结，及时调整配料方案，保证熟料的产质量。经我公司实际生产小结，煤发热量越低，铝氧率必须控制在低水平运行。

　　5 ）、加强原燃材料成分的控制。我公司曾经因铜矿渣铁含量下降，造成大量熟料产生白心料。经分析定性为：铜矿渣含有氟化钙，具有矿化剂的性能，因品位低，配比时掺入量相应提高，造成易结大块和厚窑皮，产生“白心料”。在一次铜矿渣供应不足的情况下，更换成低品位的铁矿石，其它控制指标未变，煅烧出的熟料呈墨绿色，解决了白心料现象。进一步推定了，工业废渣含有或多或少的矿化物，可降低熟料低固融点温度，是造成白心料的一大主要因素。

　　我公司经在上述五个方面的工作加强，取得了较好的防范和处理效果。据数据统计分析，游离钙合格率得到进一步提高，从 73% 提高到 87% ，增强了安定性。熟料 3 天和 28 天抗压强度分别由 24MPa 和 48MPa 提高到 28MPa 和 57MPa ，大幅增加了水泥中混合材的掺加量，给公司带来了效益。

　　5 、结论
　　1 、还原气氛是造成熟料夹有白心料的真实原因。一般在热工制度不稳定（如：头煤过多，长厚窑皮，结圈结蛋，窑速频繁调整，频繁踏料，窑炉风不匹配等）状态下，熟料粒径大，不均齐，极易产生白心料，严重影响熟料质量和二次风温，操作困难，合格率低，煤耗较高，必须结合生产实际情况及时分析调整。

　　2 、白心料对熟料安定性和强度的影响随白心料的增加而恶化，生产过程中必须高度重视此现象。在良好的热工制度下，即使产生少量的白心料，对熟料强度和安定性不会造成过大影响，仅是色泽问题，不必过于担心。但应做好相应的记录，分析原因，做到白心料不在增加。

　　3 、必须积极、高度关度原燃材料的指标变化情况，“生在料上，死在窑上”说明了实践是检验认知的唯一手段。因此，利用数理统计分析工具，反求原燃材料的控制指标是指导和处理生产实际问题有效有手段，具有较高的现实意义。

　　4 、超产因根据生产实际情况，定出窑台时产量高限，即窑理想熟料产量（文献 1 ），不能随意性的一次次创出台产新高，均衡稳定才是生产之根本，也是杜绝“白心料”的有效途径。

　　（引用文献1） 李昌勇 刘龙 预分解回转窑的理想熟料产量分析
　　全国第四届悬浮预热和预分解窑技术经验交流会论文集 P-263