預分解窯結(jié)皮機理研究

1、-預分解窯結(jié)皮機理研究 1結(jié)皮的分類 結(jié)皮是指生料粉與窯氣中有害組分所形成的粘附在窯尾系統(tǒng)內(nèi)壁的層狀物。實踐表明，預分解窯最易發(fā)生結(jié)皮的部位是窯尾煙室、下料斜坡、窯尾縮口、最低兩級筒的下料管、分解爐內(nèi)等處。結(jié)皮使通風通道的有效截面積減小，阻力相應(yīng)增大，影響系統(tǒng)通風，使主排風機拉風加大。結(jié)皮增厚或塌落時，還容易發(fā)生堵塞。 結(jié)皮可以從質(zhì)地的堅硬程度不同粗略地劃分為兩類：一類是質(zhì)地比較疏松的(以下簡稱I型結(jié)皮)；另一類是質(zhì)地比較堅硬的(以下簡稱II型結(jié)皮)。對于實際生產(chǎn)有較大影響的是II型結(jié)皮。因為I型結(jié)皮與器壁的粘附力比較小，在拉風過程中時掛時掉，幾乎等同于生料粉，對生產(chǎn)的影響較小。但是II型結(jié)皮

2、與器壁的粘附力比較大，一旦掛上便難以掉下，當其越掛越厚時，會影響系統(tǒng)的通風甚至堵料，這類結(jié)皮對于實際生產(chǎn)影響較大，即通常意義上的結(jié)皮。 筆者1996年10月在山東魯南水泥廠調(diào)研時，在窯尾縮口處同時取到了兩種類型的結(jié)皮?，F(xiàn)將兩種類型的結(jié)皮比較列于表1。 表1兩種類型結(jié)皮的比較 結(jié)皮類型 外表顏色 取樣感覺 質(zhì)地的堅實度I型結(jié)皮 淺黃色 容易 疏松II型結(jié)皮 灰黑色 困難 堅硬 2結(jié)皮的實驗研究 2.1結(jié)皮的化學成分分析 1996年10月24日同時取魯南廠的生熟料及結(jié)皮，結(jié)皮是放置一周后檢測的，化驗結(jié)果如表2。 表2魯南廠生熟料及結(jié)皮化學成分% 料樣 Loss SiO2 Al2O3 fCaO Fe

3、2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O Cl-1號窯結(jié)皮 22.8 10.9 3.9 9.55 1.83 53.6 2.5 1.1 3.08 0.37 0.822號窯結(jié)皮 15.3 9.4 3.84 18.44 1.72 55.0 2.23 8.17 3.40 0.41 1.621號窯入C1生料 36.16 12.7 2.8 1.86 42.8 2.32 0.23 0.60 0.11 0.0072號窯入C1生料 36.15 12.68 2.72 2.02 42.43 2.53 0.35 0.65 0.13 0.021號窯熟料 0.9 21.6 5.0 3.25 63.98 3.64

4、0.28 0.72 0.24 0.0022號窯熟料 1.0 21.8 5.34 3.13 63.35 3.70 0.23 0.80 0.22 0.009 由表2可以看出： 1)結(jié)皮中揮發(fā)性有害組分的含量高于生熟料。由于生料中所含的堿、氯、硫等組分進入回轉(zhuǎn)窯后，在窯的高溫帶揮發(fā)，以氣態(tài)形式存在于窯氣中，窯氣在向窯尾運動的過程中溫度逐漸降低，大約在700 0C左右2，窯氣中的堿、氯、硫又可能化合為液態(tài)的鹽類，并很快吸附于物料的表面。由于微細粉塵比表面積大，故吸附量更多。冷凝后的有害組分又隨生料一起入窯，再次進行揮發(fā)、冷凝循環(huán)，所以結(jié)皮中揮發(fā)性有害組分的含量高于生、熟料。 2)II型結(jié)皮的形成時間(

5、或形成溫度)比I型結(jié)皮長(或高)。在魯南廠取樣時，2號窯的窯尾縮口結(jié)皮比1號窯難??；1號窯結(jié)皮質(zhì)地比較疏松，2號窯結(jié)皮質(zhì)地則比較堅硬；1號窯結(jié)皮外觀呈淺黃色，2號窯結(jié)皮則呈灰黑色。從直觀上來看，2號窯結(jié)皮的形成時間（或形成溫度）比1號窯長（或高），據(jù)了解1號窯結(jié)皮形成時間短，1個月左右，2號窯結(jié)皮形成時間長，半年左右。 從燒失量來看，1號窯結(jié)皮的燒失量（228）大于2號窯（153），也說明了2號窯結(jié)皮的形成時間（或形成溫度）比1號窯長（或高）。 再從fCaO的含量來看，2號窯的結(jié)皮中fCaO的含量（1844）高于1號窯（955），這也表明2號窯的結(jié)皮，由于形成時間（或形成溫度）比1號窯長（或高

6、），使其中的碳酸鈣分解率大于1號窯，從而使得fCaO的含量大于1號窯，從而使得fCaO的含量大于1號窯。 以上分析表明，1號窯的結(jié)皮屬于I型結(jié)皮，2號窯的結(jié)皮屬于II型結(jié)皮。 3）II型結(jié)皮所含的揮發(fā)性有害組分比I型結(jié)皮高。既然II型結(jié)皮的形成時間（或形成溫度）比I型結(jié)皮長（或高），則從窯里高溫帶揮發(fā)出來的有害組分在II型結(jié)皮中的冷凝量大于I型結(jié)皮。從表2看出，2號窯結(jié)皮中SO3、K2O、Na2O及Cl的含量高于1號窯。 2.2結(jié)皮的X射線衍射分析及掃描電鏡分析 1)結(jié)皮是有害組分粘結(jié)生料粉而形成的。1號窯結(jié)皮的X射線衍射分析結(jié)果如圖1。由圖可以看出，結(jié)皮中的礦物以方解石為主，說明結(jié)皮含有大量

7、的生料粉。另外結(jié)皮中含有少量的KCl及2C2S·CaCO3(硅方解石)等礦物，而KCl及2C2S·CaCO3正是結(jié)皮的特征礦物，結(jié)皮就是KCl等特征礦物把生料粉粘結(jié)在窯尾系統(tǒng)的內(nèi)壁而形成的。從圖1還知道，結(jié)皮中也含有一定量的fCaO，這是石灰石分解后生成的未參與形成水泥熟料主要礦物的氧化鈣(CaCO3=CaO+CO2)。 圖11號窯結(jié)皮的X射線衍射分析圖 2號窯結(jié)皮的X射線衍射分析結(jié)果如圖2。由圖可見，2號窯結(jié)皮也以方解石作為主導礦物，仍然含有KCl及2C2S·CaCO3等特征礦物。如前所述，1號窯的結(jié)皮屬于I型結(jié)皮，2號窯的結(jié)皮屬于II型，它們都含有方解石、KC

8、l及2C2S·CaCO3等特征礦物，具有一定的共性，從圖3可以清楚地看到結(jié)皮中含有的大量的方解石顆粒(見圖3中72P)。 圖22號窯結(jié)皮的X射線衍射分析 圖32號窯結(jié)皮的SEM照片 2)含硫礦物在結(jié)皮的硬化中起著十分重要的作用。由表2知道，2號窯結(jié)皮中的SO3、K2O、Na2O及Cl-含量比1號窯高，它們的比值分別為：8.17/1.1=7.4；3.4/3.08=1.1；0.41/0.37=1.1；1.62/0.82=2，可見II型結(jié)皮與I型結(jié)皮相比，其中SO3的富集程度比K2O、Na2O及Cl-大。由圖1和圖2知道，1號窯結(jié)皮中未發(fā)現(xiàn)，但是在2號窯結(jié)皮中卻發(fā)現(xiàn)了CaSO4及K3Na(

9、SO4)2，也說明II型結(jié)皮中SO3含量高于I型結(jié)皮。這與化學分析的結(jié)果一致。從結(jié)皮的掃描電鏡照片也可以看到，結(jié)皮是由KCl、CaSO4等相粘結(jié)生料粉而形成的，圖3中的69-P表示方解石、硫酸鈣和氯化鉀組成的微區(qū)。含硫礦物在結(jié)皮的硬化中起著十分重要的作用。由于硫主要來自煤，結(jié)皮中含硫量的增大除了與硫的循環(huán)富集有關(guān)外，還可能是由于窯、爐中煤粉燃燒不完全，在窯尾系統(tǒng)中進行二次燃燒，這一方面使得煤灰在生料中的摻量增加，另一方面產(chǎn)生的局部高溫使揮發(fā)性有害成分的循環(huán)富集更加嚴重，這些都使結(jié)皮中的硫含量提高。 3)硅酸鹽礦物的形成也導致結(jié)皮硬化。經(jīng)過X射線衍射分析知道，2號窯的結(jié)皮中含有大量的C2S，而1

10、號窯的結(jié)皮中未發(fā)現(xiàn)C2S。這一方面說明硅酸鹽礦物的形成對于結(jié)皮的硬化具有很大作用，另一方面也說明窯尾溫度過高是導致結(jié)皮的重要因素。對于預分解窯來說，進入回轉(zhuǎn)窯的粉料溫度約為820860 0C。結(jié)皮中含有大量的C2S，說明窯尾溫度過高。魯南水泥廠的操作實踐也表明，窯尾溫度有時達到1000 0C。過高的尾溫使生料粘性增加；有害組分可能融化而起到粘結(jié)劑的作用；煤粉在高溫下也表現(xiàn)出焦渣特性，特別是在系統(tǒng)中還原氣氛嚴重時易分解出煤焦油；局部高溫使揮發(fā)性有害成分的循環(huán)富集更加嚴重，這些都使結(jié)皮更加容易形成與硬化。而尾溫過高反映了窯、爐中存在煤粉不完全燃燒現(xiàn)象。 3預分解窯結(jié)皮機理 3.1揮發(fā)性組分的來源

11、在窯系統(tǒng)的廢氣中含有大量的揮發(fā)性組分，主要是堿、氯、硫，它們在整個系統(tǒng)中參與兩種循環(huán)1內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)。若丟棄窯灰，外循環(huán)則基本消除。但是，由于在預熱器系統(tǒng)中氧化鉀的冷凝率高達81%97%，因而預熱器廢氣中帶出的堿、氯、硫等有害組分相當?shù)?，因而窯灰重新回窯產(chǎn)生的外循環(huán)，對于生成結(jié)皮的影響不大。由于預分解窯的結(jié)皮與有害組分有關(guān)，了解其來源很有必要。 1)堿的來源。堿主要來源于原料，尤其是粘土。對魯南水泥廠使用的兩種主要原料石灰石、粘土而言，化驗結(jié)果顯示，石灰石中堿為0.3%0.8%，而粘土中的堿含量則為3.21%左右，證明堿主要來源于粘土。粘土的X射線衍射分析如圖4。由圖可知，粘土中含有相當數(shù)量的

12、長石，它是堿存在的礦物形式之一。在使用煤作燃料時，則少量的堿來自煤灰。堿在原燃料中存在的礦物形態(tài)還有：苛性堿(ROH)、氯化堿(RCl)、硫酸堿(R2SO4)及碳酸堿(R2CO3)和云母、伊利石等。 圖4魯南廠粘土的X-射線衍射分析 2)硫的來源。粘土中含有少量的硫，燃料中帶入的硫通常較原料中多。目前使用較多的燃料是煤。煤中通常含有C、H、O、N、S等元素。煤中的硫通常有三種存在形式：有機硫、硫化物中的硫、硫酸鹽中的硫。有機硫和硫化物中的硫均能燃燒生成二氧化硫，所以又叫做可燃硫。 存在于硫酸鹽中的硫不具有可燃性，在高溫下，一部分會分解生成含硫化合物，而大部分留在灰分中。魯南水泥廠煤粉的X射線衍

13、射分析如圖5。由圖可知，該廠煤粉中含有大量的不具有可燃性的含硫礦物硫酸鈣，以及多水高嶺土、珍珠陶土等，說明魯南水泥廠煤粉的可燃性比較差，容易產(chǎn)生不完全燃燒從而導致結(jié)皮的形成。 圖5魯南水泥廠煤粉的X射線衍射分析 3)氯的來源。S.N.Gosh認為7，氯主要來自水溶性堿的氯化物，即通常以KCl、NaCl的形式存在于原料內(nèi)。在生料中氯的含量通常比較低，但由于其蒸汽壓高而容易揮發(fā)，使得氯的循環(huán)富集很嚴重。以魯南水泥廠為例計算如下： 由表2知，2號窯結(jié)皮與入一級筒的生料中的SO3、K2O、Na2O、Cl-的含量之比值分別為：8.17/0.35=23；3.4/0.65=5；0.41/0.13=3；1.6

14、2/0.02=81。1號窯結(jié)皮與入一級筒的生料中的SO3、K2O、Na2O、Cl-的含量之比值分別為：1.1/0.23=5；3.08/0.6=5；0.37/0.11=3；0.82/0.0072=114。兩臺窯的計算結(jié)果都說明，Cl-在生料中的富集比其它組分嚴重得多。也正因為如此，KCl常常成為結(jié)皮的特征礦物。 3.2結(jié)皮特征礦物的研究 近年來，關(guān)于結(jié)皮中是否含有中間相的爭論比較激烈。一般認為1，結(jié)皮的主要礦物成分是硅方解石(2C2S·CaCO3)。中國建筑材料科學研究院曾對8個結(jié)皮試樣進行了X射線衍射分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分試樣中都含有硅方解石(2C2S·CaCO3)。美國波特

15、蘭水泥協(xié)會(PCA)也認為硅方解石是結(jié)皮的主要成分。然而，國內(nèi)有的學者指出10，在結(jié)皮料中，硅方解石等過渡礦物的形成需要較長的時間，它們直接導致結(jié)皮的可能性不大。筆者基于實驗事實，首先檢測了魯南水泥廠1號窯和2號窯的結(jié)皮，發(fā)現(xiàn)兩類結(jié)皮中都含有硅方解石(2C2S·CaCO3)，但是比較堅硬的2號窯結(jié)皮中還含有CaSO4及K3Na(SO4)2，說明中間相在結(jié)皮的形成中具有加速硬化的作用。由于結(jié)皮中大都含有CaCO3、SiO2、fCaO、CaSO4、C2S、KCl、K3Na(SO4)2及2C2S·CaCO3等礦物，下面結(jié)合實驗結(jié)果對結(jié)皮礦物進行綜述。 1)CaCO3與SiO2 由

16、于結(jié)皮是有害組分粘結(jié)生料粉形成的，并且生料入窯之前尚未完全分解(預分解窯入窯生料的碳酸鈣分解率為85%95%)，入窯生料中就可能含有方解石、石英等未反應(yīng)的水泥原料組分，已分解出來的CaO也可能與CO2反應(yīng)生成CaCO3，它們可參與形成結(jié)皮的中間相。如前所述，魯南水泥廠兩臺窯的窯尾縮口結(jié)皮中均含有大量的方解石就是一例。-2)fCaO和C2S 預分解窯生料入窯時，其中的CaCO3有85%95%已經(jīng)分解，并且由于生料溫度比較低，水泥熟料礦物尚未完全形成，fCaO的吸收也不可能完全，因此入窯生料中就可能含有fCaO。 由于粘土在600 0C左右即已分解，預分解窯的入窯生料溫度可達820860 0C，所

17、以，生料入窯之前，粘土就已經(jīng)分解出SiO2。又因為硅酸二鈣在800 0C左右開始形成。因此入窯生料中就含有C2S。硅酸二鈣的形成，使結(jié)皮更加堅實化。魯南廠2號窯的結(jié)皮中就含有fCaO和C2S，其中C2S不僅使2號窯的結(jié)皮比1號窯更堅實，而且使結(jié)皮外觀呈灰黑色。 3)CaSO4和KCl 結(jié)皮中的硬石膏可能來源于兩個方面：其一是煤中含有不具備可燃性的硫酸鈣時，CaSO4在煤粉燃燒后存在于灰分之中，當煤灰和其它有害組分與生料粉混合并粘附在襯料內(nèi)壁形成結(jié)皮時，則煤灰中的CaSO4就成了結(jié)皮的一個組分；其二是由于煤粉燃燒時生成二氧化硫氣體RSH(R表示烴基)+O2CO2+H2O+SO2；4FeS2+11

18、O2=2Fe2O3+8SO2，煤中的不可燃硫在到達窯的高溫帶時也可能分解出SO2，若粉料中同時存在著fCaO，有人認為1113，CaSO4可以下列方式生成2SO2+O2+2CaO=2CaSO4，硬石膏在許多結(jié)皮(II型結(jié)皮)中都被檢測到，它的形成將導致結(jié)皮易掛難掉。魯南廠2號窯的結(jié)皮中就含有CaSO4。 由于Cl-主要來源于原料，結(jié)皮中的KCl主要來自生料中Cl-的循環(huán)富集。魯南廠1號、2號窯的結(jié)皮中都含有KCl。氯化鉀是結(jié)皮的特征礦物。 4)2C2S·CaCO3與K3Na(SO4)2 硅方解石是一種被研究得比較普遍的過渡礦物。H.M.Sylla14對2C2S·CaCO3的

19、形成條件和性質(zhì)進行了研究。結(jié)果表明，在實驗室電爐內(nèi)，2C2S·CaCO3于CO2的氣氛中在約700900 0C的溫度范圍內(nèi)形成。硅方解石的形成，主要由氯化物促進，也由堿所促進。即有害組分的循環(huán)富集有利于硅方解石的形成。粉狀物料中一旦形成硅方解石，粉料便堅實化起來。所以在預分解窯中，當有害組分的循環(huán)富集達到一定程度足以將粉料結(jié)實地粘附在襯料上時，便形成了對生產(chǎn)可能造成影響的結(jié)皮。在溫度進一步升高后，硅方解石就不再穩(wěn)定。 由于魯南水泥廠的實際情況是石灰石中MgO較高，煤的灰分也比較大，筆者參考魯南廠結(jié)皮的化學成分(見表2)及有關(guān)參考資料7，14，配制了一系列的物料，重點考察MgO和煤灰對

20、結(jié)皮礦物的影響。實驗配料如表3(取1號窯入一級筒的生料來配料)。 表3實驗配料表 料樣編號 配比 各組分質(zhì)量1 98%生料+2%煤灰 50g生料+1.2g煤灰2 91%生料+9%煤灰 50g生料+5.0g煤灰3 87%生料+9%煤灰+4%MgO 50g生料+5.0g煤灰+2.8gMgO 實驗過程：將料1、料2和料3按照上述配比配好后，混合均勻、磨細，然后進行對比實驗。實驗條件及結(jié)果如下： 料1分別在900 0C下保溫10min和10h，再進行X-射線衍射分析，結(jié)果如圖6及圖7。由圖6及圖7知道，保溫時間短的物料中還有大量的方解石，而保溫時間長的無方解石，這是因為方解石的分解率隨著時間的延長而增

21、大；但是兩者都形成少量的硅方解石，它促使粉料堅實化，有利于結(jié)皮的形成。在這兩種情況下，都未發(fā)現(xiàn)K3Na(SO4)2的形成。 料2分別在900 0C下保溫10min和10h，再進行X射線衍射分析，結(jié)果如圖8及圖9。由圖可知，料2分別在900 0C下保溫10min和10h后都有硅方解石生成，這與料1的情形相似。但是保溫10h的物料中出現(xiàn)了一種新的礦物K3Na(SO4)2，而料1及料2在900 0C下保溫10min都沒有出現(xiàn)此礦物。 圖6料1的X射線衍射分析(900 0C保溫 10h) 圖7料1的X射線衍射分析(900 0C保溫 10min) 圖8料2的X射線衍射分析(900 0C保溫 10min)

22、 圖9料2的X射線衍射分析(900 0C保溫 10h) 這就可以得出至少4個結(jié)論： 1)煤灰含量的增大有助于K3Na(SO4)2的形成。料1在保溫10min及10h后都沒有出現(xiàn)此礦物，而料2保溫10h后卻形成了K3Na(SO4)2，由于料2的煤灰摻量大于1，說明煤灰含量的增大有助于K3Na(SO4)2的形成。 2)保溫時間的延長有助于K3Na(SO4)2的形成。料2保溫10min未形成K3Na(SO4)2，保溫10h后卻形成了此礦物，這充分證明保溫時間的延長有助于K3Na(SO4)2的形成。 3)K3Na(SO4)2的形成促使物料堅實化。制樣表明，料2保溫10h后比保溫10min后的物料堅硬；

23、料2保溫10h后比料1保溫10h后的物料堅硬。說明K3Na(SO4)2的形成促使物料堅實化。 4)K3Na(SO4)2可能通過化學反應(yīng)而形成。由于生料粉中不含K3Na(SO4)2，在實驗室的高溫爐中也不存在SO2氣氛(因為配料采用的是煤灰而不是煤粉)，K3Na(SO4)2不可能是有害組分只經(jīng)過冷凝而不通過化學反應(yīng)就形成。K3Na(SO4)2可能通過化學反應(yīng)而形成：3K2SO4+Na2SO4=2K3Na(SO4)2(反應(yīng)物K2SO4及Na2SO4主要來自煤灰)。I.Jawed和J.Skalny認為15，K3Na(SO4)2是在還原氣氛中形成的，于900 0C以上分解。由此可以推論，當分解爐或窯頭

24、煤粉燃燒不完全時，可能造成部分煤粉在窯尾系統(tǒng)中進行二次燃燒，從而造成還原氣氛，在900 0C以下可能產(chǎn)生K3Na(SO4)2，尤其在煤的灰分高時(硫含量相應(yīng)較高)，更容易形成K3Na(SO4)2，從而促使物料堅實化，有利于結(jié)皮的形成。 料3分別在900 0C下保溫10min和10h，再進行X射線衍射分析，結(jié)果如圖10及圖11。 圖10料3的X射線衍射分析(保溫 10min) 圖11料3的X射線衍射分析(保溫 10h) 結(jié)果表明，摻MgO后的生料保溫10min后沒有發(fā)現(xiàn)K3Na(SO4)2生成，而保溫10h后卻形成了K3Na(SO4)2，這一方面說明K3Na(SO4)2的形成需要較長時間，另一方

25、面也說明MgO能促進K3Na(SO4)2的形成，從而有助于結(jié)皮的堅實化。袁潤章等研究認為10，在8501100的溫度范圍之內(nèi)，分解爐預熱器的物料中會形成硫酸鹽的熔體。K3Na(SO4)2可能是在硫酸鹽熔體介質(zhì)中形成的。從相圖分析知道，在多組分體系中，系統(tǒng)的最低共熔溫度一般隨著組分數(shù)的增多而降低，如C2S-C3S-C3A體系，最低共熔溫度為1455；而C2S-C3S-C3A-MgO體系，最低共熔溫度為1375；C2S-C3S-C3A-MgO-Na2O-Fe2O3體系，最低共熔溫度為1280。MgO的存在可能使液相開始出現(xiàn)的溫度降低而促進K3Na(SO4)2的形成，從而有助于結(jié)皮的堅實化。國內(nèi)有學

26、者對預分解窯中控室的操作參數(shù)進行了回歸分析16，通過回歸分析知道，MgO含量高時，會引起窯尾結(jié)皮，影響系統(tǒng)通風，從而引起煤粉的不完全燃燒。當MgO含量>1.65%時，操作上要適當降低最低一級筒的料溫，防止結(jié)皮產(chǎn)生。 3.3結(jié)皮機理 如前所述，結(jié)皮是指有害組分與生料粉所形成的粘附在襯料內(nèi)壁上的層狀物。關(guān)于結(jié)皮的原因，H.Rumpf1認為是濕液薄膜表面張力作用下的熔融粘結(jié)，作用在表面上的吸力造成的表面粘結(jié)及纖維狀或網(wǎng)狀物質(zhì)的交織作用造成的粘結(jié)。由于窯氣中的堿、氯、硫等有害組分在窯尾及預熱器和分解爐中冷凝時，會使最低共熔溫度降低，因此窯氣中的堿、氯、硫等凝聚時，會以熔態(tài)的形式沉降下來，并與入窯

27、物料和窯內(nèi)粉塵一起構(gòu)成粘聚性物質(zhì)，而這種在生料顆粒上形成的液相物質(zhì)薄膜，會阻礙生料顆粒的流動，從而造成結(jié)皮甚至堵塞。引起預分解窯結(jié)皮的因素，至少有如下幾種： 1)系統(tǒng)中有害組分(堿、氯、硫等)的循環(huán)富集。這是形成結(jié)皮的重要條件。從原燃料中引入系統(tǒng)的堿、氯、硫等有害組分，在生料通過窯的高溫帶時會揮發(fā)出現(xiàn)，并隨著窯氣向窯尾運動。揮發(fā)出來的有害組分到達窯尾溫度較低的區(qū)域時，便會以熔態(tài)的形式冷凝下來，這一方面使生料在煅燒過程中液相開始出現(xiàn)的溫度降低而有利于結(jié)皮的形成，如一般情況下，生料的最低共熔溫度為1250左右，H.Ritzmann17指出，CaSO4、K2SO4和Na2SO4共同存在時，最低共熔溫

28、度可能低于800；有氯化物存在時，最低共熔溫度可接近700；另一方面有害組分形成的熔體會在生料或襯料表面鋪展開來，起到“粘結(jié)劑”的作用，在系統(tǒng)溫度降低時，就在襯料表面上形成結(jié)皮。窯內(nèi)的這種有害組分是導致結(jié)皮中間相形成的重要因素，如：二氧化硫參與形成硫酸鈣(2SO2+O2+2CaO=2CaSO4)；氯化物促進硅方解石的形成；K3Na(SO4)2是在還原氣氛中形成等等。而結(jié)皮中間相的形成，常常導致結(jié)皮堅實化，使結(jié)皮越結(jié)越厚。 2)局部溫度過高，這是形成結(jié)皮的關(guān)鍵因素。系統(tǒng)中如果產(chǎn)生局部高溫，一方面促進生料和燃料中有害組分的揮發(fā)及冷凝循環(huán)，并使內(nèi)循環(huán)發(fā)生的區(qū)域進一步擴大；另一方面也可能使液相出現(xiàn)，把

29、生料粘附在襯料的內(nèi)壁而形成結(jié)皮。從熱力學的理論知道，液體的表面張力隨著溫度的升高而下降，表面張力與觸角之間滿足關(guān)系式：cos=(s-g)-(1-s)/(1-g)，若角減小，則液相易于在固體表面鋪展開來?，F(xiàn)將此理論應(yīng)用于結(jié)皮的研究之中：如果預分解窯局部溫度偏高，則使出現(xiàn)的熔體的表面張力下降，即(1-g)降低，由cos=(s-g)-(1-s)/(1-g)知道，熔體的表面張力下降必然導致cos增大，即接觸角減小，這就表示在窯尾或分解爐中出現(xiàn)的熔體更容易在生料粉或襯料表面鋪展開來，就更容易形成結(jié)皮。所以，局部溫度過高，這是形成結(jié)皮的關(guān)鍵因素。產(chǎn)生局部高溫的原因，至少有如下幾個： 煤粉的不完全燃燒。窯頭

30、或分解爐中的煤粉由于多種原因燃燒不完全時，就可能到窯尾或低級旋風筒中去燃燒，從而產(chǎn)生局部高溫，這是出現(xiàn)局部高溫的主要原因。引起煤粉的不完全燃燒又可能具有下列幾個因素：燃煤的灰分大。煤灰含量高，說明煤質(zhì)差，熱值低，可燃性差，容易引起窯煤、爐煤的不完全燃燒；設(shè)備超負荷運轉(zhuǎn)。由于回轉(zhuǎn)窯和分解爐的容量是有一定限度的，喂料量及喂煤量的過分加大將不利于生料及煤粉的懸浮分散，同時使得煤粉的燃燒空間變小而不利于煤粉的完全燃燒；分解爐結(jié)構(gòu)不合理。 喂料量的波動。喂料量忽大忽小時，很容易打亂預熱器、分解爐和窯的正常工作。由于操作具有滯后的特點，有時跟不上喂料的變化，加減煤不及時，甚至出現(xiàn)短期斷料也不能及時減煤，因此很容易因料小出現(xiàn)系統(tǒng)溫度偏高，而造成結(jié)皮。 回灰對結(jié)皮的影響?；鼗乙步凶龈G灰，是電收塵、增濕塔收集下來的物料。由于回灰量小，在生料均化庫中不容易被混合均勻，從而造成入窯生料成分的波動，影響窯的熱工制度的穩(wěn)定性；再則由于回灰中含有一定量的有害組分，它的重新入窯必然加劇揮發(fā)性組分的循環(huán)富集，這些都容易引起結(jié)皮。 預熱器漏進冷風對結(jié)皮的影響。當預熱器漏進冷風時，則物料溫度和分解率都降低，為維持生產(chǎn)，系統(tǒng)排風必須加大，因而廢氣量增大，飛揚粉塵增加，循環(huán)負荷加大，導致