الصفحة الرئيسية > الأخبار > تأثيرات حجم جسيمات الوجبة الخام على أداء الفرن وخصائص الكلنكر

تأثيرات حجم جسيمات الوجبة الخام على أداء الفرن وخصائص الكلنكر

1. خصائص تكلس وجبة الأسمنت الخام

إن تكليس وجبة الأسمنت الخام هي عملية تفاعل معقدة غير متجانسة ذات درجة حرارة عالية، حيث يتأثر التفاعل بعوامل متعددة:

خصائص المواد الخام: الخصائص الفيزيائية والأصل الجيولوجي والتركيب المعدني.
خصائص الوجبة الخام: النقاوة، والتركيب الكيميائي، وتوزيع حجم الجسيمات، والتجانس، وقيم المعامل.

أثناء التكليس في درجات الحرارة العالية، تحدد الخواص الجوهرية للمواد الخام مباشرةً التفاعلية مع لزوجة الطور السائل و حجم المرحلة السائلة تلعب دورًا حاسمًا في معدل تكوين معادن الكلنكر. تؤدي الاختلافات في قيم المعامل وخصائص المواد الخام إلى اختلافات كبيرة في قابلية الاحتراقمما يؤثر في النهاية على جودة الكلنكر ومخرجات الإنتاج واستهلاك الطاقة.

2. تأثير نقاوة الوجبة الخام على التكليس

يُعد حجم الجسيمات معيارًا حاسمًا يؤثر على قابلية الاحتراق، وله تأثير مزدوج:

الخشونة المفرطة: يقلل بشكل كبير من قابلية الاحتراق ويضر بجودة الكلنكر.
الدقة المفرطة: يقلل بشكل كبير من إنتاج المطحنة ويزيد من استهلاك الطاقة.

2.1 آلية تأثير النقاوة على جودة التكليس

يختلف معيار التحكم في دقة الدقيق الخام اختلافًا جوهريًا عن معيار الأسمنت. ففي حين أن الأسمنت يتطلب نسبة معينة من الجسيمات الدقيقة (10-20 ميكرومتر، والمعروفة باسم "أزهار الإماهة") لضمان معدل الإماهة؛ فإن الوجبة الخام تستفيد من توزيع حجم الجسيمات بشكل أكثر اتساقًا لتحسين تفاعلات التكلس.

تشير البيانات البحثية إلى:

الجسيمات >200 ميكرومتر تدهور قابلية الاحتراق بشدة.
تسبب الجسيمات الخشنة:
a) بنية مجهرية غير طبيعية: الجير الحر غير المتفاعل (f-CaO) حول الأليت (A矿).
b) ردود الفعل المتأخرة: درجات حرارة تكليس أعلى مطلوبة للتلبيد الكامل.
c) التأثيرات السلبية: زيادة محتوى الجير الحر، وانخفاض إنتاج القمينة، وارتفاع استهلاك الطاقة.

2.2 التوازن الأمثل في التحكم في النقاوة

الدقة المفرطة غير مرغوب فيها أيضًا:

ينخفض ناتج الطاحونة بمقدار 30-50%.
ارتفاع استهلاك الطاقة بمقدار 15-25%.
تنخفض الكفاءة الاقتصادية بشكل كبير.

3. دراسة تجريبية حول التحكم في النقاء

تحليل مقارن لـ مصنع الأسمنت أ و مصنع الأسمنت B أُجريت لتحديد معايير النقاوة المثلى.

3.1 تحليل تركيبة المواد الخام

حساب محتوى الكوارتز:

$الكوارتز البلوري = SiO_{2} - 1.17 آل_{2} O_{3}$

*(ملاحظة: بالنسبة للطين الذي يحتوي على نسبة K/Na غير المقيسة، فإن هامش الخطأ هو ~10%)*

3.2 تحليل المخلفات المنخلية

التحليل الكيميائي لـ 0.2 مم و 0.08 مم مخلفات الغربال التي تم الكشف عنها:

المصنع أ: في 0.08 مم متبقي = 10.9%،تركيبة مطابقة للوجبة النيئة.
المصنع (ب): في 0.08 مم متبقي = 5.9%, انخفض أكسيد السيليكون بينما زاد أكسيد الكالسيوم، مما يشير إلى أن الجسيمات الخشنة كانت أساسًا من الحجر الجيري.

3.3 حساب محتوى الكوارتز الخشن

المصنع أ: 0.99% (0.5% بعد خصم خبث SiO₂).
المصنع (ب): 0.26% (0.02% لـ > 0.2 مم المخلفات).

3.4 تحديد المعلمة المثلى

تم تحديد معيار التحكم المثالي على النحو التالي:

بقايا منخل 0.08 مم = 10% ± 2%

نتائج التنفيذ:

تحسين جودة الكلنكر بنسبة 15-20%
زيادة ناتج الفرن بنسبة 8-12%
انخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 5-8% 5-8%
طاحونة تفريز معززة الكفاءة بنسبة 10-15%

4. تحليل الآلية

تكوين الكلنكر هو التفاعل غير المتجانس في الحالة الصلبةحيث

1- مزايا الجسيمات الدقيقة:

- زيادة مساحة السطح (50-100%)
- واجهة التفاعل الموسعة (30-50%)
- انخفاض سُمك طبقة المنتج (20-30%)
- معدل الانتشار المعزز (40-60%)

2- عيوب الجسيمات الخشنة:

- ارتفاع معدل التفاعل غير الكامل (25-35%)
- ضعف انتظام توزيع المعادن (40% أسوأ)
- حدود بلورية مميزة (50% أكثر وضوحاً)

5. ما هو المزيج الخام للأسمنت؟

إن مزيج خام (أو وجبة نيئة) هو المسحوق المتجانس الذي يتم تلقيمه في قمائن الأسمنت، ويتكون من مواد خام متناسبة بدقة. وتتبع تركيبته مبدأين رئيسيين:

1- المتطلبات الكيميائية

المكونات الأساسية:
- الحجر الجيري (70-80%): يوفر أكسيد الكالسيوم (الجير)
- طين (10-15%): الإمدادات SiO₂ و Al₂O₃
- مصحح الحديد (1-3%): ضبط محتوى Fe₂O₃O₃

أهداف المعامل:
- عامل تشبع الجير (LSF): 0.92-0.98
- معامل السيليكا (SM): 2.2-2.6
- معامل الألومينا (AM): 1.3-1.7

2- الإعداد البدني

الطحن:: جسيمات 80-90% <90 ميكرومتر
التجانس: >90% كفاءة المزج >90%
الرطوبة: <1% لقمائن المعالجة الجافة

6. الوجبة الخام مقابل الكلنكر: الاختلافات الرئيسية

المعلمة	الوجبة الخام	كلنكر الأسمنت
الولاية	مسحوق ناعم	حبيبات عقيدية (5-25 مم)
الكيمياء	أكاسيد غير متفاعلة	الأطوار البلورية (C₃S، C₂S)
المعادن الرئيسية	CaCO₃، SiO₂، Al₂O₃	أليت (50-70%)، بيليت (15-30%)
دور العملية	مدخلات تغذية الفرن	المنتج النهائي الملبد
و-كاو	0% (مربوط في CaCO₃)	<1.5% (يشير إلى ضعف الاحتراق)

آلية التحويل:

أثناء عملية التكليس (1450 درجة مئوية)، تخضع الوجبة الخام إلى:

إزالة الكربون: → CaCO₃ → CaO + CO₂ ↑ (700-900 درجة مئوية)
تفاعلات الحالة الصلبة: تكوين C₂S، C₃A، C₄AF (900-1200 درجة مئوية)
التلبيد في المرحلة السائلة: C₂S + CaO → C₃S (1300-1450 درجة مئوية)

ملاحظة نقدية: بينما تتحكم تفاعلية الطحين الخام في استهلاك الطاقة، تحدد البنية المجهرية للكلنكر قوة الأسمنت.

7. الاستنتاجات والتوصيات

1- مؤشرات النقاوة الرئيسية:

- يرتبط الجير الحر (f-CaO) ارتباطًا عكسيًا بالنعومة (R² = 0.85-0.92)
- يجب أن تكون البقايا 0.2 مم <0.5%

2- توصيات مراقبة الجودة:

- رقابة صارمة على الجسيمات الخشنة من أجل تركيبات SM & KH العالية.
- معايير البنية المجهرية المثالية:
  a) التوحيد المعدني > 90%
  b) 20-50 ميكرومتر نسبة حجم البلورة >80%

3- استراتيجية التحسين:

- التنفيذ نماذج تحكم ديناميكية تعتمد على محتوى الكوارتز الخشن:
  - المواد الخام القياسية: 0.3-0.8%
  - المواد التي يصعب حرقها: 0.2-0.5% 0.2-0.5%