キルン性能とクリンカ特性に及ぼす原料ミール粒度の影響

1.セメント原料の焼成特性

セメント原料ミールの脱炭酸は複雑な高温不均一反応プロセスであり、反応性は複数の要因に影響されます:

  1. 原料特性:物理的特徴、地質学的起源、鉱物組成。

  2. 生ミールの特性:繊度、化学組成、粒度分布、均質性、弾性率。

高温焼成中、原料の固有特性が反応性を直接決定し、その反応性は 液相粘度 そして 液相体積 クリンカ鉱物の生成速度に決定的な役割を果たすこと。モジュラス値や原料特性のばらつきは、クリンカ鉱物の生成速度に大きな違いをもたらします。 燃焼性最終的には、クリンカの品質、生産量、エネルギー消費量に影響を与えます。

2.原料ミールの細粒度が焼成に及ぼす影響

粒子径は燃焼性に影響する重要なパラメータであり、二重の影響を与えます:

  1. 過度の粗さ:燃焼性を著しく低下させ、クリンカの品質を損ないます。

  2. 過度のきめ細かさ:粉砕機の出力を大幅に低下させ、消費電力を増加させます。

2.1 微粉が焼成品質に与える影響のメカニズム

原料ミールの細粒度の管理基準は、セメントのそれとは根本的に異なります。セメントが水和率を確保するために一定の割合の微粒子(「水和フラワー」と呼ばれる10~20μm)を必要とするのに対し、生ミールは脱炭酸反応を最適化するために、より均一な粒度分布が有利です。

研究データが示しています:

  • 粒子 >200 μm 燃焼性を著しく低下させます。

  • 粗い粒子が原因:
    a) 微細構造の異常:アライト(A矿)周辺の未反応遊離石灰(f-CaO)。
    b) 遅延反応:完全な焼結に必要な高い焼成温度。
    c) 悪影響:遊離石灰分の増加、キルン出力の低下、エネルギー消費量の増加。

2.2 きめ細かさ制御における最適バランス

過度の細かさも好ましくありません:

  • 生産量が30-50%減少.

  • 消費電力は15-25%で上昇.

  • 経済効率の大幅な低下.

3.繊度制御に関する実証研究

の比較分析 セメント工場A そして セメント工場 B は、最適な繊度パラメータを決定するために実施されました。

3.1 原材料構成分析

石英含有量計算:

水晶=SiO2-1.17Al2O3

*(注:K/Naが未測定の粘土の場合、誤差は~10%)*。

3.2 ふるい残渣分析

の化学分析 0.2 mm そして 0.08 mm 明らかになったふるい残留物:

  • A工場:で 0.08mm残留=10.9%生食にマッチした組成。

  • B工場:で 0.08mm残留=5.9%SiO₂は減少、CaOは増加粗い粒子は主に石灰岩であることを示しています。

3.3 粗石英含有量の計算

  • A工場:0.99%(スラグSiO₂控除後0.5%)。

  • B工場:0.26%(0.02%の場合 >0.2 mm 残渣)。

3.4 最適パラメータの決定

理想的なコントロール基準を設定:

0.08mmふるい残渣=10%±2%

実施結果:

  • クリンカーの品質が15-20%向上

  • キルン出力が8-12%増加

  • エネルギー消費量を5-8%削減

  • 10-15%による粉砕効率の向上

4.メカニズム解析

クリンカーの形成は 固体不均一反応ここで:

1.微粒子の利点:

    • 表面積の増加 (50-100%)

    • 拡張された反応インターフェース30-50%)

    • 製品層厚の減少 (20-30%)

    • 拡散速度の向上(40-60%)

2.粗粒子の欠点:

    • より高い不完全反応速度(25-35%)

    • ミネラル分布の均一性の悪さ(40%悪化)

    • 明確な結晶境界(50%の視認性向上)

5.セメントの原材料は?

について ローミックス (または 生食)はセメント窯に投入される均質化された粉末で、正確な割合で配合された原料で構成されています。その配合は、2つの重要な原則に従っています:

1.化学的要件

  • 主要部品:

    • ライムストーン (70-80%):CaO(石灰)を供給

    • クレイ(10-15%):SiO₂とAl₂O₃を供給

    • 鉄矯正剤(1-3%):Fe₂O₃の含有量を調整

  • モジュラスターゲット:

    • LSF(石灰飽和係数):0.92-0.98

    • シリカモジュラス (SM): 2.2-2.6

    • アルミナ弾性率(AM):1.3-1.7

2.物理的な準備

  • 研磨80-90%粒子 <90 μm

  • 均質性:>90%ブレンド効率

  • 水分:<乾式用1%

6.生ミールとクリンカーの比較:主な違い

パラメータ生食セメントクリンカー
状態ファインパウダー結節性顆粒(5~25mm)
化学未反応酸化物結晶相(C₃S、C₂S)
主要鉱物CaCO₃, SiO₂, Al₂O₃アライト(50-70%)、ベライト(15-30%)
プロセスの役割キルン投入量最終焼結製品
f-CaO0%(CaCO₃に結合)<1.5%(燃焼不良を示す)

変換メカニズム:

焼成中(1450℃)、生ミールは次のような経過をたどります:

  1. 脱炭素:CaCO₃ → CaO + CO₂↑ (700-900°C)

  2. 固体反応:C₂S、C₃A、C₄AFの生成(900~1200℃)。

  3. 液相焼結:C₂S + CaO → C₃S (1300-1450°C)

 

クリティカル・ノート:原料ミールの反応性がエネルギー消費量を支配する一方、クリンカの微細構造がセメント強度を決定します。

晴れ渡った空を背景にそびえ立つ複数のサイロが特徴的な大規模なセメント工場。

7.結論と提言

1.主な繊度指標

    • 遊離石灰 (f-CaO) は繊度と逆相関 (R² = 0.85-0.92)

    • 0.2mm残留は<0.5%であるべき

2.品質管理の推奨事項

    • 粗粒子の厳格な管理 高SM・KH製剤.

    • 理想的な微細構造基準:
      a) 鉱物の均一性 >90%
      b) 結晶サイズ20~50μmの割合 >80%

3.最適化戦略:

    • 実施 粗石英含有量に基づく動的制御モデル:

      • 標準原料:0.3-0.8%

      • 燃えにくい素材:0.2-0.5%

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