陶粒矿设备焙烧支撑剂的过程
粒径在0.45~1.2mm左右的支撑剂小球,其陶粒砂设备焙烧的过程通常包括干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段,小颗粒在受热的条件下不仅产生如水分蒸发、矿物软化和冷却等物理过程,也伴随着矿物新相产生、水合分子的分离、分子团聚等化学过程,其温度变化如下图所示。
现有的陶粒砂焙烧设备主要用小内径(1.0~1.4m长约30~40m)的小陶粒砂回转窑小产,因为支撑剂球径小,要求焙烧均匀性高;大径回转窑的径向温度分布差异大,热散失明显,而增加下料量(即小时产量)会因时间短,均热不好影响产品质量的稳定等不利因素,所以一般不采用大径回转窑。物料随着回转窑的转动在回转窑内侧的靠底层滚动,依靠窑体的化解产生重力的径向分力使物料在窑内呈螺旋型前进。煤气与氧气(或压缩空气)通过烧嘴混合燃烧,在回转窑窑头抽风除尘的抽力作用下在窑内形成长10m左右的火焰,使热空气呈波状向前流动。因为火焰的最高温度在火焰最外层,所以窑内最高温度区为10~5m之间,窑内高温区的长度随物料的热交换的强度有明显变化。
热空气做为加热介质,其温度、流量及还原气氛的高低,直接对热交换程度和物料的升温速度控制有密切的联系,焙烧温度的高低直接导致物料形成不同的矿物相,影响产品的耐压强度。达到一定温度后,各组成微粒间发生一系列的固相反应,其过程大致为:低熔点物质率先软化起助烧剂的作用,粒径小的微粒和率先受高温作用的微粒也同时软化,与周围微粒中其它组分结构形成二元和三元化合物,组分之间发生结晶和再结晶,形成新的熔融物;晶体在小球内由外向内径向生长,形成网状结构,微粒间孔隙率减小,小球密度增加,致密化,晶体结构呈网状的分布的小球的耐压强度提高。要达到69MPa的耐压强度,对支撑剂的初始密实度和新形成的矿物相提出了一定的要求,现有支撑剂焙烧一般以促进莫来石相(3Al2O3·2SiO2)和刚玉相(Al2O3)的形成为主要控制目标,也有厂家充分利用TiO2中Ti的多晶键的作用开发新型支撑剂,来提高其耐压强度。为了使小球在焙烧过程中形成更多的莫来石和刚玉相的矿物成分,成球粉料的粒径、成球初始密度和半成品细粉量、焙烧温度高低、焙烧温度的稳定性控制及下料量、焙烧区的长短及冷却速度等都有严格的要求,在焙烧过程中主要对焙烧温度高低、焙烧温度控制、下料量、冷却速度与焙烧区的长短五个可控性因素实施严格的控制。因小球间彼此摩擦和内部水份的干燥,在运输和运动过程中发生表层脱落,小球在到达高温区前不免产生一定量的细粉。细粉主要由-325目的粉末组成,因粒径相当细小,比表面能大,其软化温度比小球需要的最佳焙烧温度低40~50℃。特矾细粉为主要原料生产的支撑剂小球(Al2O3为70~90%),焙烧温度一般大于1380℃,而-325目特矾细粉一般在1340~1370℃就软化,细粉中的Mno、FeS、Na2O等低熔点成分的存在使软化温度更低,软化的细粉达到1450℃高温时,几乎成熔融状态,粘结性迅速增加,甚至连小于清面也开始部分软化,与其它熔融状态的细粉相互粘结成团,并随着物料的前进进一步长大,成为层状块料和球块状料。给焙烧到1380℃甚到更高温度造成一定难度,有时甚至以必要性20%左右的成品率使焙烧温度升高到最佳焙烧区,以确保成品质量的稳定。为解决此问题,我们不妨对焙烧的全过程进行分析和控制,做到成品率与焙烧温度两者之间的一致。
以上我们河南省开元机械设备有限公司给大家讲解了陶粒砂设备焙烧支撑剂的过程。
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