熟料煅烧过程中外加晶核技术的理论分析

张军虎

摘要：目前，我国对能源的需求量在逐渐增加，而目前的煤炭资源的储量有限，且燃烧时产生的烟尘、二氧化硫等有害气体对环境造成了极大的污染和破坏。因此，为了能够有效解决这些问题，国家出台了一系列的政策来进行清洁生产。本文主要研究熟料煅烧过程中外加晶核技术的理论分析。

关键词：熟料煅烧;外加晶核技術;理论分析

引言

目前，我国对生料煅烧过程中的粉体活性物质的研究，主要是通过对原料进行活化和煅烧方法的优化来实现的;在制备生料的过程中，如何选择合适的反应条件，怎样控制反应物的浓度、最佳温度、不同的时间等问题都是在实际生产过程中需要考虑到的因素。

一、熟料煅烧及其特点

熟料煅烧是指将原料经高温后在一定的温度下进行加热，使其成为可溶性的细粉状物质的过程称为熟料的煅练。我国的炼铁工艺主要分 为两种，一种是干法炉燃烧，另一种则为化学活化炉。前者采用的是传统的熔化法，即通过对煤的预热，使其形成固态，然后在炉内通入氧气，使得煤中的焦油氧化成二氧化碳和水，最后再将碳转化为氮气，从而实现了炭化的目的;后者则是利用现代的生产技术，如电石或铝石的粉碎、研磨、磁力研磨等，让煤的粒度达到微米级，最终得到的粉末就可以被加工成粒径相对较小的燃料颗粒。由于生坯的特性不同，所以对生坯的要求也不一样。

二、煅烧过程中晶核形成的方法

（一）化学活化法

煅烧时的化学反应是在原料中进行的一种复杂的物理反应，它与反应物的结构及组成有关。在实际生产中，由于各种因素的影响和限制，使得产品的性质和特性不同，因此对材料的性能要求也就各不相同。

（二）机械法

当物质的内部有大量的水分存在时，其分子间的作用力会使其发生相互碰撞，并产生一系列的热效应，这些现象称为“热力”。这种方法是利用物料的密度差，将其分为两种，一是当外部的温度较高时，使之从高温到低温，从而达到增加的目的;另一部分是外界的热量直接或间接地从环境的介质传递，这叫做“内沸式”。这两类的区别在于前者的加热速度快，后者则慢。

（三）气浮法

当物体的表面被一层原子层所构成的膜层被破坏，而引起的结果就是气浮。

三、熟料煅烧过程中外加晶核技术

（一）保持熟料煅烧过程中的稳定性

当原料在一定的温度下进行煅烧时，由于外界环境的变化会引起反应的速率发生变化，从而影响着产品的品质和产量。在这个过程中，需要控制好物料的浓度、料液的含水量、搅拌速度等条件，使其达到最佳的状态效果。

（1）料液的过饱和度 因为熟料的过饱和度会直接对实验的结果产生很大的干扰作用，因此，要严格的控制好反应物的量和混合的均匀性。（2）搅拌的方式与时间 对于不同的化学反应来说，搅拌是一个很重要的环节，它可以有效地降低生产成本，提高效率，保证了产物的质量;同时，还能避免因加热的次数过多而导致的不稳定。所以要根据实际的情况选，择合适的搅拌方法。一般来讲，常采用的搅拌工艺有：先将熟石灰溶解，再用高锰酸钾的水洗涤干净，再加入适量的氯化钙溶液，然后用高锰酸钾的水洗至水中，最后用去离子水清洗。

（二）前处理

原料破碎是利用机械方法将物料中的部分或全部的微小碎块分离的过程;粉碎就是将大颗粒的碎块从细骨料中分离出来的过程;振筛是指将大粒的小料从粗骨料中筛选出的过程;球筛则是通过振动把小粒的小石块或碎石等固体杂质和液体进行分离的设备之一。

在前处理的基础上，对磨矿粉和水泥的混合物进行研磨，并在研磨的同时对其进一步处理，以提高其强度，降低能耗，减少损失。除上述外，熟料煅烧还可以采用湿法煅烧的方式来实现，即先用粗石灰与煤粉混合，再加入一定量的水（如硅酸钠、三氧化铝、硫酸钠），经过搅拌机的反复碾压后，使两者充分反应，从而得到所需的细度较高的熟矿粉。这种工艺的特点在于，由于煤粉与水的比例不同，决定着两种物质的浓度差，而灰分的含量则取决于煤的性质及用水量。

（三）熟料煅烧过程中的物相组成

通过对实验数据的分析发现，在煅烧的过程中，由于原料颗粒的大小、形状等的不同以及温度的高低，都会影响到反应的进行程度，同时也会对产物的形貌和成分产生一定的作用力。

（1）料粒的选择：在制备熟料煅烧时，需要考虑到的是要保证样品的性质不变，并且要尽可能地使产品的粒径尽量均匀，这样可以提高制取的效率和质量。（2）pH值的设置：在实际的生产过程中，当矿石的硬度较低的时候就容易出现废水的排放问题，因此，为了避免这种情况的发生，就要选用合适的pH值，而且还要注意的是，当酸性较强或较弱的时候，最好选取中性的酸来作为本品的参考依据。

（四）熟料煅烧温度

对于原料的煅烧温度来说，主要是指料子的挥发度，即料子在一定的条件下，从一个位置上开始的挥发度。

当物料中的水分含量较高时，其吸热量就较大，在这个过程中，由于水分子的布朗运动，使颗粒之间的作用力增大，从而使得水蒸气的热膨胀，导致了水蒸汽的体积变大，因此会引起部分的孔隙被破坏，进而产生了化学吸附，降低了反应效率，同时也增加了反应物的可溶性固形物的溶蚀性。而当物料中的有机化合物的组成成分比较复杂时，则需要对其进行加热，使之成为小块状，而不是块状。一般情况下，可以采用的是连续的方法来制备熟粒，即先把粉碎好的物料放入到容器里，然后将其放在密闭的锅内，用玻璃棒或石英管等工具将锅内的空气抽出，让它变成具有导热系数的高温状态，最后再加入少量的蒸馏水，这样就可以得到粒径较细的均匀且带有碱性的物质。

（五）原料的形成与计算

由于原料的种类不同，其化学组成也就不相同。在实际生产中，要根据所选的原料性质和要求，合理选择合适的原材料进行制备。

（1）粗骨料的制备：首先，将粗骨料制成一定的形状和大小，然后将其磨细并研磨到符合标准的尺寸;其次，研磨的细度必须达到规定的范围;最后，用粉碎机对细度较小的颗粒加以去除，使之成为合格的粉体。（2）中粒的测定：先用振动筛对样品的各部分压碎，再称取混合物的重量并记录。（3）粉体的制备：将粉状物料破碎成若干个小块，待筛分好后，再加入适量的水来搅拌均匀。在上述操作完成之后，还要注意观察是否有泥浆沉淀存在，若没有则需加水，否则需要重新添加。如果有泥浆沉淀，则需加石灰。

（六）熟料煅烧过程中的经济指标

经济效益是企业生存的基本要求，而在熟料煅烧过程中，由于原料颗粒的大小、形状、性质等对其生产效率有较大影响，所以在实际的操作中，要根据不同的情况进行调整。

（1）粉碎处理。将粒径小于10毫米的细骨料研磨破碎后，加入一定量的水和石灰，使其成为具有较小孔隙度的粗骨，然后将细骨与水泥均匀混合，制成粉状的砖头，再碾压成型。（2）研磨温度。在煅烧的过程中，会产生大量的粉尘，这些粉尘对周围环境的污染比较严重，因此要控制好活化条件，尽量减少高温加热时间，提高设备的耐温性。（3）研磨剂。用量为硅酸盐类的煤质材料研磨时，煤质的化学组成主要是碳，但也含有少量的杂质元素，这就需要选择合适的药剂来降低煤的热膨胀系数，同时还应注意选用的药剂必须无毒无害，且不含危害人体健康的有害物质。

四、结语

在熟料煅烧过程中，由于原料颗粒的大小、性质不同，其内部结构也会随之改变，因此对物料的细度和粒度的控制也会有所不同。本文分析了熟料煅烧的基本原理，并在此基础上，提出了一种新型的熟料无机粉体与有机结合的制备方法，并在此基础上，进一步研究了该技术的可行性及应用价值。

参考文献：

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