新型干法水泥熟料的控制

摘要摘要 水泥是连续生产的 每个工序都会对水泥产生影响 从原料到生料再熟 料 每个环节都需要进行控制 否则就会对水泥带来许多质量上的问题 到本 文介绍干法水泥生产中对熟料的质量分析和控制 Abstract Cement is a continuous production each process will impact on cement From raw materials to raw material and clinker each part need to control otherwise it will bring a lot of cement quality problems To this paper introduces dry cement production of cement clinker quality analysis and control 关键字 关键字 熟料的质量分析和控制 新型干法水泥 正文 正文 在新型干法水泥生产中 对熟料的控制主要是体现在对率值 游离氧化 钙 氧化镁 立升重 烧失量和强度的控制 1 率值的控制率值的控制 熟料中率值指的是 KH SM IM 这三个率值 陈聚华 1 等教授通过实验发 现率值对烧结程度和游离氧化钙的关系 他们采用表观密度表征熟料的 烧结程度 表观密度越大 样品中孔隙率越小 烧结程度越好 样品的表观密 度采用重量排煤油法进行测量 氧化钙结合程度采用熟料游离钙含量进 行表征 游离钙含量越小表征氧化钙结合程度越高 试验中将烧好样品 冷却 研磨并通过 80 m 试验筛 混匀后装入贴有标签的磨口小瓶内 然 后放人干燥器内保存 按 GB T 176 完成游离氧化钙含量测定 以下是实 验数据 通过以上数据可得到以下结论 1 率值对熟料游离钙含量和烧结致密程度的影响顺序为 KH SM IM 其中 KH 和 SM 对游离钙含量的影响相近 均明显大于 IM 的影响 2 IM 的变化对游离钙含量和烧结程度的影响均较小 尤其是对烧结致密度 的影响更小 在 SM 的变化范围处在 1 80 3 00 之间时 随着 SM 的变化 对游离钙含量的影响程度相对小于对烧结致密影响的程度 3 KH 在 0 84 1 00 之间变化范围内 对熟料游离钙含量的影响程度要大于 SM 的影响 尤其是在 KH 0 92 0 96 的范围内游离钙含量变化率最大 2 游离氧化钙的控制游离氧化钙的控制 熟料 fCaO 含量是考核熟料质量的重要指标 它表示生料煅烧中氧化钙与 氧化硅 氧化铝 氧化铁等结合后剩余的程度 所以 它的高低表示配 料的合理性及熟料煅烧的完全程度 更表示熟料的安定性质量 游离氧化钙过高对水泥有很大危害 如熟料安定性不好 这正是对熟料 fCaO 含量要严格控制的传统认识 与混凝土外加剂的相容性不好 这是 混凝土专业研究的结果 因此 作为水泥主要用户的混凝土搅拌站为了 降低使用外加剂的成本 对水泥生产提出 fCaO 含量小于 1 的要求 这 是对熟料 fCaO 含量的现代认识 总之 熟料 fCaO 含量在使用时无论如何都不能过高 更不能失去控制 否则 这样的熟料不能直接用于粉磨水泥 但是否 fCaO 含量越低越好呢 根据谢克平先生 2 的研究表明 fCaO 的含量 不是越低就越好 游离氧化钙的含量过低也会对水泥带来不良的影响 1 熟料质量下降 在 fCaO 低于 0 5 时 熟料往往呈过烧状态 甚至是死 烧 此时的熟料缺乏活性 强度不但不会提高 反而会下降 2 降低烧成带窑衬寿命 因为降低 fCaO 含量的重要手段之一就是提高烧 成温度 为此 回转窑耐火砖承受了高热负荷 使用寿命缩短 3 需要更多的燃料消耗 为使少量残存的 fCaO 被 C2S 吸收 随着烧成温 度的提高 就要付出更多的热量 这就表明 fCaO 的合格范围不仅是质 量指标 也是关系能耗高低的经济指标 4 熟料的易磨性变差 fCaO 每降低 0 1 水泥磨的系统电耗要增加 0 5 特别是当 fCaO 低于 0 5 时 这不仅因为熟料死烧难磨 而且因 为 fCaO 在水泥粉磨之前的消解能使体积膨胀 从而导致熟料内产生应力 fCaO 太低 这种有利于粉磨的因素减少 当然就要增加电耗 事实上 熟料 fCaO 含量只是水泥使用的过程指标 不是最终指标 更不 是判断熟料质量的唯一指标 换句话说 只要在水泥硬化之后没有水泥 体积膨胀出现 即安定性合格 对熟料 fCaO 含量的控制就已经达到目的 熟料在使用中最主要或最重要的性能指标还应该是熟料强度 那么 fCaO 低的熟料 其强度是否就一定高呢 为了找出 fCaO 与抗压强度的关系 有 的企业将不同 fCaO 含量的熟料分别做其安定性及强度试验 结果见下表 上表数据说明熟料 fCaO 含量在 2 O 左右时 不仅安定性合格 而且熟 料抗压强度还更高 说明我们在相当多的时候是在做着费力不讨好的事 情 3 氧化镁的控制氧化镁的控制 在水泥生产中 MgO 能够降低熟料煅烧温度 改善易烧性 并有改善水 泥泌水性 收缩值 抵御侵蚀介质腐蚀等良好性能 但过多的 MgO 在 熟料煅烧时 只有一部分与熟料矿物形成固溶体 因为它与 Si02 Fe2O3 Al2O3 的化学亲和力很弱 故大部分是以游离态的方镁石存在于熟料中 方镁石 水 化速度极慢 若干年后还会继续水化并产生体积膨胀 将影响水泥石安定 性 MgO 对熟料烧成和质量影响的原因分析 1 氧化镁偏高 如熟料 w MgO 4 2 时 熟料出现结球严重 窑电流平 均达 450A 以上 频繁出现结大球 冷却破碎之后的熟料大多数为黄色块 状 安丘山水水泥有限公司曾经发生过因氧化镁过高而导致水泥不合格的事情 他们公司的张浩等先生 3 通过实验发现了原因 并提出了技术措施 1 严格控制石灰石质量 稳定 MgO 含量 2 调整配料方案 使其与煅烧制度相适应 3 优化操作参数 稳定操作控制 4 调节煤粉燃烧器内外用风 控制烧成带长度 以下是他们在采取措施前后的熟料性能对比 采取措施前 采取措施后 4 立升重的控制 立升重的控制 熟料立升重是指一定粒度熟料单位容量的重量 以 g L 表示 立升重太 低 说明熟料欠烧 反之 则说明熟料过烧 因此 在正常生产情况下 熟料的立升重与 fCaO 的含量存在着一定范围的反比关系 即熟料立升重 高 熟料中 fCaO 含量低 但是 在实际生产中 也常遇到熟料立升重低 f CaO 也低 立升重高 fCaO 也高的情况 这是因为 立升重只能反映熟料 的烧结情况 而不能反映熟料 fCaO 吸收反应的完善程度 影响熟料立升重的主要因素是 1 熟料中所含液相量及各种矿物的组成比例和率值 2 熟料的烧结过程及冷却过程 3 熟料结构的孔隙率和结粒情况 4 燃料的加入方式 煅烧工艺的选择 及窑内的气氛和操作水平等 立升重只能反映熟料质量的一个方面 而不能说明熟料质量的整个实质 也就是说 熟料立升重与熟料中 f CaO 的含量这两个指标的关系也不是固 定不变的 应根据生产实际情况寻找两者的关系及变化规律 5 烧失量的控制 烧失量的控制 熟料烧失量是衡量熟料质量好坏的一个重要指标 烧失量高 说明窑内 物料化学反应不完全 还有一部分碳酸盐或煤粒没有分解或燃尽 或有 一部分碳酸盐虽已分解 但来不及形成熟料 宋万林等 4 分析烧失量过 高的原因 1 分解率过低 2 煤质较差 有害成分过高 3 煤粉质量控制指标合格率偏低 4 燃烧器位置过低 5 燃烧器性能下降 煅烧过程中应根据烧成温度 窑尾温度 系统负压和废气分析等参数 结合判断窑内状况变化 及时调整生料和煤的投入量 当然稳定的生料成 分是煅烧高质量熟料的前提 首先要保证出磨生料的合格率在目标控制范 围 如果煤粉没有燃烧完全 造成熟料烧失量偏高 不仅增加了煤耗 而 且会影响粉磨后的水泥质量 高烧失量熟料将直接影响到熟料的性能 如 熟料标准稠度用水量 强度和凝结时间 具体见下表 6 熟料强度检测 熟料强度检测 熟料强度是水泥强度的基础 一般而言 熟料强度的高低取决于原料 配 料 煅烧和冷却四个主要环节 并与实际生产状况密切相关 王俊等 5 研 究发现 1 入窑物料的均匀性和稳定性 新型干法生产过程要求最大限度地均衡稳定 由于其配料的均匀性较湿法 生产差 因此物料均化 包括整个原燃材料从开采进厂 储存及使用的整 个 均化链 的配置 控制和质量是一关键 详见下表 2 煤灰分的波动 煤灰分引入熟料的主要成分为 SiO2 Al203 和其它微量成分 因此 煤灰 分的波动易造成熟料化学成分波动 熟料率值和理论率值的偏差 同时对 熟料矿物组成和煅烧制度亦有一定影响 例如 SiO2量过饱和 会破坏 C3A 矿物组成 不利于 C3S 晶体发育 使 C3S 晶体密度小 导致熟料早强 低且增进率低 在 Ca0 充足的条件下 C3A 和 C4AF 能得以完好成矿 熟料 早强高 但影响熟料后期强度 3 配料方案中的三率值匹配 配料的内涵就是合理匹配 KH SM IM 三率值 配制出易于煅烧出优质高 强熟料的物料 因为 KH 值决定了 C3S C2S 的比例关系 SM 值决定 了 C3S C2S C3A C4AF 的比例关系 因而确定 KH 和 SM 值时 要保证有一 定量的 C3S 和 C2S 以获得强度较高的水泥熟料 IM 值的确定决定于 KH 值 或 SM 值 据此 KH 值高 或 SM 值高 时 IM 值应适当低一点 以便使 生成的液相粘度降低 有利于 C3S 的形成 详见下表 结束语 结束语 熟料生产是水泥