提高水泥熟料28天抗压强度优化方案解读

1、提高水泥熟料28天抗压强度优化方案解读2012-12-17 14:45:41  中国建材报   海螺水泥 陈永波公司5000t/d水泥熟料生产线建成投产初期，窑工艺运行稳定。但受原燃材料资源较差等因素的影响，出窑熟料28天抗压强度一直偏低，2007年全年出窑熟料28天抗压强度平均只有57MPa，最低时只有54.6MPa,给水泥质量控制及混合材掺量带来困难。2008年始,公司成立技术攻关小组，对出窑熟料28天抗压强度进行技术攻关，攻关小组根据熟料28天抗压强度偏低的现象，通过多种数理统计方法的综合应用，探索熟料28天抗压强度降低的原因，结合分析结

2、果，优化原材料结构与生料配料方案，达到了提高熟料28天抗压强度的目的。通过一季度的运行，取得了较好的效果，出窑熟料28天抗压强度明显提升，现已超过60Mpa，产品实物质量较好，水泥磨混合材掺入量相对前期得到有效提高，水泥生产成本下降，给公司正常生产经营及降本增效创造了有利条件，现将相关调整过程及经验介绍如下。影响熟料28天抗压强度偏低的原因分析我公司刚投产以来出窑熟料质量数据表明，出窑熟料自投产起28天抗压强度基本上在56-58Mpa之间，为探索影响熟料28天抗压强度偏低的原因，笔者对公司投产以来的熟料质量数据进行全面系统分析，总结出可能影响熟料28天抗压强度的因素，现将影响出窑熟料28天抗压

3、强度偏低的原因分析总结如下：（1）原燃材料品质较差，有害成份含量偏高。A.石灰石品位低，MgO、SiO2含量偏高。我公司下山石灰石品位整体较低，有一段时间入库石灰石CaCO3含量只有79.32%，生料不得不两组份（另加Fe2O3含量60%的高品位铁粉）配料，加之当时进厂无烟煤质量差，灰份高，入窑煤灰份达35%，造成熟料KH值偏低，严重影响熟料质量的正常控制。期间下山石灰石MgO含量平均在1.72%左右,出窑熟料MgO含量平均值为1.92%,出窑熟料28天抗压强度平均仅57.5Mpa,910月份出窑熟料MgO含量平均超过2.0%，28天抗压强度平均仅56.5Mpa。由此可见，MgO对熟料28天抗

4、压强度的负面影响不可低估。B.配料用粘土碱含量偏高,不利于熟料后期强度正常发挥。碱含量偏高将导致熟料安定性不良，后期强度降低，对高碱熟料的岩相分析发现，碱对熟料矿物，特别是阿利特形貌具有明显影响。生产实践也表明，碱含量偏高给设备的正常运转和生产的顺利进行也带来了危害。碱对熟料标准稠度用水量和凝结时间也存在一定影响。投产初期火焰光度计尚未采购到位，碱含量无法检测，为表明粘土掺量对熟料28天强度的影响，在日常过程中我们通过粘土掺入量与熟料28天抗压强度进行了对应分析，在熟料率值相对稳定的前提下，生料配料中粘土掺加量与熟料后期强度成反比，且粘土配比超过8.0%时后期强度异常偏低。综上所述,因我公司粘

5、土质原料中碱含量偏高，日常生料配料粘土掺入量参数与出窑熟料28天抗压强度对应关系较为明显，成反比例关系，即粘土掺入量增加，熟料中碱含量上升，熟料28天抗压强度下降，反之，熟料28天抗压强度相对上升。C.高硅砂岩SiO2含量过高，活性较差。因公司自备砂岩矿修建圭江桥未投入使用，砂岩采用外购形式，进厂砂岩SiO2含量偏高，熟料在煅烧过程中SiO2与CaO是在9001200以上的高温开始反应的，此时CaCO3中的CO2逸出后，所生成的CaO表面孔隙率多且疏松，而SiO2颗粒密实，因此SiO2在CaO晶格中扩散速率比CaO在SiO2晶格中低34倍，可以说SiO2相是煅烧过程中决定生料活性的主要因素。另

6、外，高SiO2砂岩易磨性差，难于粉磨，所磨制的生料中细度较粗，造成原料磨台产过低，经济指标较差，同时粗颗粒SiO2生成的粉状熟料在煅烧过程中对C2S和CaO转换率较低，易使熟料中的f-CaO值偏高，砂岩矿石中SiO2含量越高，其活性越差。D.无烟煤质量差，100%使用时不利于窑工况稳定及熟料烧成。由于煤炭供应紧张且价格较高，公司逐步加大使用无烟煤，廉价的无烟煤灰份高，高灰份的煤粉燃烧后煤灰掺入量过多，灰粉全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上，造成熟料颗粒表面富硅化，从而改变熟料表层矿物成份与化学成份，C3S含量下降，从而影响熟料质量。（2）熟料矿物中溶剂矿物多，硅酸盐矿物相对偏少。由于我公司原材料

7、有害成份偏高，造成熟料煅烧过程中液相偏多，硅酸盐矿物相对较少。通过对影响熟料强度可以量化的因素进行回归分析，发现数据变化较大的因素有熟料KH、SM，利用数理统计方法算出熟料28天强度对上述因素的回归分析方程及回归相关系数，以确认上述因素对28天强度的相关性及影响程度大小。由于fCaO跟三率值及窑况联系较大，而熟料的C3S、（C3SC2S）又与熟料的三率值相关联，故仅具体针对熟料的三率值进行分析对比，以总结出熟料强度及水泥适应性最好的熟料三率值的最佳配伍组合。根据我公司投产以来出窑熟料率值与28天抗压强度统计分析，三率值对熟料28天强度的影响程度，根据KH、SM、IM、（C3SC2S）与熟料28

8、天强度存在正相关关系，其中C3S、KH对熟料28天强度的相关系数较高，SM次之，IM最小。（3）窑工况及操作对熟料质量的影响当生料化学成份、有害成份等保持稳定的情况下，回转窑的煅烧热工制度对熟料煅烧质量产生重要影响。无烟煤灰份高，挥发份偏低，火焰形状难以控制，影响熟料中C3S矿物的晶粒发育大小和活性，而窑内火焰温度取决于两部份因素：一是煤粉热值、灰分和细度，二是取决于二次风温。烧成温度及窑速的影响。因石灰石中MgO含量偏高，熟料在烧成时烧成范围变窄，加之双高（高KH、高SM）配料，要求控制烧成带长度比正常情况偏长一些，煅烧温度高一些，要求窑内过渡带升温阶段要求快速升温，即"高温长带&

9、quot;煅烧，同时要求快烧急冷。窑内还原气氛的影响。二次风不足且温度偏低，导致还原气氛产生，产生CO气体，熟料中Fe2O3成份被CO还原成FeO，影响熟料液相成分和黏度，影响熟料烧结，产生大量黄心熟料，从而影响熟料质量的提高。优化原材料结构，调整配料方案经过对影响我公司熟料28天抗压强度偏低原因的细致、综合的分析，采取了如下措施：（1）外购部分配料用低碱粘土，降低熟料中碱含量。（2）适当提高石灰石品位。（3）加强砂岩开采管理，降低高硅砂岩SiO2含量。（4）采用高SM配料，增加熟料中硅酸盐矿物含量。水泥熟料质量较好的主要特征是（C3S+C2S）矿物含量高，由于公司原材料有害成份偏高，造成熟料

10、煅烧过程中液相偏多，硅酸盐矿物较少，针对此情况，公司积极调整配料方案，根据KH、SM、IM、（C3SC2S）与熟料28天强度存在正相关关系，故将熟料三率值的控制目标值分别调整为：KH：0.900、SM：2.65、IM：1.65。5）熟料煅烧采用薄料快烧方式，加大窑内通风，减少窑内还原气氛。合理控制篦冷机各段篦床上的料层厚度，提高二次风温度，使煤粉燃烧完全、迅速，降低煤灰沉降量，减少还原气氛的产生，同时提高火焰温度，有利于碱份的充分挥发,从而提高熟料质量。坚持"薄料快转"的煅烧原则，依据喂料量与窑速相匹配的方法来控制窑内的物料填充率，提高窑速，加大灼烧生料翻滚频次，缩短过渡带

11、长度，延长烧成带长度，促进熟料的矿物形成和烧结。生产操作上控制好煤粉的制备，细度、水份严格控制在要求的范围内；在燃烧器的调整方面，掌握合理的喷煤管位置，使火焰顺畅，煤粉有足够的燃烧空间；控制好系统风、煤、料的合理搭配，保持窑内的通风顺畅、稳定热工制度，防止黄心料的产生。强化一室、二室高压风风量篦冷机操作，要求快烧急冷，强化冷风对高温熟料的冷却效果。熟料28天强度明显提高经过系统调整，出窑熟料28天抗压强度明显提高，现已平均达到60-61Mpa,现将调整前后数据统计（如下表）。经过调整，我公司出窑熟料28天抗压强度自2月下旬开始上升明显，3月份、4月份平均值已连续超过60Mpa。最高时达到62Mpa产品实物质量明显变好，取得了预期的效果。结论（1）石灰石中MgO与熟料28天强度的负面影响不可低估，正常情况下成反比例关系。（2）在熟料率值相对稳定的前提下，碱含量对