硅酸鹽水泥熟料的質(zhì)量控制
1.熟料的控制指標(biāo)及檢測方法
1.1 熟料的化學(xué)成分
對熟料化學(xué)成分的控制,目的在于檢驗其礦物組成是否符合配料沒計的要求,從而判斷前道工序的工藝狀況和熟料質(zhì)量,并作為調(diào)整前道工序的依據(jù)。
水泥熟料中各氧化物之間的不同比例,決定著熟料中各種礦物組成的差異,以及由此影響到熟料本身的物理性能特點和其煅燒的難易程度,我國通常用石灰飽和系數(shù)(KH值)、硅率(n)和鋁率(P)來表示熟料中各氧化物含量之間的關(guān)系。熟料的三個率值,應(yīng)根據(jù)各廠原料成分,上藝條件,技術(shù)水平以及生產(chǎn)水泥的品種、標(biāo)號、季節(jié)等因素來綜合考慮,合理進行選擇以保證熟料的質(zhì)量。一般情況下,生產(chǎn)條件不發(fā)生變化。游離氧化鈣相同時,熟料強度隨KH值和C3S含量增大而提高。當(dāng)熟料化學(xué)成分一定時,其強度隨游離氧化鈣增加而降低,增大熟料小KH值,熟料中游離氧化鈣也會隨之上升。所以,對熟料KH值的控制是非常重要的,控制KH值應(yīng)考慮以下幾個方面的因素:
1.采用礦化劑尤其是復(fù)合礦化劑時,Ktt值可略高些。一般情況下,摻復(fù)合礦化劑的冊值比單摻時高0.02~0.04,單摻比不摻礦化劑時可高0.01~0.03。
2.原料易燒性好,生料質(zhì)量比較均勻且粗顆粒少時,KH值控制指標(biāo)可略高,反之應(yīng)低一些。
3.生料n低時,KH值可高些,反之應(yīng)低些。
4.煅燒工藝穩(wěn)定,操作人員素質(zhì)好時,KH值可略高,反之應(yīng)降低。
5.夏季生產(chǎn)時KH值可略高于冬季。
KH值控制范圍為目標(biāo)值+0.02;濕法回轉(zhuǎn)窯及日產(chǎn)2 000t以上的預(yù)分解窯的KH值合格率應(yīng)≥80%,其他窯型的KH值合格率)70%;KH的標(biāo)準(zhǔn)偏差按回轉(zhuǎn)窯、立窯的不同分別控制在不大于0.020和不大于0.030之內(nèi)。
熟料的n和P值也應(yīng)合理、穩(wěn)定,盡量減小波動。一般而言,n和P值的控制范圍為目標(biāo)值+0.10,合格率≥85%。
率值合格率和飽和系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差各窯以日為單位(分班作分析,先以算術(shù)平均法求出率值日平均),按月統(tǒng)計,然后按窯月產(chǎn)量加權(quán)計算總平均值。
出窯熟料化學(xué)成分的測定,應(yīng)進行連續(xù)取樣,取樣要具有代表性,每天測定一次。
2.游離氧化鈣
2.1游離氧化鈣含量
游離氧化鈣是熟料中沒有參加化學(xué)反應(yīng),而是以游離態(tài)存在的氧化鈣。熟料在燒成時殘留的死燒游離氧化鈣水化很慢,要在水泥水化、硬化并形成一定強度后才開始水化,由于體積不均勻膨脹,會致使水泥石強度下降、開裂甚至崩潰,造成水泥安定性不良。所以控制熟料中f-CaO的含量是十分重要的。通過f-CaO的含量分析,可以對煅燒精況和熟料質(zhì)量進行判斷。
立窯水泥熟料中的游離氧化鈣主要有下述三種形式:
①欠燒游離氧化鈣。只存在于經(jīng)受1100-1 200℃煅燒的牛燒料球中,石灰石分解產(chǎn)生的游離氧化鈣叫欠燒游離氧化鈣。因其輕燒,結(jié)構(gòu)疏松,遇水很快消解,對水泥石的安定性無大影響。
②一次游離氧化鈣。已經(jīng)受燒成溫度煅燒,但未化合成熟料礦物,遇水消解緩慢,在硬化的水泥石中,水化成氫氧化鈣,體積膨脹達97.9%,嚴(yán)重影響水泥的安定性。正常熟料中形成一次游離氧化鈣的主要原因是:生料配料不當(dāng),石灰飽和系數(shù)過高,熔劑礦物少,生料粒度太粗,或生料均勻性差。
③二次游離氧化鈣。在還原氣氛中,氧化鐵被還原為氧化亞鐵,如熟料冷卻緩慢,則Fe2+促使硅酸三鈣分解為硅酸二鈣和游離氧化鈣。如果包裹在熟料礦物中,則水化十分緩慢。
綜上所述,影響水泥安定性的主要成分是一次和二次游離氧化鈣。為了保證水泥的質(zhì)量,并判斷生料配料和燒成工藝是否適宜,應(yīng)及時測定熟料中游離氧化鈣的含量。
從理論上講,熟料中f-CaO越低越好。因為隨著f-CaO含量的增加,熟料強度會明顯下降,安定性合格率也會大幅度下降。所以,在確定f-CaO的控制指標(biāo)時,企業(yè)應(yīng)綜合考慮本廠的生產(chǎn)工藝、原燃材料、設(shè)備、操作水平等因素,確定一個既經(jīng)濟又合理的指標(biāo)。
熟料中f-CaO含量是水泥生產(chǎn)中較難控制而又對水泥質(zhì)量影響很大的因素。在生產(chǎn)中造成f-CaO含量高有諸多原因:
(1)配料不當(dāng),KH過高;
(2)煤與生料配比不均勻、不準(zhǔn)確,煤質(zhì)波動大或煤粒過粗;
(3)窯生料Tcaco.合格率太低或生料過粗,窯內(nèi)煅燒不完全
(4)熱工制度不穩(wěn)定,卸料太快或偏火漏生
(5)料冷卻慢,產(chǎn)生二次f-CaO。如熟料出窯時f-CaO含量過高,安定性不合格,可采取以下措施盡可能減小f-CaO對強度和安定性的影響:
(1)熟料出窯時噴灑少量水;
(2)加入少量的高活性混合材制備水泥;
(3)調(diào)整水泥的粉磨細(xì)度;
(4)適當(dāng)延長熟料的堆放時間
編輯:姜立東
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