硅酸盐水泥熟料的质量控制

水泥 2013-06-28

提高熟料质量是确保水泥质量的基础，熟料质量的优劣与均匀程度，直接决定水泥质量的好坏与可靠程度。因此，熟料的质量控制是水泥生产质量管理环节中极为重要的一环。

　　提高熟料质量是确保水泥质量的基础，熟料质量的优劣与均匀程度，直接决定水泥质量的好坏与可靠程度。因此，熟料的质量控制是水泥生产质量管理环节中极为重要的一环。水泥熟料的质量控制在不同生产丁艺、煅烧设备条件下也不一样。回转窑生产，除常规化学全分析、物理检验和控制游离氧化钙外，一般还要控制烧成带的温度、窑尾废气温度及各点负压，同时还要控制熟料的堆积密度，有的厂还进行岩相结构的检验和控制；而立窑生产，熟料在出窑后均经破碎处理，除常规控制外，有时也控制其堆积密度。所以，控制项目的多少，应视生产工艺条件具体确定。一般熟料质量控制项目有：熟料化学成分(包括KH、SM、IM三个率值)、烧失量、游离氧化钙、游离氧化镁、安定性以及强度等物理性能。
　　1.熟料的控制指标及检测方法
　　1．1 熟料的化学成分
　　对熟料化学成分的控制，目的在于检验其矿物组成是否符合配料没计的要求，从而判断前道工序的工艺状况和熟料质量，并作为调整前道工序的依据。
　　水泥熟料中各氧化物之间的不同比例，决定着熟料中各种矿物组成的差异，以及由此影响到熟料本身的物理性能特点和其煅烧的难易程度，我国通常用石灰饱和系数(KH值)、硅率(n)和铝率(P)来表示熟料中各氧化物含量之间的关系。熟料的三个率值，应根据各厂原料成分，上艺条件，技术水平以及生产水泥的品种、标号、季节等因素来综合考虑，合理进行选择以保证熟料的质量。一般情况下，生产条件不发生变化。游离氧化钙相同时，熟料强度随KH值和C3S含量增大而提高。当熟料化学成分一定时，其强度随游离氧化钙增加而降低，增大熟料小KH值，熟料中游离氧化钙也会随之上升。所以，对熟料KH值的控制是非常重要的，控制KH值应考虑以下几个方面的因素：
　　1．采用矿化剂尤其是复合矿化剂时，Ktt值可略高些。一般情况下，掺复合矿化剂的册值比单掺时高0．02～0．04，单掺比不掺矿化剂时可高0．01～0．03。
　　2．原料易烧性好，生料质量比较均匀且粗颗粒少时，KH值控制指标可略高，反之应低一些。
　　3．生料n低时，KH值可高些，反之应低些。
　　4．煅烧工艺稳定，操作人员素质好时，KH值可略高，反之应降低。
　　5．夏季生产时KH值可略高于冬季。
　　KH值控制范围为目标值+0．02；湿法回转窑及日产2 000t以上的预分解窑的KH值合格率应≥80％，其他窑型的KH值合格率)70％；KH的标准偏差按回转窑、立窑的不同分别控制在不大于0．020和不大于0．030之内。
　　熟料的n和P值也应合理、稳定，尽量减小波动。一般而言，n和P值的控制范围为目标值+0．10，合格率≥85％。
　　率值合格率和饱和系数标准偏差各窑以日为单位(分班作分析，先以算术平均法求出率值日平均)，按月统计，然后按窑月产量加权计算总平均值。
　　出窑熟料化学成分的测定，应进行连续取样，取样要具有代表性，每天测定一次。
　　2.游离氧化钙
　　2.1游离氧化钙含量
　　游离氧化钙是熟料中没有参加化学反应，而是以游离态存在的氧化钙。熟料在烧成时残留的死烧游离氧化钙水化很慢，要在水泥水化、硬化并形成一定强度后才开始水化，由于体积不均匀膨胀，会致使水泥石强度下降、开裂甚至崩溃，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。通过f-CaO的含量分析，可以对煅烧精况和熟料质量进行判断。
　　立窑水泥熟料中的游离氧化钙主要有下述三种形式：
　　①欠烧游离氧化钙。只存在于经受1100-1 200℃煅烧的牛烧料球中，石灰石分解产生的游离氧化钙叫欠烧游离氧化钙。因其轻烧，结构疏松，遇水很快消解，对水泥石的安定性无大影响。
　　②一次游离氧化钙。已经受烧成温度煅烧，但未化合成熟料矿物，遇水消解缓慢，在硬化的水泥石中，水化成氢氧化钙，体积膨胀达97．9％，严重影响水泥的安定性。正常熟料中形成一次游离氧化钙的主要原因是：生料配料不当，石灰饱和系数过高，熔剂矿物少，生料粒度太粗，或生料均匀性差。
　　③二次游离氧化钙。在还原气氛中，氧化铁被还原为氧化亚铁，如熟料冷却缓慢，则Fe2+促使硅酸三钙分解为硅酸二钙和游离氧化钙。如果包裹在熟料矿物中，则水化十分缓慢。
　　综上所述，影响水泥安定性的主要成分是一次和二次游离氧化钙。为了保证水泥的质量，并判断生料配料和烧成工艺是否适宜，应及时测定熟料中游离氧化钙的含量。
　　从理论上讲，熟料中f-CaO越低越好。因为随着f-CaO含量的增加，熟料强度会明显下降，安定性合格率也会大幅度下降。所以，在确定f-CaO的控制指标时，企业应综合考虑本厂的生产工艺、原燃材料、设备、操作水平等因素，确定一个既经济又合理的指标。
　　熟料中f-CaO含量是水泥生产中较难控制而又对水泥质量影响很大的因素。在生产中造成f-CaO含量高有诸多原因：
　　(1)配料不当，KH过高；
　　(2)煤与生料配比不均匀、不准确，煤质波动大或煤粒过粗；
　　(3)窑生料Tcaco．合格率太低或生料过粗，窑内煅烧不完全
　　(4)热工制度不稳定，卸料太快或偏火漏生
　　(5)料冷却慢，产生二次f-CaO。如熟料出窑时f-CaO含量过高，安定性不合格，可采取以下措施尽可能减小f-CaO对强度和安定性的影响：
　　(1)熟料出窑时喷洒少量水；
　　(2)加入少量的高活性混合材制备水泥；
　　(3)调整水泥的粉磨细度；
　　(4)适当延长熟料的堆放时间

编辑：姜立东

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