低碱水泥熟料的生产试验研究

水泥 2006-03-29

前言
　　在砼工程中,水泥中的碱与集料中的活性成分反应对砼的耐久性危害很大。为避免碱集料反应的发生,施工中应优选低活性集料或低碱水泥。此外,在新型干法水泥生产工艺中,由于碱在预热器系统中的内循环及在电除尘、增湿塔系统的外循环,会增加窑尾系统中碱含量,易造成预热器系统的结皮、堵塞或物料在窑内结蛋。对熟料质量也不利。因此，降低熟料中的碱含量对水泥的生产和使用都有利。
    生产低碱水泥的前提是生产低碱熟料。新型干法生产线生产低碱熟料的途径有两种：旁路放风或采用低碱原料配料。其中前者是将窑、预热器系统中内循环的碱，在其没有凝聚前就通过旁路放风排出窑系统，同时避免电除尘、增湿塔系统收下的富含碱成分的飞灰入窑，以减少窑系统总的碱含量 ^[１]。但此方法另需设备投资,且熟料热耗高,收集下来的富含碱、氯、硫的物料难以处理。为此我们采用低碱原料配料这一途径，本文对此作一介绍。
　　1 生料配料试验^[2]
    （１）原料分析。我公司地处黄河流域，原料中碱含量波动较大，为适应低碱熟料的生产，我们对各种原料进行了配料试验。首先我们对所选原料进行化学成分分析，根据生料控制率值进行配料理论计算并配料，用试验小磨制备生料；然后进行生料成分分析，与理论计算成分对比,并作相应的调整；最后确定所用原料的种类和配比。原料化学组成见表１。
    （２）原料配比。原料配比及生、熟料中的理论碱含量见表２。
    （３）配料方案确定。从以上配料结果看出，Ｂ、Ｃ方案配料中碱含量接近，且符合低碱熟料ｗ（Ｒ_２Ｏ）＜０．６％的要求其配料方案均可行。但考虑到正常生产采用粉煤灰配料，操作较稳定，且属工业副产品再利用。而铝钒土成本较高、质量控制难度也大。因此生产试验采用了Ｃ方案。其具体方案为：
生料率值：ＫＨ＝０．９８ ＳＭ＝２．３ ＩＭ＝１．５；
生料配比：石灰石:粉煤灰:铁矿石:砂岩＝８０．４６:４．２６:３．０９:１２．１９
2 生产试验
    在配料试验的基础上，我们制定了详细的生产试验方案，并成立相应的责任小组，从供料、配料、烧成、检验等各工序进行控制。
    （１）原料控制。由专人负责进厂原料质量控制，以保证所用原料品质在可控范围，且严禁混料。其中重点控制砂岩的碱含量，要求砂岩ｗ（Ｒ_２Ｏ）≤０．８％。
    （２）根据生料配料试验结果,按Ｃ方案进行了为期一周的低碱生料生产。生产中生料磨台时产量稍有下降（约降低４％，主要原因是生料难磨），这期间生产的生料成分平均见表３。
    （３）熟料烧成。在低碱熟料烧成过程中，需加强物料的预热，控制物料结粒，主要操作参数见表４。其煅烧操作控制与生产普通熟料相比，各级预热器的出口温度约高１５℃；熟料烧成热耗约高５％～８％；烧成熟料细小均齐，操作稳定，火焰易于控制；但烧结范围窄，需勤看火，勤调整。试生产低碱熟料全分析见表５，物检结果见表６。
    （４）碱量分析。试生产的低碱熟料中碱含量（０．４８％）略高于按Ｃ方案推算出的熟料碱含量（０．４６％）。为查找原因，我们对煤带入的ｗ（Ｒ_２Ｏ）值进行了分析。煤灰中碱含量：ｗ（K_２Ｏ）＝１．１４％，ｗ(Ｎａ_２Ｏ) ＝０．５４％，ｗ(Ｒ_２Ｏ)＝１．２９％。根据烧成热耗推算,熟料实际煤耗为０．１４０ｋｇ/ｋｇ，煤的灰分２０％，则煤粉带入熟料的碱含量为０．０３６％（１．２９％×０．１４０×２０％）。所以煅烧低碱熟料中的碱含量为：０．４６％×０．９７２＋１．２９％×０．０２８＝０．４８３％。
4 结论及经验
    由表２和表４知,试生产的低碱熟料的碱含量（０．４８％）比正常熟料的碱含量（０．６７％）降低了２８％。说明通过选择原料、调整配料,利用新型干法生产工艺可以生产低碱熟料,进而生产符合要求的低碱水泥。通过低碱熟料的试生产,有以下几点体会：
    （１）应加强物料预热。因生料中的碱含量降低,相对减轻了碱含量高造成的预热器结皮堵塞现象,因此可适当提高窑尾温度,以加强物料的预热,减轻窑内煅烧压力。
    （２）碱含量的降低使熟料烧成过程中的液相量相对减少,物料易烧性发生变化,会使烧成温度提高、热耗增加。
    （３）分析低碱熟料的实物质量,其物理性能与原正常配料生产的熟料基本相同３ｄ抗压强度略有下降，估计与碱含量低有关。

参考文献
(１) 陈全德、曹辰等．新型干法水泥生产技术．北京中国建筑工业出版社，１９８７－１２
(２) 田耕等．水泥生产与化学分析技术．北京中国建材工业出版社，１９９５－１２

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