低堿水泥熟料的生產試驗研究
在砼工程中,水泥中的堿與集料中的活性成分反應對砼的耐久性危害很大。為避免堿集料反應的發(fā)生,施工中應優(yōu)選低活性集料或低堿水泥。此外,在新型干法水泥生產工藝中,由于堿在預熱器系統(tǒng)中的內循環(huán)及在電除塵、增濕塔系統(tǒng)的外循環(huán),會增加窯尾系統(tǒng)中堿含量,易造成預熱器系統(tǒng)的結皮、堵塞或物料在窯內結蛋。對熟料質量也不利。因此,降低熟料中的堿含量對水泥的生產和使用都有利。
生產低堿水泥的前提是生產低堿熟料。新型干法生產線生產低堿熟料的途徑有兩種:旁路放風或采用低堿原料配料。其中前者是將窯、預熱器系統(tǒng)中內循環(huán)的堿,在其沒有凝聚前就通過旁路放風排出窯系統(tǒng),同時避免電除塵、增濕塔系統(tǒng)收下的富含堿成分的飛灰入窯,以減少窯系統(tǒng)總的堿含量 [1]。但此方法另需設備投資,且熟料熱耗高,收集下來的富含堿、氯、硫的物料難以處理。為此我們采用低堿原料配料這一途徑,本文對此作一介紹。
1 生料配料試驗[2]
(1) 原料分析。我公司地處黃河流域,原料中堿含量波動較大,為適應低堿熟料的生產,我們對各種原料進行了配料試驗。首先我們對所選原料進行化學成分分析,根據(jù)生料控制率值進行配料理論計算并配料,用試驗小磨制備生料;然后進行生料成分分析,與理論計算成分對比,并作相應的調整;最后確定所用原料的種類和配比。原料化學組成見表1。
(2) 原料配比。原料配比及生、熟料中的理論堿含量見表2。
(3) 配料方案確定。從以上配料結果看出,B、C方案配料中堿含量接近,且符合低堿熟料w(R2O)<0.6%的要求其配料方案均可行。但考慮到正常生產采用粉煤灰配料,操作較穩(wěn)定,且屬工業(yè)副產品再利用。而鋁釩土成本較高、質量控制難度也大。因此生產試驗采用了C方案。其具體方案為:
生料率值:KH=0.98 SM=2.3 IM=1.5;
生料配比:石灰石:粉煤灰:鐵礦石:砂巖=80.46:4.26:3.09:12.19
2 生產試驗
在配料試驗的基礎上,我們制定了詳細的生產試驗方案,并成立相應的責任小組,從供料、配料、燒成、檢驗等各工序進行控制。
(1) 原料控制。由專人負責進廠原料質量控制,以保證所用原料品質在可控范圍,且嚴禁混料。其中重點控制砂巖的堿含量,要求砂巖w(R2O)≤0.8%。
(2) 根據(jù)生料配料試驗結果,按C方案進行了為期一周的低堿生料生產。生產中生料磨臺時產量稍有下降(約降低4%,主要原因是生料難磨),這期間生產的生料成分平均見表3。
(3) 熟料燒成。在低堿熟料燒成過程中,需加強物料的預熱,控制物料結粒,主要操作參數(shù)見表4。其煅燒操作控制與生產普通熟料相比,各級預熱器的出口溫度約高15℃;熟料燒成熱耗約高5%~8%;燒成熟料細小均齊,操作穩(wěn)定,火焰易于控制;但燒結范圍窄,需勤看火,勤調整。試生產低堿熟料全分析見表5,物檢結果見表6。
(4) 堿量分析。試生產的低堿熟料中堿含量(0.48%)略高于按C方案推算出的熟料堿含量(0.46%)。為查找原因,我們對煤帶入的w(R2O)值進行了分析。煤灰中堿含量:w(K2O)=1.14%,w(Na2O) =0.54%,w(R2O)=1.29%。根據(jù)燒成熱耗推算,熟料實際煤耗為0.140 kg/kg,煤的灰分20%,則煤粉帶入熟料的堿含量為0.036%(1.29%×0.140×20%)。所以煅燒低堿熟料中的堿含量為:0.46%×0.972+1.29%×0.028=0.483%。
4 結論及經驗
由表2和表4知,試生產的低堿熟料的堿含量(0.48%)比正常熟料的堿含量(0.67%)降低了28%。說明通過選擇原料、調整配料,利用新型干法生產工藝可以生產低堿熟料,進而生產符合要求的低堿水泥。通過低堿熟料的試生產,有以下幾點體會:
(1)應加強物料預熱。因生料中的堿含量降低,相對減輕了堿含量高造成的預熱器結皮堵塞現(xiàn)象,因此可適當提高窯尾溫度,以加強物料的預熱,減輕窯內煅燒壓力。
(2)堿含量的降低使熟料燒成過程中的液相量相對減少,物料易燒性發(fā)生變化,會使燒成溫度提高、熱耗增加。
(3)分析低堿熟料的實物質量,其物理性能與原正常配料生產的熟料基本相同3d抗壓強度略有下降,估計與堿含量低有關。
參考文獻
(1) 陳全德、曹辰等.新型干法水泥生產技術.北京中國建筑工業(yè)出版社,1987-12
(2) 田耕等.水泥生產與化學分析技術.北京中國建材工業(yè)出版社,1995-12
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