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高硫生料對煅燒及水泥強(qiáng)度的影響

2007-06-18 00:00

1　問題的提出

　　很長一段時間，我廠熟料中C3S含量偏低，熟料和水泥早期強(qiáng)度均不理想。熟料在燒成過程中結(jié)窯、煉邊現(xiàn)象也非常嚴(yán)重。立窯燒燒停停，產(chǎn)量很低。

2　原因分析

　　我廠采用的是煤矸石全代粘土的生料配制方案，煤矸石的含硫量較高，且化學(xué)成分及熱值波動較大；燒成用煤屬高硫煤。因此，生料化學(xué)成分難控制，熟料含硫量高。我們采用固定煤矸石、煤炭、石灰石等幾種主要原燃材料的基地、進(jìn)烘干機(jī)前的料場預(yù)均化以及多庫搭配等手段解決原燃材料成分和熱值波動等問題。雖然有一定效果，但問題最終未根本解決。為此，我們將思路集中在傳統(tǒng)的配料方案上。
　　

1)由于生料中硫的含量較高，在熟料燒成過程中硫?qū)Z取部分CaO生成CaSO4，而飽和系數(shù)控制在0.93±0.01，這使CaO的配入量相對較少。
　　

2)生料中熔劑成分配量較高，熟料熱耗按5016kJ/kg配制，再加上SO3的礦化作用，致使燒成過程中液相量過高，熟料中致密性死燒料塊過多，立窯中部通風(fēng)受阻，還原氣氛嚴(yán)重。
　　

3)配煤過多，煤燃燒時間拉長，熟料冷卻不好，特別是致密性大塊熟料。

3　調(diào)整配方

　　我們將三個率值設(shè)計(jì)為:
　　KH:0.98±0.01；n:2.1±0.1；P:1.2±0.1。
　　原燃材料、生料化學(xué)成分分析見表1、表2。

表1 原燃材料化學(xué)及工業(yè)分析
　 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO St,ad A ad Qnet,ad/(kJ/kg)
石灰石 41.71 1.08 0.04 0.28 53.27 　 　
煤 　 56.67 12.32 15.03 9.57 1.23 5.83 24.39 28 411
煤矸石 　 54.03 19.31 14.32 10.48 0.60 7.96 75.68 4 719
黃砂 2.39 83.10 5.47 2.41 3.67 　 　
表2 生料、熟料化學(xué)成分及礦物組成
　 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO C3S C2S C3A C4AF KH n P
生料 40.1 12.54 3.14 2.58 40.62 　 　 0.98 2.19 1.22
熟料 － 20.90 5.24 4.30 67.70 66.8 9.5 6.6 13.1 　

　　新設(shè)計(jì)方案于1997年8月中旬正式實(shí)施。生料磨出后，我們在生產(chǎn)現(xiàn)場取樣與過去生料進(jìn)行了對比分析，見表3～5。我廠生料SO3含量多在2.6%～3.0%之間。

表3 調(diào)整前后生料全分析率值
　 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO KH n P
調(diào)整前 40.04 12.48 3.64 2.75 38.86 0.91 1.95 1.32
調(diào)整后 38.48 12.86 2.83 2.77 41.41 0.99 2.30 1.02
表4 調(diào)整前后熟料化學(xué)成分及礦物組成
時間 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO fCaO C3S C2S C3A C4AF KH n P
調(diào)整前 4.78 19.48 5.39 4.38 60.60 4.9 36.27 28.48 6.90 13.32 0.92 1.99 1.23
調(diào)整后 1.12 20.62 4.57 5.01 65.31 4.6 52.50 19.51 3.61 15.23 0.97 2.15 0.91
表5 調(diào)整前后熟料主要物理性能對比
篩余/% 凝結(jié)時間/(h:min) 抗折強(qiáng)度/MPa 抗壓強(qiáng)度/MPa
初凝 終凝 1d 3d 28d 1d 3d 28d
調(diào)整前 4.8 1：05 2：05 4.0 5.5 8.9 15.6 27.3 57.9
調(diào)整后 7.0 1：50 2：50 4.6 6.4 9.6 20.3 36.5 60.6

　　從前述各表數(shù)據(jù)看，我們將飽和比作了較大幅度提高，礦物組成也相應(yīng)發(fā)生了很大變化，液相量有所降低，熟料的1d、3d強(qiáng)度有了明顯的提高。

4　外摻石膏對水泥強(qiáng)度的影響

　　在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)熟料中帶入的SO3在水泥水化過程中有惰性作用，對促進(jìn)水泥各齡期強(qiáng)度的發(fā)揮有一定影響。于是，在實(shí)際生產(chǎn)中外摻少許石膏，其結(jié)果見表6。

表6 外摻對比試驗(yàn)
試樣編號 配方/% 比表面積
/(m2/kg) 		安定性 凝結(jié)時間
/(h:min) 		抗折強(qiáng)度
/MPa 		抗壓強(qiáng)度
/MPa
熟料 沸騰爐渣 石灰石 石膏 硬石膏 激發(fā)劑 初凝 終凝 1d 3d 28d 1d 3d 28d
J－1 98.5 　 1.5 　 306.1 合格 0:57 1:27 3.4 5.6 10.0 15.7 28.4 65.0
J－2 83.5 15 　 1.5 318.6 合格 0:59 1:32 4.1 6.6 10.5 15.1 33.1 64.4
J－3 83.5 15 　 1.5 　 306.1 合格 0:57 1:34 3.8 6.6 10.3 17.1 32.8 63.6
J－4 83.5 15 　 1.5 　 304.0 合格 0:50 1:36 3.9 5.8 10.2 17.4 31.5 64.0
J－5 90 　 10 　 324.7 合格 0:55 1:58 3.2 5.8 10.4 14.3 29.4 65.0

　　從表6數(shù)據(jù)看(我廠抗折強(qiáng)度數(shù)據(jù)與省質(zhì)檢站數(shù)據(jù)對比偏高)，在水泥中外摻1%～1.5%的石膏比不摻效果要好得多。盡管在水泥中外摻了活性較差的沸騰爐渣15%，其強(qiáng)度發(fā)揮也很理想。

5　結(jié)論

1)從我廠生產(chǎn)實(shí)踐證明，煅燒高硫生料把飽和比提高到0.95～0.98較為適合。同時，要注意適當(dāng)降低熔劑礦物含量，這對提高熟料產(chǎn)質(zhì)量有好處。
　　

2)熟料中帶入的SO3，由于多種原因，在水泥水化過程中作用不是十分積極。從我廠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出:高硫熟料在水泥粉磨時外摻少許石膏，會對水泥強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度的提高產(chǎn)生積極作用。不過，由于熟料中SO3含量已經(jīng)很高，在外摻石膏時需特別慎重，以防SO3超標(biāo)。

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