硅酸盐水泥熟料的质量控制
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硅酸盐水泥熟料的质量控制
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。
10.1 熟料的控制指标及检测方法
10.1.1 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。
10.1.2游离氧化钙
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;