最新化学分析确定熟料强度的探讨

化学分析确定熟料强

度的探讨

化学分析确定熟料强度的探讨

水泥质量高低的主要表征是水泥强度,而水泥强度主要是由熟料矿物组成决定的。通常我们对熟料强度检验是将熟料粉磨至一定的细度,然后成型养护28d,进行强度破型,即从粉磨熟料到28d强度破型至少需要28d的时间。因此,本文试图从当天熟料化学分析结果预测28d强度,从而及时调整工艺参数,进一步提高熟料质量。

1 熟料强度试验存在的问题

(1)在水泥企业中,本月熟料强度要等到下一个月才能检验完毕,报出数据。如果根据此结果再去调整生产中的工艺参数,显然是不符合实际。

(2)熟料强度的检验结果受系统误差与偶然误差的影响,波动范围很大。例如某厂熟料28d 抗压强度绝对值55.0MPa,根据“水泥企业质量管理规程”,允许抗压强度试验误差为同一试验室≤5%(相对误差),那么这厂熟料强度的检验结果52.25～57.75MPa都在误差允许范围之内。如果以523号或577号熟料强度来反应该厂熟料质量水平,那么将会使结果差距过大。

(3)小磨粉磨过程中比表面积和细度决定的颗粒级配也不相同,必然使熟料强度变化较大,并且小磨试验与大磨生产并非线性对应关系。

2 熟料化学分析决定熟料强度的因素

2.1 熟料强度的高低主要由熟料矿物组成所决定

熟料单矿物28d强度见表1。

表1 熟料单矿物28d强度

根据熟料分析,C 3S 占绝对强度的64.58%,不论从强度的绝对值还是强度增进率来分析,C 3S 是四种矿物中最重要的矿物。增加C 3S 的比例,等同于提高熟料强度。

2.2 分析决定C 3S 含量的主要因素

熟料C 3S 含量主要由KH -、n 、Loss 、fCaO 等因素决定。

KH -表示熟料中C 3S 与C 2S 百分含量的比例。KH -愈大,C 3S 百分含量愈大,熟料强度愈高,但KH -过大,熟料煅烧困难,fCaO 增加,反而影响熟料强度。

Loss 是衡量熟料质量的一个重要指标。Loss 高,表明窑内化学反应不完全,有部分C 3S 没有形成;Loss 低,表明煅烧反应完全,C 3S 含量高,熟料强度高。

fCaO 是熟料中有害成分,fCaO 愈高,表明熟料中CaO 与SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3反应不完全,C 3S 生成量减少,熟料强度低;反之,fCaO 愈低,C 3S 生成量增加,熟料强度愈高。

n 表示熟料中溶质与溶剂矿物的比例,n 值高,则溶质矿物增加,C 3S 含量相应增加,熟料强度提高。

因此,熟料中KH -、n 与熟料强度成正比,Loss 、fCaO 与熟料强度成反比,这些指标的高低,都直接决定了熟料强度的高低。

3 各影响因素与熟料强度的相关性

根据KH -、n 、Loss 、fCaO 对熟料强度的影响,经过大量的实验、数理统计、强度的二次回归方程,整理、分析,确定了各因素与熟料强度的对应公式如下:

R28=

100

'

Σ（59KH -+5.9n ）-1.5loss-0.9fCaO Σ′=Σ-Loss

式中:R 28———熟料28d 抗压强度;

Σ———熟料中CaO 、SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3四种化学成分之和; KH -———熟料扣除fCaO 后的饱和比。

以我厂1995年3～10月的生产数据列来验证公式的可行性和实用性(见表2)。

表2 1995年3～10月熟料分析

从表2中可以看出,7月份熟料R28计算值与强度实测值的相对误差高达4.97%,但是仍然小于相对误差5%的要求。因此,公式有较好的可行性和实用性。

4 分析公式的误差范围

以某立窑厂熟料为例,其化学成分见表3。

表3 熟料化学成分(%)及率值

根据熟料强度公式计算熟料强度为56.6MPa。

化学分析允许误差见表4。

表4 化学分析允许误差(%)

熟料强度最高值(高KH-,低Loss,低fCaO),即取CaO上限值,其它成分下限值,为熟料强度上限值;反之,CaO取下限值,其它成分取上限值,熟料强度为下限值。化学成分见表5。

表5 熟料的化学分析(%)及率值

通过计算,熟料强度下限极差R-=1.8MPa,相对误差3.18%;熟料强度上限极差R+=1.9MPa,相对误差3.36%。

由上述熟料分析所能引起的最大误差≤±3.5%,小于熟料28d强度检验误差±5%的要求,能起到指导生产的作用。

5 结论

用熟料分析率值强度公式所计算出的熟料强度具有速度快、误差小、便于直接指导生产,充分发挥熟料分析的作用,提高水泥熟料质量;另一方面,此公式也为水泥生产厂家综合确定KH-、fCaO、n、Loss提供一些线索,使熟料的工艺参数更为合理,可以进一步加强熟料质量、窑的台时产量、经济效益三者的平衡。

本公式的不足之处是由多组实验、数据总结出来的回归公式,适用范围仅限于硅酸盐水泥熟料。但是此公式可以直接应用于生产,计算出的熟料强度可以全面反映熟料质量。