低堿水泥熟料的生產(chǎn)試驗(yàn)研究

前言
　　在砼工程中,水泥中的堿與集料中的活性成分反應(yīng)對(duì)砼的耐久性危害很大。為避免堿集料反應(yīng)的發(fā)生,施工中應(yīng)優(yōu)選低活性集料或低堿水泥。此外,在新型干法水泥生產(chǎn)工藝中,由于堿在預(yù)熱器系統(tǒng)中的內(nèi)循環(huán)及在電除塵、增濕塔系統(tǒng)的外循環(huán),會(huì)增加窯尾系統(tǒng)中堿含量,易造成預(yù)熱器系統(tǒng)的結(jié)皮、堵塞或物料在窯內(nèi)結(jié)蛋。對(duì)熟料質(zhì)量也不利。因此，降低熟料中的堿含量對(duì)水泥的生產(chǎn)和使用都有利。
    生產(chǎn)低堿水泥的前提是生產(chǎn)低堿熟料。新型干法生產(chǎn)線生產(chǎn)低堿熟料的途徑有兩種：旁路放風(fēng)或采用低堿原料配料。其中前者是將窯、預(yù)熱器系統(tǒng)中內(nèi)循環(huán)的堿，在其沒有凝聚前就通過旁路放風(fēng)排出窯系統(tǒng)，同時(shí)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(shè)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(duì)此作一介紹。
　　1 生料配料試驗(yàn)^[2]
    （１） 原料分析。我公司地處黃河流域，原料中堿含量波動(dòng)較大，為適應(yīng)低堿熟料的生產(chǎn)，我們對(duì)各種原料進(jìn)行了配料試驗(yàn)。首先我們對(duì)所選原料進(jìn)行化學(xué)成分分析，根據(jù)生料控制率值進(jìn)行配料理論計(jì)算并配料，用試驗(yàn)小磨制備生料；然后進(jìn)行生料成分分析，與理論計(jì)算成分對(duì)比,并作相應(yīng)的調(diào)整；最后確定所用原料的種類和配比。原料化學(xué)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(jié)果看出，Ｂ、Ｃ方案配料中堿含量接近，且符合低堿熟料ｗ（Ｒ_２Ｏ）＜０．６％的要求其配料方案均可行。但考慮到正常生產(chǎn)采用粉煤灰配料，操作較穩(wěn)定，且屬工業(yè)副產(chǎn)品再利用。而鋁釩土成本較高、質(zhì)量控制難度也大。因此生產(chǎn)試驗(yàn)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(chǎn)試驗(yàn)
    在配料試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們制定了詳細(xì)的生產(chǎn)試驗(yàn)方案，并成立相應(yīng)的責(zé)任小組，從供料、配料、燒成、檢驗(yàn)等各工序進(jìn)行控制。
    （１） 原料控制。由專人負(fù)責(zé)進(jìn)廠原料質(zhì)量控制，以保證所用原料品質(zhì)在可控范圍，且嚴(yán)禁混料。其中重點(diǎn)控制砂巖的堿含量，要求砂巖ｗ（Ｒ_２Ｏ）≤０．８％。 
    （２） 根據(jù)生料配料試驗(yàn)結(jié)果,按Ｃ方案進(jìn)行了為期一周的低堿生料生產(chǎn)。生產(chǎn)中生料磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量稍有下降（約降低４％，主要原因是生料難磨），這期間生產(chǎn)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(qiáng)物料的預(yù)熱，控制物料結(jié)粒，主要操作參數(shù)見表４。其煅燒操作控制與生產(chǎn)普通熟料相比，各級(jí)預(yù)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(xì)小均齊，操作穩(wěn)定，火焰易于控制；但燒結(jié)范圍窄，需勤看火，勤調(diào)整。試生產(chǎn)低堿熟料全分析見表５，物檢結(jié)果見表６。
    （４） 堿量分析。試生產(chǎn)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(duì)煤帶入的ｗ（Ｒ_２Ｏ）值進(jìn)行了分析。煤灰中堿含量：ｗ（K_２Ｏ）＝１．１４％，ｗ(Ｎａ_２Ｏ) ＝０．５４％，ｗ(Ｒ_２Ｏ)＝１．２９％。根據(jù)燒成熱耗推算,熟料實(shí)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(jié)論及經(jīng)驗(yàn)
    由表２和表４知,試生產(chǎn)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(diào)整配料,利用新型干法生產(chǎn)工藝可以生產(chǎn)低堿熟料,進(jìn)而生產(chǎn)符合要求的低堿水泥。通過低堿熟料的試生產(chǎn),有以下幾點(diǎn)體會(huì)：
    （１）應(yīng)加強(qiáng)物料預(yù)熱。因生料中的堿含量降低,相對(duì)減輕了堿含量高造成的預(yù)熱器結(jié)皮堵塞現(xiàn)象,因此可適當(dāng)提高窯尾溫度,以加強(qiáng)物料的預(yù)熱,減輕窯內(nèi)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(duì)減少,物料易燒性發(fā)生變化,會(huì)使燒成溫度提高、熱耗增加。
    （３）分析低堿熟料的實(shí)物質(zhì)量,其物理性能與原正常配料生產(chǎn)的熟料基本相同３ｄ抗壓強(qiáng)度略有下降，估計(jì)與堿含量低有關(guān)。

參考文獻(xiàn)
(１) 陳全德、曹辰等．新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)．北京中國建筑工業(yè)出版社，１９８７－１２
(２) 田耕等．水泥生產(chǎn)與化學(xué)分析技術(shù)．北京中國建材工業(yè)出版社，１９９５－１２