調(diào)整熟料硫堿比改善水泥流變性

  摘要：因熟料硫堿比下降而導(dǎo)致熟料和出磨水泥流變性的聚變，后通過在生料配料中引入磷石膏實施五組分配料，較好地解決了因硫堿比變化導(dǎo)致的水泥流變性惡化問題。本文對此進(jìn)行總結(jié)，供相關(guān)廠家參考。

  該公司現(xiàn)有兩條4500t／d熟料生產(chǎn)線，水泥年產(chǎn)能為200萬t。近年來，隨著商品混凝土的迅速發(fā)展，散裝水泥需求加大，因此我公司將42．5級散裝普通硅酸鹽水泥作為公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。由于各種混凝土外加劑在商品混凝土行業(yè)的普遍應(yīng)用，對水泥與外加劑相容性提出了更高的要求。熟料硫堿比是影響水泥流變性的一個重要因素，我公司2012年8月就出現(xiàn)因熟料硫堿比下降而導(dǎo)致熟料和出磨水泥流變性的聚變，后通過在生料配料中引入磷石膏實施五組分配料，較好地解決了因硫堿比變化導(dǎo)致的水泥流變性惡化問題。本文對此進(jìn)行總結(jié)，供相關(guān)廠家參考。

  1  問題的描述

  為了保證水泥與外加劑具有良好的相容性，該公司一直將出窯熟料、出磨水泥、出廠水泥的凈漿流動度檢驗作為例行控制項目進(jìn)行檢測，依此及時發(fā)現(xiàn)水泥與外加劑適應(yīng)性的變化，及時進(jìn)行原因分析并采取相應(yīng)的對策。其中：熟料凈漿流動度檢驗用樣品采用控制組留取的顆粒熟料日綜合樣，用化驗室統(tǒng)一小磨按GB／T 21372--2008《硅酸鹽水泥熟料》標(biāo)準(zhǔn)方法磨制；凈漿流動度檢驗方法按GB／T8077一1987《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。檢測樣水灰比采用0. 29；外加劑采用萘系液體外加劑，摻量2.5％。從2012年8月25日起，在進(jìn)行熟料凈漿流動度檢驗時發(fā)現(xiàn)，熟料凈漿流動度連續(xù)出現(xiàn)初始流動度降低、60min經(jīng)時流動度為o、經(jīng)時流動度損失變大的情況(見表1)。出磨水泥凈漿流動度也發(fā)生了同樣趨勢的變化，見表2。

  由表1和表2數(shù)據(jù)可見，出窯熟料、出磨水泥的流變性均同步出現(xiàn)變差趨勢，所不同的是出磨水泥變差的程度有所減緩，這是由于出窯熟料在磨制水泥前進(jìn)行均化引起峰值降低、波動值減小的緣故。

  2  原因分析

  從出窯熟料、出磨水泥凈漿流動度的數(shù)據(jù)變化可以判定，出磨水泥流變性變差的直接原因是出窯熟料的流變性變差導(dǎo)致。為了排查出窯熟料流變性變差的原因，對變化前后熟料成分等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。在熟料率值、燒成煅燒狀態(tài)均未發(fā)生變化的情況下，分析發(fā)現(xiàn)熟料中的硫堿比發(fā)生了明顯的變化，見表3。

  從表3的數(shù)據(jù)可以看出，出窯熟料中的堿含量變化不大，w(SO₃)含量降低了0.23%，引起熟料硫堿比降低了0.23。該公司其它材料均為定點進(jìn)廠，含硫量一般變化不大，只有原煤礦點變更較為頻繁。對進(jìn)廠原煤進(jìn)行了排查發(fā)現(xiàn)，從8月21日起進(jìn)廠原煤全硫量開始明顯降低。8月1日至8月20日，進(jìn)廠原煤平均全硫量為1.34％，8月21日至8月30日進(jìn)廠原煤平均全硫量為0．48％，降低了0．86％。經(jīng)和供應(yīng)商聯(lián)系了解，從8月21日起開始大量從榆林陽光公司采購原煤。8月21日至8月30日共進(jìn)廠原煤10955．68t，其中從榆林陽光公司采購的原煤為9 362.12t，占總進(jìn)廠數(shù)量的85.45％。由于原煤全硫量的降低引起了熟料中w(SO3)含量的降低。

[Page]

  據(jù)資料Ill介紹：當(dāng)生料中存在一定數(shù)量的硫時，煅燒時堿優(yōu)先與硫化合成硫酸堿，多余的堿則和熟料礦物反應(yīng)生成含堿礦物固溶體。因此硫的適量存在可以有效抑制堿的不利影響，可使得更多的堿化合為硫酸堿而減少含堿礦物固熔體量，從而降低了水泥初期的水化速度；同時，適量硫的存在會增加高溫液相量且能降低液相黏度，使熟料礦物結(jié)晶程度高、缺陷少，發(fā)育完善，從而有利于改善水泥漿體的流變性。但當(dāng)熟料中硫含量不足時，生成的含堿礦物固熔體越多。這些含堿礦物固熔體初期水化速度很快，加水后在短時間就能產(chǎn)生大量的水化產(chǎn)物，這些水化產(chǎn)物相互搭接，增大了漿體的剪切應(yīng)力和塑性黏度，導(dǎo)致水泥漿體流變性變差；另由于硫量的不足，物料中的堿量相對就高，而煅燒過程中高溫液相的黏度與堿含量成正相關(guān)關(guān)系，因此其液相黏度大使得礦物晶體生長困難，形成顆粒細(xì)小、缺陷多的小晶體。這種礦物水化很快，也使得水泥漿體的流變性變差。

  3  采取的措施

  國外某水泥廠通過改變熟料硫堿比，發(fā)現(xiàn)隨著熟料硫堿比的增加，砂漿初始流動度和經(jīng)時流動度均加大，對經(jīng)時流動度的影響更明顯m，。據(jù)此并借鑒他廠的經(jīng)驗，我們采取了相關(guān)的技術(shù)措施，通過調(diào)整熟料硫堿比等措施，使問題得以解決，具體措施如下。

  （1）調(diào)整進(jìn)廠原煤全硫量內(nèi)控指標(biāo)，將進(jìn)廠原煤全硫量指標(biāo)由≤1.0%提高至1.5%~2.5%。但綜合原煤的發(fā)熱量、采購成本、高硫煤采購渠道受限等因素，要持續(xù)實現(xiàn)提高原煤全硫量滿足提高后指標(biāo)要求有較大難度。

  （2）在措施(1)難以持續(xù)實現(xiàn)的情況下，筆者從8月31日起，采取在生料配料中增加磷石膏，即采用五組分配料生產(chǎn)。其中所用磷石膏性狀為經(jīng)飽和石灰水中和后成球、烘干后的球狀物，加入方式為將磷石膏和銅礦渣用裝載機按一定比例進(jìn)行預(yù)配后入銅礦渣庫。磷石膏化學(xué)成分見表4，摻加磷石膏前后原料配比對比見表5，熟料硫減比指標(biāo)見表3。

  加入磷石膏之后，熟料中硫堿比得以提高，熟料及水泥凈漿流動度有了明顯改善，出磨水泥凈漿流動度正常，見表6。

  另采用磷石膏配料后，由于熟料中硫的提高，熟料中的堿和硫化合為硫酸堿進(jìn)入熟料中，從而減少了堿在窯內(nèi)的揮發(fā)和在窯尾系統(tǒng)的循環(huán)富集，改善了窯系統(tǒng)結(jié)皮狀態(tài)，結(jié)皮量減少、結(jié)皮質(zhì)地疏松。

  4   結(jié) 語

  （1）該公司因受進(jìn)廠原煤的制約，引起熟料硫堿比失調(diào)并導(dǎo)致熟料和出磨水泥凈漿流動度惡化的狀況，通過在生料配料中引人磷石膏組分后，有效地改善了熟料的硫堿比，使問題得到了很好的解決。但摻加磷石膏后，經(jīng)測算會引起生料配料成本上升0.66元／t；另因無單獨的磷石膏配料庫和計量秤，采用與銅礦渣按一定比例預(yù)配混合的方式摻加磷石膏時，易由于混合不均勻而引起生料中Fe₂O₃，含量的波動。

  （2）采用磷石膏五組份配料生產(chǎn)后，一定要密切關(guān)注熟料硫堿比的變化，根據(jù)熟料硫堿比及進(jìn)廠原煤的全硫量及時調(diào)整磷石膏預(yù)配比例。我公司目前熟料硫堿比控制值為0.65～1.00，熟料和出磨水泥的凈漿流動度正常。

  [1]喬麗娜，宓振軍，喬立軍，等．熟料硫堿比對水泥凈漿流變性的影響【J】.水泥，2007，(1)：4—7．

  [2]張大康．水泥與減水劑相容性控制方法【J】．水泥，2008，(3)：11-17