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熟料fCaO的影响因素及控制

   编辑:文武  邮箱:info@mortar.cn
2017-06-05 12:46:52 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要: 影响fCaO的因素主要有入窑生料均匀性、熟料率值、熟料矿物形态、水泥细度和窑操作等。熟料中少量的fCaO,可以激发粉煤灰、火山灰和矿渣等混合材的活性,改善水泥凝结硬化后的干缩性能;过量的fCaO,会影响水泥的安定性。制

 影响fCaO的因素主要有入窑生料均匀性、熟料率值、熟料矿物形态、水泥细度和窑操作等。熟料中少量的fCaO,可以激发粉煤灰、火山灰和矿渣等混合材的活性,改善水泥凝结硬化后的干缩性能;过量的fCaO,会影响水泥的安定性。制定熟料fCaO的生产控制指标,不但要考虑控制上限,也要考虑控制下限。笔者和辽西渤海水泥有限公司的技术人员一起进行了这方面的生产试验及实践,并取得了较好的效果。

1 影响熟料fCaO的主要因素
1.1 入窑生料的均匀性
  入窑生料的某组分(尤其是CaO)含量波动较大,容易造成生料易烧性系数的变化,影响熟料fCaO的含量。表1是易烧性系数改变量和熟料fCaO含量之间关系的生产对比试验结果。
表1 易烧性系数改变量和熟料fCaO含量对应关系
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  由表1可知,当易烧性系数改变量ΔK<1.6时,生料的易烧性变化比较小,熟料fCaO含量<1.40%;当ΔK达到2.0时,生料的易烧性明显变差,熟料 fCaO含量>1.50%;当ΔK达到3.0时,生料的易烧性变得极差,熟料fCaO含量>2.00%。
  为稳定入窑生料的均匀性,采取如下技术措施:
  1) 控制熟料率值的标准偏差:KH≤0.02;IM≤0.1;SM≤0.1。
  2) 保证入窑生料的均化时间≥30min。
1.2 熟料率值
1.2.1 硅率的影响
  熟料的硅率高,表明硅酸盐矿物含量多,熟料的强度高,但生料的易烧性差,熔剂矿物含量少,熟料的液相量少,烧成反应不完全,熟料fCaO的含量容易偏高;硅率低,生料易烧性相对变好,熔剂矿物含量高,熟料的液相量多,烧成反应完全,熟料fCaO的含量低,但硅酸盐矿物含量少,熟料强度低。
1.2.2 铝率的影响
  熟料的铝率高,熟料中的C3A含量高,C4AF含量降低,熟料液相黏度大,不利于烧成反应,熟料fCaO含量容易偏高,但熟料的早期强度高;熟料铝率低,熟料中的C3A含量低,C4AF含量提高,熟料液相黏度小,有利于烧成反应,熟料fCaO的含量容易控制,但熟料的早期强度低。熟料铝率过低,窑内烧结范围变窄,熟料容易结大块,窑内甚至结后圈,影响熟料的煅烧,熟料fCaO的含量容易偏高。
1.2.3 饱和比的影响
  熟料KH高,硅酸盐矿物含量高,熟料强度高,但生料易烧性差,煅烧困难,单位熟料热耗高, fCaO的含量容易偏高;熟料KH低,生料易烧性好,熟料煅烧容易,fCaO的含量容易控制。
1.2.4 合理的熟料率值
  根据熟料的物理及化学检测结果,选择150组强度≥60MPa、fCaO≤1.5%的试样,分别求出熟料三个率值的平均值,再考虑率值的标准偏差,其结果是:KH=0.90±0.02;IM=1.6±0.1;SM=2.6±0.1。
1.3 熟料矿物形态
  优质熟料的岩相分析显示,晶体微观结构比较细小,发育完好,分布均匀,没有包裹和溶蚀现象,A矿尺寸在30~50μm, B矿尺寸在20~30μm。生料颗粒粗大,不能完全发生烧成反应,这时形成的fCaO呈圆形,粒径较大,而且成堆聚集,形成矿巢结构分布;生料饱和比过高、硅率过低时形成的fCaO呈圆粒状,分布于A矿和B矿之间,或包裹于A矿中间;熟料高温慢冷分解形成的fCaO粒径极其细小,呈蠕虫状结构分布;A矿含量多、B矿含量少的区域,fCaO含量相对少,fCaO只是分布在A矿周围。为使熟料中的fCaO含量≤1.5%,控制 A矿含量大约在60%,B矿含量大约在20%。
1.4 水泥细度
  水泥细度越细,水泥中fCaO分布越均匀,发生水化反应的速率越快,并且反应程度越完全,引起水泥安定性不良的危害越小。表2是辽西渤海水泥有限公司使用fCaO含量达到3.0%的熟料生产P·F42.5水泥进行的水泥细度和fCaO消解速率关系的生产对比试验结果。
表2 水泥细度和fCaO消解速率对应关系
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  由表2可知,在fCaO含量相同的条件下,水泥的细度越细,fCaO的消解反应速率越大,消解相同含量的fCaO,需要存放的时间就越短。
1.5 煅烧操作
  提高煅烧温度,熟料的液相量增多、黏度降低,有利于降低熟料fCaO含量;增加火焰的长度,延长熟料在烧成带的停留时间,有利于降低熟料fCaO含量;提高入窑生料的分解率,有利于熟料的煅烧反应;提高窑的转速,增加物料在窑内的翻滚次数,有利于物料的吸热反应。所以预分解窑一般控制入窑生料的分解率≥95%,窑的快转率≥90%。
2 熟料fCaO过低的不利影响
  过低控制熟料fCaO含量,就要增加烧成带的热力强度,不但损伤烧成带的窑皮,影响耐火砖的使用寿命,而且增加熟料煤耗。fCaO过低的熟料往往呈“过烧、死烧”状态,其易磨性较正常熟料降低很多,使用这种熟料磨制水泥,粉磨分步电耗明显增加。表3是熟料fCaO含量与熟料标准煤耗、水泥分步电耗之间关系的对比试验结果。
表3 熟料fCaO含量与标准煤耗、水泥分步电耗的对应关系
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  分别求表3中的前3个试样、中间3个试样、最后3个试样的项目内容平均值,其结果如表4所示。
表4 平均试样的熟料fCaO含量与标准煤耗、水泥分步电耗的对应关系
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  由表4可知,fCaO含量由平均的0.75%下降到0.45%,熟料标准煤耗平均增加4.14%,相当于fCaO含量平均每下降0.10%,熟料标准煤耗平均增加1.38%;水泥粉磨分步电耗平均增加1.67%,相当于fCaO含量平均每下降0.10%,水泥粉磨分步电耗平均增加0.56%。fCaO含量由平均的0.75%升高到1.21%,熟料标准煤耗平均下降6.13%,相当于fCaO含量平均每升高0.10%,熟料标准煤耗平均下降1.33%;水泥粉磨分步电耗平均下降2.09%,相当于fCaO含量平均每升高0.10%,水泥粉磨分步电耗平均下降0.45%。
  由表3和表4还可知,熟料中fCaO含量低于0.50%时,熟料标准煤耗及水泥粉磨分步电耗增加的幅度更加突出,所以熟料fCaO含量的下限控制指标不要低于0.50%。
3 熟料fCaO含量与安定性及抗压强度之间的关系
  熟料fCaO含量与安定性及抗压强度之间关系的生产对比试验结果如表5所示。
表5 熟料fCaO含量与安定性及抗压强度的关系
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  由表5可知,熟料fCaO含量与安定性及抗压强度之间没有负相关性。熟料中的fCaO≤2.05%时,其安定性合格,只是达到2.58%时才表现出安定性不合格;当fCaO含量达到1.52%时熟料抗压强度达到最大值,之后随着fCaO含量的增加而降低。所以熟料中fCaO存在一个最佳控制范围,当fCaO含量没有超出这个范围时,其安定性合格,并且少量的fCaO对熟料强度是有利的,其原因是fCaO发生水化反应,生成的膨胀产物氢氧化钙填充了硬化水泥浆体中的孔隙,提高了硬化水泥石的密实度;当fCaO含量超出这个范围时,产生的膨胀应力超过水泥石的强度,使水泥石产生裂缝及裂纹,造成强度降低。
  熟料fCaO与安定性及抗压强度之间没有负相关性,这和水泥生产实践也是吻合的,生产中确有fCaO<0.5%的过烧、死烧熟料,其抗压强度却不高,只有50MPa左右;也有fCaO含量达到2.0%的熟料,其抗压强度并不低,达到了60MPa,而且安定性完全合格。预分解窑熟料fCaO含量的最佳控制范围是0.50%~2.00%。
4 熟料fCaO过高的处理措施
  1)熟料出篦冷机后喷洒少量雾化水,以消解部分fCaO。
  2)适当延长熟料的存储时间。
  3)掺加适量的粉煤灰、火山灰和矿渣等活性混合材,以消解部分fCaO;同时,fCaO还可激发混合材的活性,提高水泥的使用性能。
  4)适当降低水泥的粉磨筛余。
5 生产实践效果
  实施改进措施后,取得了较好的生产效果。表6统计了实施改进措施前后一年时间的主要生产指标。
表6 主要生产指标对比
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  由表6可知,熟料标准煤耗平均下降1.10kg/t,水泥粉磨电耗平均下降0.36kWh/t。
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来源: 水泥
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