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窑灰对料浆组分及熟料强度的影响

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2018-03-28 11:28:33 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:我公司湿法线年产窑灰约20万t,约占熟料产量的1/4。从1995年开始采用窑中喂灰工艺,使得窑灰已基本得到全部利用,然而,窑灰的大量喂入对料浆流动度和熟料质量是否产生不利影响,大家看法不一,为此进行了试验研究,具体如下。
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我公司湿法线年产窑灰约20万t,约占熟料产量的1/4。从1995年开始采用窑中喂灰工艺,使得窑灰已基本得到全部利用,然而,窑灰的大量喂入对料浆流动度和熟料质量是否产生不利影响,大家看法不一,为此进行了试验研究,具体如下。
1 试验材料的采集
  基准生料浆:取自搅拌池回窑浆管道处,作为正常料浆及基准生料浆。
窑灰:在各窑竖螺旋输送机出口处分别取1号、3号、4号窑窑灰,其中采用1号窑窑灰配制各种配比的混合浆。
煤灰:在煤磨热风炉处取样。
2 试验用仪器及设备
  1)测料浆水分用工业天平、电炉。
2)测料浆流动度用锥形环、平板玻璃和卡尺。
3)易烧性试验用高温炉(额定温度1600℃)、电热干燥器、耐高温试钵及生料成球设备。
3 试验内容及结果分析
  
3.1 窑灰对料浆组分及性能影响试验
3.1.1 窑灰对料浆组分的影响
分别对正常料浆、窑灰以及一定比例掺入窑灰的料浆成分进行分析,结果见表1。
表1 料浆及窑灰的化学全分析 %
物料名称 Loss SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 R2O 合计
正常生料浆 35.80 12.92 2.39 3.11 43.44 1.25 0.76 99.75
1号窑窑灰 23.28 15.08 2.51 4.52 40.87 1.19 5.42 5.99 98.86
3号窑窑灰 26.56 14.84 2.45 4.90 38.76 1.34 4.29 7.25 100.47
4号窑窑灰 24.58 15.30 2.51 4.48 44.23 1.35 3.77 4.00 100.22
掺灰料浆(1∶6) 34.18 13.02 2.41 3.26 43.15 1.34 1.22 98.58


3.1.2 窑灰对料浆流动性能的影响
  基准生料浆及其按比例加入窑灰成浆后的流动度见表2。

表2 不同窑灰掺加比例料浆流动性
浆种 干窑灰∶干料浆 料浆水分/% 流动度/mm
基准生料浆 35.0 63
掺灰料浆 1∶6 太稠,未测定 40
1∶10 太稠,未测定 43
1∶13 太稠,未测定 45


3.1.3 试验结果分析
  由表1可以看出,窑灰的化学成分类似于生料,但其烧失量、CaO都偏低于生料,而碱、硫含量明显高于生料,说明窑灰大部分产生于分解带且有碱、硫的富集现象。各窑的窑灰成分变化也较大,这与各窑的热工制度有很大关系。而正常生料随着窑灰的加入出现2种变化:一是生料KH降低,二是碱含量大幅度提高。
  由表2可以看出,正常生料浆在水分一定的情况下,具有较好的流动性能,随着窑灰的加入,流动度急剧下降,并且随着窑灰掺量的增加,流动度变得越来越小,在干窑灰∶干料浆达1∶6时,几乎失去流动性,说明窑灰对窑内物料的流动性影响很大。但是,我公司目前采用窑中喂灰工艺,料浆在经过预热带失去水分后,再与窑灰混合,所以,窑灰的加入对窑煅烧不会产生影响。
3.2 加窑灰生料易烧性试验
3.2.1 加窑灰对生料易烧性影响
  主要安排了2种生料易烧性试验:一种为正常生料加煤灰配料(A生料);另一种为正常生料加煤灰和窑灰配料(B生料)(干窑灰∶干生料=1∶8),生、熟料化学全分析见表3,试烧温度选择了1400℃、1450℃,试验结果见表4。

表3 试烧生料、熟料化学全分析 %
物料名称 Loss SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 合计
A生料 35.18 13.82 2.63 3.18 42.90 1.21 98.92
B生料 34.02 14.04 2.68 3.32 42.73 1.21 98.00
A1熟料 21.34 4.18 5.20 65.67 2.02 0.54 98.95
B1熟料 21.40 4.06 5.39 65.36 2.06 0.65 98.92
表4 窑灰对生料易烧性影响的试验
物料名称 fCaO/%
1 400℃ 1 450℃ 备注
A生料 4.0 1.47 1 400℃粉化严重
B生料 2.98 0.79 结晶较好


3.2.2 试验结果分析
  由表4可以看出,在相同煅烧条件下,2号生料易烧性好于1号生料。2号生料由于窑灰的加入,使得生料中碱、硫含量增加,铁和铝的含量也有少量增加,因而,使得该料煅烧时液相量增加,煅烧温度降低,料子易烧。
  另外,煅烧温度的高低对碱的挥发影响也十分敏感。从高温炉煅烧结果来看,高温煅烧时碱的挥发率较高。从表5中可以清楚看出,2号生料在1400℃煅烧时,其碱的挥发率为62%,1450℃时为85%,从工艺角度来说提高煅烧温度有利于碱的挥发,可以降低碱的不良影响。

表5 煅烧温度对碱挥发率的影响
煅烧温度/℃ 生料碱含量/% 熟料碱含量/% 碱挥发率/%
1 400 1.18 0.68 62
1 450 1.18 0.26 85


3.3 加窑灰对熟料煅烧及强度的影响
3.3.1 熟料的制备及基本性能
  取1号窑正常熟料,然后采取停加窑灰的方式于40min后取得2号熟料(不加窑灰),并将2种熟料进行破碎、粉磨至比表面积相近后,进行全套物理检验,其结果见表6,化学全分析见表7。

表6 2种熟料的配比及物理性能
物料名称 配比/% 粉磨时间/min 细度/% 比表面积
/(m2/kg)
加水量/% 凝结时间/(h:min) 雷氏夹平均值/mm 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa
熟料 石膏 初凝 终凝 3d 7d 28d 3d 7d 28d
1号熟料 100 5.0 25 2.4 303 24.0 2:02 3:22 1 7.3 8.1 9.8 43.4 47.5 59.6
2号熟料 100 5.0 26 3.2 300 23.4 1:27 2:55 1 7.2 8.6 10.0 37.7 53.7 66.3
表7 2种熟料化学全分析 %
物料名称 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 R2O
1号熟料 21.06 3.91 5.39 65.11 1.88 0.97 0.98
2号熟料 21.46 4.04 5.51 65.62 1.59 0.65 0.75


3.3.2 试验结果分析
  由表6可以看出,加窑灰熟料早期强度高,3d抗折和抗压强度分别达7.3MPa和43.4MPa,28d抗压强度只有59.6MPa,其增进率为27%,而不加窑灰的熟料3d抗压强度为37.7MPa,不如加窑灰熟料,但28d抗压强度高达66.3MPa,其增进率为43%,说明加窑灰后抑制了熟料后期强度的发挥。加窑灰熟料3d强度高,其原因是少量碱能促进熟料的早期水化,且C3A、C4AF含量相应较高,因而能提高早期强度,但7d、28d抗压强度明显降低,这是由于熟料中C3S、C2S矿物减少,影响熟料后期水化,进而造成抗压强度下降。
  当然,影响熟料强度的因素很多,窑灰中的碱含量是其中一个比较主要的因素,要减少这方面的影响,可采取提高碱的挥发率的办法降低碱的影响,这就要求生产中采取提高煅烧温度,延长煅烧时间,降低生料细度等措施来实现,要提高煅烧温度,必须采用较高的石灰饱和系数和硅酸率为煅烧提供条件。

4 小结
  1)加窑灰对料浆组分产生影响,随着窑灰掺量的增加,生料KH降低,碱含量明显增加。
2)采用窑中加窑灰方式,对料浆的流动性不会产生影响。
3)窑灰中的碱过高,会对硅酸盐水泥的生产带来一定的不利影响。

  4)加窑灰熟料早期强度高,增进率低,熟料标号难以提高,而不加窑灰的熟料早期强度低,增进率很高。 

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