f-CaO对熟料安定性影响的“临界区域”

1　“临界区域”的界线确定

　　
1.1　建立熟料安定性与fCaO对应表
　　

笔者以本厂1998年3、4月两台立窑的熟料化学分析和物理检验原始记录为依据，将相关的数据汇总整理成熟料安定性与fCaO对应表，见表1。

注：1.“√”表示安定性合格；“×”表示安定性不合格。2.“A”为1号窑；“2A”为2号窑，两窑配料及煅烧方法相同。

1.2　绘制熟料安定性与fCaO对应图
　　

以横轴表示fCaO，以纵轴表示安定性是否合格，以每一编号的熟料fCaO为横坐标，如果其安定性合格则对应点标绘在Ⅰ区(纵坐标)内，用符号“°”表示；如果其安定性不合格则对应点标绘在Ⅱ区(纵坐标)内，用符号“·”表示。将对应表中每一编号熟料的各自对应点标绘在图中(注意:同一fCaO含量(横坐标)的安定性对应点在标绘时不能重合)，见图1。

图1　熟料安定性与fCaO对应示意图

1.3　根据对应图确定“临界区域”
　　

从图1可以看出:
　　

1)当fCaO<2.20%时，熟料的安定性绝大多数是合格的。按图中该区域的点数计算，合格数占总数的百分比为49/52×100%=94.2%。
　　

2)当fCaO>2.60%时，熟料安定性绝大多数是不合格的。按图中该区域的点数计算，不合格数占总数的百分比为42/46×100%=91.3%。
　　

3)当2.20%≤fCaO≤2.60%时(即图中阴影部分)，图中该区域合格数与不合格数之比为12/12，各占50%。当熟料fCaO处于该区域中时，熟料的安定性可能合格，也可能不合格。很显然，按上图结果其“临界区域”即为2.20%～2.60%。
　　

4)从全图来看，熟料fCaO从较低逐步升高到2.40%附近时，熟料安定性由合格转为可能合格、可能不合格的“临界状态”，继续升高则转为不合格。

1.4　“临界区域”的基本特性
　　

通过以上的分析，我们可以得知“临界区域”应具有这样的基本特性:即fCaO含量在“临界区域”内时熟料安定性合格(或不合格)的概率各占50%左右。fCaO含量在“临界区域”的左(右)边时，熟料安定性合格(不合格)的概率相对较大，并且离“临界区域”越远，则熟料安定性合格(不合格)的概率越大。

2　“临界区域”的成因解释

　　在进行安定性试验的试饼体内，随着水化作用的进行以及在试饼沸煮过程中产生两种相反作用的力。一种是由fCaO、MgO等物质与水反应产生的体积膨胀力，它对试饼起破坏作用。这种力在MgO等其它因素保持稳定时，随着fCaO的增高而增大。另一种起相反作用的力则是试饼体内熟料矿物水化并凝结硬化而产生的维持试饼完整的粘结力。这种力在熟料矿物组成及其它条件(如煅烧等)保持稳定时是基本不变的。当试饼体内的膨胀力小于粘结力时，沸煮后试饼是完好的；反之，沸煮后试饼则会被破坏。而当这两种对试饼起相反作用的力彼此相当时，试饼即处于可能是完好，也可能是被破坏的“临界状态”。换句话说，也就是熟料安定性处于可能合格也可能不合格的“临界状态”。对应于这种“临界状态”就产生了fCaO对熟料安定性影响的“临界区域”。

3　确定“临界区域”应注意的问题

　　需要特别说明的是，“临界区域”是相对的，有条件的，而不是绝对的。在用前面所述方法来确定“临界区域”时应当注意以下几点。
　　

1)对熟料安定性具有一定影响的其它因素，如熟料中的MgO、SO₃等必须保持稳定。
　　

2)“临界区域”的宽度原则上要求尽可能的小。但有的时候区域的界线并不十分明显，这就需要更多的“点”来进一步确定。而当fCaO较低(高)、安定性合格率较高(低)时，大部分的“点”会比较集中地落在待确定的“临界区域”的左(右)侧，Ⅰ(Ⅱ)区内，这时“临界区域”的界线就比较难以确定了。但这并不能说明“临界区域”不存在。
　　

3)由于其它某个不确定因素的特别影响，不排除在“临界区域”的左(右)边出现极少数不合格(合格)的“点”的可能性(见对应图)。但这极少数例外的“点”不应成为确定“临界区域”的影响因素。
　　

4)对于不同的生产厂，由于熟料安定性影响因素存在一定的差异，因而其“临界区域”也会有所差异。另外对于同一生产厂在不同时期、不同生产条件下的“临界区域”也不尽相同。fCaO和安定性的检测结果比较连续地，并且逐步增多地出现与已确定的“临界区域”不符合(即已确定的“临界区域”的左(右)边比较连续地，并且逐步增多地出现不合格(合格)的“点”)的情况时，则说明由于某些影响因素的变化导致“临界区域”的界线产生了变化。这时应该剔除离现在时间较远的部分“点”，再加上近期的数据和结果(包括与前期已确定的“临界区域”不符合的“点”)来重新确定“临界区域”的界线。

4　“临界区域”的应用意义

　　熟料安定性合格率是衡量熟料质量的一个重要指标。相对于回转窑而言，由于立窑煅烧方法的缺陷以及其它工艺条件的影响，立窑熟料的安定性合格率普遍较低。因此立窑的熟料生产与质量控制难度更大。因此运用“临界区域”的基本原理对于立窑熟料安定性的控制具有一定的指导作用。
　　

1)与生产过程同步绘制熟料安定性与fCaO的对应图，确定其“临界区域”(并及时掌握其变化)基本的原则和思路是:尽量控制fCaO不超出“临界区域”(最好不超过其下限)。这样可获得较高的熟料安定性合格率。而fCaO也不致过于偏高，将两者控制得恰到好处。只要安定性合格率能够达到较高水平，fCaO能高则高，没有必要过分追求低fCaO以获得安定性的高合格率(因为要求fCaO越低，其生产控制的难度越大)。
　　

2)在“临界区域”产生一定的变化时，就要对熟料fCaO的控制目标进行必要的调整。如果区域界线向左移动，则说明当前的fCaO水平下熟料安定性合格率较低，应从严控制fCaO；如果区域界线向右移动，则说明当前的fCaO水平下安定性合格率很高，可适当放宽fCaO的控制。同时根据区域界线的变化(位移)量亦可得到fCaO控制目标的参考调整量。