高抗硫水泥熟料生产试验
1 前言
随着国家西部大开发步伐的加快，属于高盐碱地区的新疆境内其隧道、涵洞、道路、桥梁等基础工程对高抗硫水泥的需求量逐年增加。为了满足市场需求，不断开发新的水泥品种，我公司于2006年12月14日～31日在2号窑Φ3.2m×48m立筒预热器窑上成功地煅烧出合格的高抗硫水泥熟料，该批熟料经过新疆自治区建材质检站的检测，各项指标均符合国家《GB748-2005抗硫酸盐硅酸盐水泥》标准要求，可以随时交付使用。从此打破了塔里木公司多年来水泥品种单一的格局，向多元化生产迈进了一大步。
2 熟料现状及方案设计
2006年2月～2006年11月2号窑熟料C3S(平均56.8%)最高为60.7%，最低为52.6%；C3A(平均7.43%)最高为8.08%，最低为6.85%。2号窑生产的普通熟料中C3S>50%，熟料中C3A>3%，而高抗硫水泥熟料C3S≤50%，C3A≤3%才能满足要求。
综合考虑2号窑的工艺特点，结合抗硫酸盐熟料的特殊要求，生产抗硫酸盐熟料必须采用“低铝氧率、高铁含量”的配料方案，将原来的四组分配料改用三组分配料，去掉页岩，设计新的配料方案。该方案在熟料烧成过程中液相粘度会减小，对熟料质量和窑内热工制度的稳定会带来不良影响。同时，铝氧率的降低、氧化铁的增加，还会引起硅酸盐系统熔点下降。另外看火工习惯大火快烧高铝氧率物料，容易使液相较早出现，从而导致预热器和上升烟道结皮堵塞。考虑到降低熟料铝氧率可能带来的影响，适当提高熟料硅酸率(表1、2)。
配料方案的设计要符合国家标准GB748—2005中规定，高抗硫水泥熟料中C3S含量应<50%，C3A含量应<3.0%，由于对C3S和C3A含量要求较低，要选择低饱和比、中硅酸率和低铝氧率的配料方案。因此，将熟料三率值控制指标定为：KH=0.88±0．02：SM=2．3±0．1；AM=0.75±0.1。
3 采取的措施
(1)原燃料的质量控制。制订新的进厂原料质量指标，对原燃料进行全面普查，要求进厂铁矿Fe2O3>60%，原煤灰分<20%。a依据国标对高抗硫熟料的特殊要求，高钙石定为州矿的石灰石，成分稳定，有害成分低，CaO含量一般在52%～55%之间，是理想的特种水泥原料；b高硅石为东山矿开采的石灰石，成分稳定，有害成分相对较低，SiO2含量一般在35%～45%之间，Al2O3含量一般在4%～6%之间，能够满足生产高抗硫熟料的要求；c试验前使用的是低品位铁矿(Fe2O3<40%和高灰分煤灰(灰分>22%)，试验时使用的是高品位铁矿(Fe2O3>60%)和低灰分煤灰(灰分<19%)。
(2)生料的质量控制。下达新的出磨CaO和Fe2O3控制指标，稳定生料喂料量，避免饱磨，对配料人员进行培训。a车间在2006年12月15日对生料配料秤进行了重新校验，对大块的高钙石和高硅石进行破碎处理，以稳定入磨原料的质量；b化验室对堆场煤、高钙石、高硅石、铁粉进行检验开始调整生料，在操作上要求看磨工要避免饱磨，出磨生料CaO控制指标和Fe2O3的波动范围控制在目标值42.4±0.35%和3.5±0.2%，确保生料KH合格率>75%，SM合格率>85%，AM合格率>85%。
(3)煅烧操作。加强煅烧操作，稳定窑的热工制度，采用薄料快转，长焰顺烧，保证熟料结料细小均匀，勤移喷煤管，保持完整的火焰形状。a车间在试生产前对看火工交待了对新配方生料煅烧操作的注意事项，窑从煅烧普通水泥熟料向煅烧特种水泥熟料转产期间，容易出现较大波动。高铁低铝的配料方案，由于烧成范围变窄，窑皮变薄，料易散，喷煤管应比正常往外拉，缩短火焰长度，提高烧成带煅烧温度，要避免烧大火，烧顶火，控制熟料升重≥1450g/L，fCaO≤0．8%，有资料表明，严格控制fCaO有利于稳定高抗硫水泥外加剂掺量，从而更好地满足客户的需求。
(4)熟料质量分析。取样有代表性，数据收集全面，增加全分析的频次，加强对现场情况的了解，对熟料质量数据进行统计分析。a从煅烧新配方生料开始，由工艺技术人员专门负责对现场进行监控，观察窑情反应，分析室对出窑熟料质量进行快速分析，并增加全分析的检验频次，由原来的ln/24h改为ln/8h；b对试验前2d的数据进行统计分析，熟料中C3S达47.71%，C3A达2.94%，我们认为初步试验成功，新配方继续实施，试验于2006年12月31日完成。
4 效果
(1)试验前后熟料中C3S含量由56.8%下降至48.93%，平均下降7.87个百分点。
(2)试验前后熟料中C3A含量由7.43%下降至2.82%，平均下降4.61个百分点。
(3)本公司对此批熟料的检验数据(平均值)与国家标准对比表见表3。
表3 熟料的检验数据(平均值)与国家标准对比表
|
项目 |
矿物组成(%) |
化学成分 |
不溶物 |
比表面积 m2/kg |
线膨胀率 |
凝结时间 h:min |
抗折强度 MPa |
抗压强度 MPa |
|
C3S C3A |
烧失量 SO3 R2O MgO |
初凝 终凝 |
3d 28d |
3d 28d | ||||
|
该批熟料 |
48.93 2.82 |
0.36 0.62 0.45 1.23 |
0.43 |
348 |
0.038 |
1:32 2:11 |
5.7 8.8 |
24.7 49.8 |
|
国家标准 |
≤50% ≤3.0% |
≤3.0% ≤2.5% ≤0.6% ≤5% |
≤1.5% |
350±10 |
≤0.04% |
≥0:45 ≤10:00 |
≤3.5% ≤16% |
≤6.5% ≤42.5% |
(4)自治区建材质检站检测结果见表4。
本次共生产高抗硫水泥熟料4000吨，按照260元/t熟料计算，在生产成本和普通熟料基本相等的情况下(按120元/t)，共创造利润(260-120)×4000=560000元。
在2号窑上生产特种水泥熟料在公司虽属首次，但生产效果良好。转产2d就生产出各项技术指标均合格的高抗硫熟料4000多吨。这说明在2号窑上生产高抗硫酸盐等特种水泥熟料是可行的，也为塔水公司大量生产特种水泥打下了良好的基础。目前，在特种水泥熟料的煅烧上，尚有待进一步总结经验，统一操作，保证窑况和熟料质量更加稳定。
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