高抗硫水泥熟料生產(chǎn)試驗(yàn)
1 前言
隨著國家西部大開發(fā)步伐的加快，屬于高鹽堿地區(qū)的新疆境內(nèi)其隧道、涵洞、道路、橋梁等基礎(chǔ)工程對(duì)高抗硫水泥的需求量逐年增加。為了滿足市場需求，不斷開發(fā)新的水泥品種，我公司于2006年12月14日～31日在2號(hào)窯Φ3.2m×48m立筒預(yù)熱器窯上成功地煅燒出合格的高抗硫水泥熟料，該批熟料經(jīng)過新疆自治區(qū)建材質(zhì)檢站的檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家《GB748-2005抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)要求，可以隨時(shí)交付使用。從此打破了塔里木公司多年來水泥品種單一的格局，向多元化生產(chǎn)邁進(jìn)了一大步。
2 熟料現(xiàn)狀及方案設(shè)計(jì)
2006年2月～2006年11月2號(hào)窯熟料C3S(平均56.8%)最高為60.7%，最低為52.6%；C3A(平均7.43%)最高為8.08%，最低為6.85%。2號(hào)窯生產(chǎn)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%才能滿足要求。
綜合考慮2號(hào)窯的工藝特點(diǎn)，結(jié)合抗硫酸鹽熟料的特殊要求，生產(chǎn)抗硫酸鹽熟料必須采用“低鋁氧率、高鐵含量”的配料方案，將原來的四組分配料改用三組分配料，去掉頁巖，設(shè)計(jì)新的配料方案。該方案在熟料燒成過程中液相粘度會(huì)減小，對(duì)熟料質(zhì)量和窯內(nèi)熱工制度的穩(wěn)定會(huì)帶來不良影響。同時(shí)，鋁氧率的降低、氧化鐵的增加，還會(huì)引起硅酸鹽系統(tǒng)熔點(diǎn)下降。另外看火工習(xí)慣大火快燒高鋁氧率物料，容易使液相較早出現(xiàn)，從而導(dǎo)致預(yù)熱器和上升煙道結(jié)皮堵塞?？紤]到降低熟料鋁氧率可能帶來的影響，適當(dāng)提高熟料硅酸率(表1、2)。
配料方案的設(shè)計(jì)要符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB748—2005中規(guī)定，高抗硫水泥熟料中C3S含量應(yīng)<50%，C3A含量應(yīng)<3.0%，由于對(duì)C3S和C3A含量要求較低，要選擇低飽和比、中硅酸率和低鋁氧率的配料方案。因此，將熟料三率值控制指標(biāo)定為：KH=0.88±0．02：SM=2．3±0．1；AM=0.75±0.1。
3 采取的措施
(1)原燃料的質(zhì)量控制。制訂新的進(jìn)廠原料質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)原燃料進(jìn)行全面普查，要求進(jìn)廠鐵礦Fe2O3>60%，原煤灰分<20%。a依據(jù)國標(biāo)對(duì)高抗硫熟料的特殊要求，高鈣石定為州礦的石灰石，成分穩(wěn)定，有害成分低，CaO含量一般在52%～55%之間，是理想的特種水泥原料；b高硅石為東山礦開采的石灰石，成分穩(wěn)定，有害成分相對(duì)較低，SiO2含量一般在35%～45%之間，Al2O3含量一般在4%～6%之間，能夠滿足生產(chǎn)高抗硫熟料的要求；c試驗(yàn)前使用的是低品位鐵礦(Fe2O3<40%和高灰分煤灰(灰分>22%)，試驗(yàn)時(shí)使用的是高品位鐵礦(Fe2O3>60%)和低灰分煤灰(灰分<19%)。
(2)生料的質(zhì)量控制。下達(dá)新的出磨CaO和Fe2O3控制指標(biāo)，穩(wěn)定生料喂料量，避免飽磨，對(duì)配料人員進(jìn)行培訓(xùn)。a車間在2006年12月15日對(duì)生料配料秤進(jìn)行了重新校驗(yàn)，對(duì)大塊的高鈣石和高硅石進(jìn)行破碎處理，以穩(wěn)定入磨原料的質(zhì)量；b化驗(yàn)室對(duì)堆場煤、高鈣石、高硅石、鐵粉進(jìn)行檢驗(yàn)開始調(diào)整生料，在操作上要求看磨工要避免飽磨，出磨生料CaO控制指標(biāo)和Fe2O3的波動(dòng)范圍控制在目標(biāo)值42.4±0.35%和3.5±0.2%，確保生料KH合格率>75%，SM合格率>85%，AM合格率>85%。
(3)煅燒操作。加強(qiáng)煅燒操作，穩(wěn)定窯的熱工制度，采用薄料快轉(zhuǎn)，長焰順燒，保證熟料結(jié)料細(xì)小均勻，勤移噴煤管，保持完整的火焰形狀。a車間在試生產(chǎn)前對(duì)看火工交待了對(duì)新配方生料煅燒操作的注意事項(xiàng)，窯從煅燒普通水泥熟料向煅燒特種水泥熟料轉(zhuǎn)產(chǎn)期間，容易出現(xiàn)較大波動(dòng)。高鐵低鋁的配料方案，由于燒成范圍變窄，窯皮變薄，料易散，噴煤管應(yīng)比正常往外拉，縮短火焰長度，提高燒成帶煅燒溫度，要避免燒大火，燒頂火，控制熟料升重≥1450g/L，fCaO≤0．8%，有資料表明，嚴(yán)格控制fCaO有利于穩(wěn)定高抗硫水泥外加劑摻量，從而更好地滿足客戶的需求。
(4)熟料質(zhì)量分析。取樣有代表性，數(shù)據(jù)收集全面，增加全分析的頻次，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場情況的了解，對(duì)熟料質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。a從煅燒新配方生料開始，由工藝技術(shù)人員專門負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，觀察窯情反應(yīng)，分析室對(duì)出窯熟料質(zhì)量進(jìn)行快速分析，并增加全分析的檢驗(yàn)頻次，由原來的ln/24h改為ln/8h；b對(duì)試驗(yàn)前2d的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，熟料中C3S達(dá)47.71%，C3A達(dá)2.94%，我們認(rèn)為初步試驗(yàn)成功，新配方繼續(xù)實(shí)施，試驗(yàn)于2006年12月31日完成。
4 效果
(1)試驗(yàn)前后熟料中C3S含量由56.8%下降至48.93%，平均下降7.87個(gè)百分點(diǎn)。
(2)試驗(yàn)前后熟料中C3A含量由7.43%下降至2.82%，平均下降4.61個(gè)百分點(diǎn)。
(3)本公司對(duì)此批熟料的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)(平均值)與國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表見表3。
表3 熟料的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)(平均值)與國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表
|
項(xiàng)目 |
礦物組成(%) |
化學(xué)成分 |
不溶物 |
比表面積 m2/kg |
線膨脹率 |
凝結(jié)時(shí)間 h:min |
抗折強(qiáng)度 MPa |
抗壓強(qiáng)度 MPa |
|
C3S C3A |
燒失量 SO3 R2O MgO |
初凝 終凝 |
3d 28d |
3d 28d | ||||
|
該批熟料 |
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 |
|
國家標(biāo)準(zhǔn) |
≤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)自治區(qū)建材質(zhì)檢站檢測結(jié)果見表4。
本次共生產(chǎn)高抗硫水泥熟料4000噸，按照260元/t熟料計(jì)算，在生產(chǎn)成本和普通熟料基本相等的情況下(按120元/t)，共創(chuàng)造利潤(260-120)×4000=560000元。
在2號(hào)窯上生產(chǎn)特種水泥熟料在公司雖屬首次，但生產(chǎn)效果良好。轉(zhuǎn)產(chǎn)2d就生產(chǎn)出各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均合格的高抗硫熟料4000多噸。這說明在2號(hào)窯上生產(chǎn)高抗硫酸鹽等特種水泥熟料是可行的，也為塔水公司大量生產(chǎn)特種水泥打下了良好的基礎(chǔ)。目前，在特種水泥熟料的煅燒上，尚有待進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)一操作，保證窯況和熟料質(zhì)量更加穩(wěn)定。
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