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1、水泥熟料强度长期偏低原因分析及改进实践探讨摘要：在新型干法原料制备过程中，配矿开采、原料预均化、原料磨前配料、原料均化仓四个环节称为原料均化链，是干法生产技术进步的关键。加强这些环节的作用是非常重要的，它们的环节对保证人窑原料质量有不同的作用。本文主要分析了水泥熟料强度长期偏低的原因，并制定了相应的改善策略。关键词：水泥熟料强度；偏低原因；改进措施1水泥熟料强度长期偏低原因1.1 预匀化配料方案生产初期，由于经验不足，石灰石料场储存量供应不足，公司外购大量石灰石，矿点多，成分波动大，品质掺杂不齐，对均化又没有高度重视，使出磨生料的Cao合格率一直在40%左右回旋，Fe2O3合格率也只能达到60
2、%,对熟料的质量造成一定影响。由于进厂原燃材料波动大，当时习惯高溶剂配方,生料Fe2O3控制值较高，大部分控制值在1.8%-2.2%.熟料烧结范围窄，经常发生结大球和结圈现象，看火工常采用停料烧圈的方法，也对熟料的质量造成一定影响。1.2 矿物组成对熟料强度的影响C3A含量对熟料物理化学的影响。当C3A含量较高，C4AF含量较低时，熟料的28天抗压强度明显提高，分别达至J61.5MPa和62.3MPa。然而，当C3A含量过高时，样品和熟料的28d抗压性会降低。C4AF浓度对熟料化学物理系统特性的影响。从C4AF含量对熟料物理化学的影响可以发现，提高熟料中C4AF的含量可以大大降低熟料28天的抗
3、压强度，相应延长熟料的凝结时间。C2S也是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，一般含量在20%左右。其水化反应缓慢，早期强度低，但后期强度增长迅速。C3AF水化速度快，早期强度高。其强度大部分在3天内挥发，以后几乎不增加。1.3 煨烧工艺对熟料强度的影响1.4 温对熟料强度的影响煨烧炉温度控制的改进促进了碳酸钙在原料中的溶解，从而增强了其反应能力。此外，为了加强窑内高温火焰的引燃，经过多次高速转窑，物料高温迅速上升，燃烧相对充分。具体来说，分解炉环境温度变化相对较低，但C5出口温度变化往往处于较高水平，难以改善窑尾温度数据变化，颗粒分散，熟料重量较少，整体颜色较浅。在这种窑炉条件下，如果仍然使用较高的K
4、H和SM进行配料，使FCao不高，按化学成分计算的C3C和C2S含量很高，熟料强度往往会降低，尤其是28天的抗压性会降低。在这些情况下，通过降低KH、SM,可以降低C3C当度，从而提高熟料的C2S和C3A浓度。相反，熟料的28d抗压强度会明显提RJo2、熟料流动度的影响(1)熟料中SO3浓度对流动度的影响。熟料中SO3浓度越高，熟料的净浆流动度越低。当混凝土在一定温度下长时间储存时，硫酸钙在一定储存时间内会逐渐吸水，从而生非纯石膏。加水后，混凝土的水化效果不受影响，混凝土的热流动度得到改善。这说明，对于同批次生产的水泥，在不同的工作时间进行输送时，流量在很大程度上有不同的影响因素。(2)固体废
5、物掺加量对熟料流动度和强度的影响。固体废物对熟料流动度和强度的影响主要取决于固体废物中硫和碱的浓度以及危险废物的浓度。如果危险废物含硫、碱高，含量大，带入熟料的硫、碱也高，会对熟料的流动度和28天的抗压强度产生较大影响，但对3d的抗压强度影响不大。然而，如果熟料中的危险废物添加到7th,流动度将大大增加或减少，从18Omm到135mm。28天抗压性和熟料窑定额对废熟料强度的影响主要是由于碱浓度，但随着碱浓度的增加，28天抗压性逐渐降低，但没有浪费，原因基本相同，含量比12月份低0.05%o2提局熟料强度的措施2.1 加大对原、燃材料的预均化对于采购的石灰石、石英砂选矿污泥、铁矿选矿污泥、烟煤等
6、原材料和燃料。应根据企业的进场检验指标和内部控制标准的要求进行充分的机械均化；要求实验室定期到矿山、煤场进行调查、取样、分析，将入厂燃烧原料的质量控制推向矿山、煤场。实验室进厂后要严格进行现场管理，根据不同的矿口、品种、等级进行分类堆放，及时做好化学分析工作。根据分析结果，应实施定量匹配，以实现一致性和连贯性。对预均化后的燃烧原料进行二次试验分析，根据分析结果配制配料。尽可能选择碱含量低的原料。熟料中的碱大部分来自硅质原料。尽量选择含碱量低的粘土、砂岩等硅质原料。经验值是普通熟料每加入0.1%的碱，28天熟料抗压强度会降低IMPa。2.2 选择最佳配方工艺提高生料合格率:我们采用的是生料在线分
7、析（预配料）系统并及时根据实时分析数据进行自动调整原材料配比，提高生料入窑合格率，使KH合格率提高到80%,SM合格率提高到85%。优化配料方案：根据我公司目前熟练的统计分析，C3S在50%-55%之间，C2S在18%-20%之间，硅酸盐约75%。熟料的最佳强度是f-CaO在1.5以下，矿物含量的配比也是最合理的。调整其配料方案，KH:0.90+0.02,SM:2.850.10,1M:1.45O.1O,适当降低熟料饱和比，增加熟料中Fe2O3含量，改善易烧性。在烧成条件允许的情况下，适当提高硅酸率和硅酸盐矿物含量。配料方案实施后，窑炉烧成状态良好，强度非常稳定。5月熟料3天平均值30MPa,2
8、8天平均值53MPa。保证熟料强度稳定的条件是熟料能快速有效冷却，合理控制一、二段篦床速度，篦冷机料层厚度在合理范围内。如果料层厚度较厚，会影响其冷却速度，使晶体不能充分发育，还会影响熟料的强度和适应性。如果料层较薄，空气温度会降低，从而熟料的热耗会有一定程度的增加。因此，熟料的厚度不宜过厚或过薄，这样会降低熟料中液相的比例，促进硅酸率的提高，有效避免结块。也就是说，细熟料可以快速冷却，实现有效淬火，其晶体发育也比较好。2.3 优化煨烧工艺为了提高窑内煨烧温度，我们采取了以下措施:选择热值高的煤；预热空气或燃料；减少窑内热量损失。适当控制过量空气系数；我们将窑内物料的填充率从12%-14%降低
9、到9%左右。燃料燃烧空间扩大，使其能充分燃烧，窑内通风增强，能及时带走燃烧产物中的CO2和H2O,有利于窑内温度的提高。同时窑速由3.5rmin提高到4rmin,即“薄料燃烧:这种煨烧系统使物料在窑内灵活滚动，增加了物料与热气流的接触机会，增加了辐射传热的程度，使物料受热均匀，熟料矿物晶体尺寸增大。2.4 优化冷却方法快速降温是所有工厂的共识。大部分厂家实行厚床操作，厚度600-80Omm,厚床操作系统阻力大，冷却风量小。如果床层太薄，冷却风量会增加熟料的强度，但会增加熟料的热耗。我们采用中厚床，第二层厚度控制在50Omm左右，篦床上的熟料在冷却空气的作用下处于最大松散状态。结束语综上所述，季
10、节变化会影响熟料的强度；新型干法生产中MgO含量和生料细度对熟料的强度影响不是十分显著。根据不同的窑况，制定适宜的配料方案，确保熟料的高温速烧、快速急冷，只有充分的煨烧，完全的反应，才能获得较高的熟料强度。附：提高水泥熟料28天抗压强度优化方案解读公司5000td水泥熟料生产线建成投产初期，窑工艺运行稳定。但受原燃材料资源较差等因素的影响,出窑熟料28天抗压强度一直偏低，2007年全年出窑熟料28天抗压强度平均只有57MPa,最低时只有54.6MPa,给水泥质量控制及混合材掺量带来困难。2008年始,公司成立技术攻关小组，对出窑熟料28天抗压强度进行技术攻关，攻关小组根据熟料28天抗压强度偏低
11、的现象,通过多种数理统计方法的综合应用，探索熟料28天抗压强度降低的原因，结合分析结果，优化原材料结构与生料配料方案，达到了提高熟料28天抗压强度的目的。通过一季度的运行，取得了较好的效果，出窑熟料28天抗压强度明显提升,现已超过6()Mpa,产品实物质量较好，水泥磨混合材掺入量相对前期得到有效提高，水泥生产成本下降，给公司正常生产经营及降本增效创造了有利条件，现将相关调整过程及经验介绍如下影响熟料28天抗压强度偏低的原因分析我公司刚投产以来出窑熟料质量数据表明，出窑熟料自投产起28天抗压强度基本上在56-58MPa之间，为探索影响熟料28天抗压强度偏低的原因，笔者对公司投产以来的熟料质量数据
12、进行全面系统分析，总结出可能影响熟料28天抗压强度的因素，现将影响出窑熟料28天抗压强度偏低的原因分析总结如下：(1)原燃材料品质较差，有害成份含量偏局。A.石灰石品位低，Mg0、Sio2含量偏高。我公司下山石灰石品位整体较低,有一段时间入库石灰石CaCO3含量只有79.32%,生料不得不两组份(另加Fe203含量60%的高品位铁粉)配料，加之当时进厂无烟煤质量差，灰份高，入窑煤灰份达35%,造成熟料KH值偏低，严重影响熟料质量的正常控制。期间下山石灰石MgO含量平均在1.72%左右,出窑熟料MgO含量平均值为1.92%,出窑熟料28天抗压强度平均仅57.5Mpa,910月份出窑熟料MgO含量
13、平均超过2.0%,28天抗压强度平均仅56.5Mpa.由此可见，MgO对熟料28天抗压强度的负面影响不可低估。B.配料用粘土碱含量偏高,不利于熟料后期强度正常发挥。碱含量偏高将导致熟料安定性不良，后期强度降低，对高碱熟料的岩相分析发现，碱对熟料矿物，特别是阿利特形貌具有明显影响。生产实践也表明，碱含量偏高给设备的正常运转和生产的顺利进行也带来了危害。碱对熟料标准稠度用水量和凝结时间也存在一定影响。投产初期火焰光度计尚未采购到位，碱含量无法检测，为表明粘土掺量对熟料28天强度的影响，在日常过程中我们通过粘土掺入量与熟料28天抗压强度进行了对应分析，在熟料率值相对稳定的前提下，生料配料中粘土掺加量
14、与熟料后期强度成反比，且粘土配比超过8.0%时后期强度异常偏低。综上所述,因我公司粘土质原料中碱含量偏高，日常生料配料粘土掺入量参数与出窑熟料28天抗压强度对应关系较为明显，成反比例关系，即粘土掺入量增加，熟料中碱含量上升，熟料28天抗压强度下降，反之，熟料28天抗压强度相对上升。C.高硅砂岩S02含量过高，活性较差。因公司自备砂岩矿修建圭江桥未投入使用，砂岩采用外购形式，进厂砂岩SiO2含量偏高,熟料在馔烧过程中SiO2与CaO是在900C-1200C以上的高温开始反应的，此时CaC03中的CO2逸出后，所生成的CaO表面孔隙率多且疏松，而SiO2颗粒密实，因此SiO2在CaO晶格中扩散速率
15、比CaO在S02晶格中低34倍，可以说Si2相是烧过程中决定生料活性的主要因素。另外，高SiO2砂岩易磨性差，难于粉磨，所磨制的生料中细度较粗，造成原料磨台产过低，经济指标较差，同时粗颗粒SiO2生成的粉状熟料在烧过程中对C2S和CaO转换率较低，易使熟料中的f-CaO值偏高，砂岩矿石中SiO2含量越高，其活性越差。D.无烟煤质量差，100%使用时不利于窑工况稳定及熟料烧成由于煤炭供应紧张且价格较高，公司逐步加大使用无烟煤，廉价的无烟煤灰份高，高灰份的煤粉燃烧后煤灰掺入量过多，灰粉全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上，造成熟料颗粒表面富硅化，从而改变熟料表层矿物成份与化学成份，C3S含量下降，从而
16、影响熟料质量(2)熟料矿物中溶剂矿物多，硅酸盐矿物相对偏少。由于我公司原材料有害成份偏高，造成熟料烧过程中液相偏多硅酸盐矿物相对较少。通过对影响熟料强度可以量化的因素进行回归分析，发现数据变化较大的因素有熟料KH、SM,利用数理统计方法算出熟料28天强度对上述因素的回归分析方程及回归相关系数，以确认上述因素对28天强度的相关性及影响程度大小。由于f-CaO跟三率值及窑况联系较大，而熟料的C3S、(C3S+C2S)又与熟料的三率值相关联，故仅具体针对熟料的三率值进行分析对比，以总结出熟料强度及水泥适应性最好的熟料三率值的最佳配伍组合。根据我公司投产以来出窑熟料率值与28天抗压强度统计分析，三率值对熟料28天强度的影响程度，根据KH、SM、IM、(C3S+C2S)与熟料28天强度存在正相关关系，其中C3S、KH对熟料28天强度的相关系数较高，SM次之，IM最小。(3)窑工况及操作对熟料质量的影响当生料
