水泥技术|劣质矿石在硅酸盐水泥熟料生产中的应用

   日期:2017-05-26     来源:建材之家    作者:防水之家    浏览:43    评论:0    
核心提示:笔者公司有两条日产5000吨硅酸盐熟料水泥生产线,原材料用量大,优质原材料资源日益紧张。公司附近的一片低山丘陵区,地质构造属于奥陶系底层,灰岩、页岩杂间排列,经取样检验,品位较差,属于高镁低钙劣质矿石,不能单独做石灰石用于硅酸盐水泥熟料的生产。后经论证,可行性分析,进行了由少到多增加劣质矿石掺加量的生产试验,最终确定了一个合适的掺加比例,生产过程中解决了硅酸盐水泥熟料煅烧和熟料及水泥质量出现的问题
防水之家讯:笔者公司有两条日产5000吨硅酸盐熟料水泥生产线,原材料用量大,优质原材料资源日益紧张。公司附近的一片低山丘陵区,地质构造属于奥陶系底层,灰岩、页岩杂间排列,经取样检验,品位较差,属于高镁低钙劣质矿石,不能单独做石灰石用于硅酸盐水泥熟料的生产。后经论证,可行性分析,进行了由少到多增加劣质矿石掺加量的生产试验,最终确定了一个合适的掺加比例,生产过程中解决了硅酸盐水泥熟料煅烧和熟料及水泥质量出现的问题,劣质矿石成功应用于生产,取得较好经济与社会效益。

1 可行性分析

劣质矿石(以下简称矿石)应用前,笔者公司硅酸盐水泥熟料正常生产采用四组分配料,石灰石、砂岩、铁铝校正材料(铁矿石)、页岩,原材料及硅酸盐水泥熟料化学分析见表1。

熟料的率值控制在:KH=0.92±0.02,SM=2.50±0.10,IM=1.45±0.10,硅酸盐水泥熟料性能见表面2。矿石化学成分见表3。


从矿石的化学分析来看,该材料含硅酸盐水泥熟料生产所需材料的各种成分,也含有熟料和水泥国家标准质量要求中有害成分,主要是氧化镁的含量高,另外碱含量也比石灰石质材料高,但比除石灰石外的其它材料的碱含量要低,所以可以利用该矿石中的有用成分,考虑矿石成分较杂,单独代替原材料中的一种是不可能的,经过配料计算,只能采取五组分配料,代替原来四组分配料,可以达到原熟料率值要求,但氧化镁及碱含量比原熟料有所升高,并且随矿石掺加量的增加,继续升高。所以控制矿石一定掺加量情况下,能够生产出符合GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》国家标准要求的熟料。

2 劣质矿石的生产试验

为了生产运营的正常进行,以及硅酸盐水泥熟料及水泥产品的质量、性能保持稳定,也为了避免出现生产参数大的波动,自2012年4月5日起至2012年7月6日,公司利用三个月时间,一个月为一阶段,分三个阶段实施矿石掺加量的生产试验。第一阶段,掺加4%,正常后第二阶段调整至6%,第三阶段稳定在8%。虽然理论配料计算允许掺加到10%,但计算得出的熟料中氧化镁为4.89%,已接近国家标准允许的最大值5%,考虑生产正常波动,也为质量满足国家标准并留有富裕,我们没有进行10%掺加比例的试验。在每一阶段生产过程中,进行了硅酸盐熟料、水泥产品相关品质性能试验,对出现的工艺及质量问题进行了相应调整,采取相关措施,达到预期效果。具体如下:

2.1 熟料化学成分及性能比对

三个阶段生产硅酸盐水泥熟料成分见表4。熟料性能情况见表5。

从以上生产数据看出,应用矿石后一二阶段硅酸盐水泥熟料的率值稳定,第三阶段人为进行相应调整,降低熔剂矿物含量。熟料中氧化镁含量随矿石掺加量的增加逐渐升高,但能满足国家标准要求。随矿石量增加,熟料早期抗压强度增高,熟料后期强度稍有下降,掺加至第三阶段时,3天抗压强度月平均值比不掺加劣质矿石时提高1.3MPa,28天抗压强度下降0.4 MPa,其它性能稳定,均符合国家标准。

2.2 生产工况变化及工艺参数调整

矿石掺加第一阶段时,生产工艺参数没有明显变化,中控操作稳定,熟料外观正常。掺加至第二阶段时,熟料结粒稍有增大,立升重增大,由不掺时平均1230克/升增大至1260克/升,窑电流小幅增加,由710A增至730A,窑尾烟室温度升高20-30℃,起初以为是煤质变好造成,从喂煤量上进行减煤调整,但后来查看进煤质量记录,发现煤质变化不大,再后来换煤后用煤量也没有增加,判断是掺加矿石后熟料的易烧性提高造成现象。第三阶段,以上现象更加明显,甚至出现两次堵塞五级预热器,处理过程中发现下料管内有结皮,经检验入窑生料分解率为95%,而原来在93%左右,分解率升高,造成物料发粘、管道结皮,后经过中控、化验等相关部门研究分析,采取了降低分解炉出口控制温度措施,由原来880℃±5℃,调整为控制在870℃±5℃,另外据熟料液相量公式,氧化镁增加后熟料的液相量增加,易烧性提高,为稳定液相量,我们对熟料中氧化铝含量进行下调,由原控制5.10%左右,调整至4.90%,硅率适当调高,通过以上措施,试验期内预热器没有再发生堵塞现象,直至现在保持正常生产时水平。

2.3 水泥性能变化及调整

为避免试验过程中熟料质量或性能变化可能造成水泥质量及性能的波动,影响产品质量,在试生产时,除了对熟料相关性能的检验外,密切关注水泥各项指标的变化,特别是熟料早期强度提高后,水泥早期强度也提高了,但考虑在试验阶段,没有因此增加混合材料掺加量,所以水泥后期强度也较稳定。从熟料及水泥标准稠度用水量来看,变化不大,为不影响商品混凝土对水泥性能的要求,进行了水泥与混凝土外加剂适应性试验,第三阶段,出现了净浆初始流动度、混凝土坍落度减小的趋势,判断应与熟料的矿物结构变化及碱含量增加有关,后经降低熟料中氧化铝含量,即降低熟料中铝酸三钙含量后,水泥水化热下降,与外加剂适应性恢复正常。

3 结论

(1)通过本次掺加劣质矿石的生产试验,在一定的氧化镁含量范围内,随氧化镁增加,硅酸盐水泥熟料的强度早期提高,后期稍有下降,经过采取相应措施,生产工艺及产品质量保持稳定。

(2)作为无机非金属材料工业,硅酸盐水泥生产材料的选用可以有更多的渠道,而不仅是传统材料。只要材料的化学成分以硅酸盐水泥工艺要求成分为主,有害成分控制在指标范围以内,劣质材料的应用成为可能,将有效缓解生产材料日趋紧张状况。

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