龔建貴

道路硅酸鹽水泥的生產(chǎn)控制

Production Control of Road Portland Cement

龔建貴

道路硅酸鹽水泥是由道路硅酸鹽水泥熟料加適量石膏和符合標(biāo)準(zhǔn)要求的混合材料，磨制而成的水硬性膠凝材料，具有抗折強(qiáng)度高、耐磨性強(qiáng)、干縮性小、水化熱低、抗硫酸鹽侵蝕性強(qiáng)、抗凍性好等優(yōu)點(diǎn)，用其配制的混凝土具有良好的施工性能和優(yōu)良的耐久性，技術(shù)性能優(yōu)于普通硅酸鹽水泥混凝土，主要應(yīng)用于高等級公路、飛機(jī)跑道、交通道路、城市大面積路面建設(shè)以及軍事等重點(diǎn)關(guān)鍵性工程。

我公司依據(jù)本地原燃材料質(zhì)量，通過制定合理的配料方案、適宜的質(zhì)量指標(biāo)，優(yōu)化熟料煅燒操作及水泥磨工藝參數(shù)控制等工藝技術(shù)措施，在? 4.8m×72m，5 000t/d新型干法窯成功組織生產(chǎn)了一批高品質(zhì)道路硅酸鹽水泥，各項(xiàng)物理性能和化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)完全達(dá)到GB 13693-2005《道路硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)中42.5等級的性能指標(biāo)和技術(shù)要求，成功應(yīng)用于某潛艇基地軍用機(jī)場路面工程，獲得了用戶好評。

1 原燃材料及配料方案

1.1 原燃材料

采用石灰石、砂巖、粉煤灰、轉(zhuǎn)爐渣四組分配料，控制指標(biāo)分別為：

石灰石：CaO≥48%，K2O≤0.35%；

砂巖：SiO2≥90%，K2O≤0.85%，水分≤6%；

粉煤灰：Al2O3≥26%，K2O≤0.85%，水分≤15%；

轉(zhuǎn)爐渣：Fe2O3≥20%，水分≤8%。

進(jìn)廠原材料化學(xué)成分見表1。

熟料煅燒用煤產(chǎn)地為山西同煤集團(tuán)，進(jìn)廠煤水分控制≯12%，分析基低位熱值控制≮24MJ/kg，煤粉細(xì)度控制≯12%，煤粉質(zhì)量數(shù)據(jù)見表2、表3。

試驗(yàn)前要加強(qiáng)進(jìn)廠原材料質(zhì)量控制，保證原燃材料的質(zhì)量穩(wěn)定，尤其要嚴(yán)格控制原燃材料水分，避免物料輸送、計(jì)量時(shí)發(fā)生堵卡。

表1 原材料化學(xué)成分，%

表2 煤粉質(zhì)量數(shù)據(jù)

表3 煤灰化學(xué)成分，%

1.2 配料方案

GB13693-2005《道路硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定道路硅酸鹽水泥熟料中C3A含量應(yīng)≯5.0%、C4AF含量≮16.0%、fCaO含量≯1.0%，經(jīng)和用戶溝通后，設(shè)計(jì)熟料率值為：KH=0.92±0.02、SM=2.1±0.1、AM=0.7±0.1，具體配料方案及生料化學(xué)成分見表4。

由于粉煤灰及轉(zhuǎn)爐渣的配比同生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥熟料時(shí)的配比有較大差異，試驗(yàn)前需調(diào)整這兩種原材料配料秤下料口，并校準(zhǔn)配料秤，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定準(zhǔn)確喂料。

要提前進(jìn)行生料、熟料熒光分析與化學(xué)分析對比、校準(zhǔn)工作。執(zhí)行道路水泥熟料配料方案時(shí)，要密切關(guān)注出磨和入窯生料變化情況，加大取樣頻次，必要時(shí)可隨時(shí)取瞬時(shí)樣，確保出磨和入窯生料的穩(wěn)定。

2 熟料煅燒與質(zhì)量控制

2.1 熟料煅燒

道路硅酸鹽水泥熟料采用的是中飽和比、低硅酸率、低鋁氧率的配料方案，與煅燒普通的硅酸鹽水泥熟料相比，熟料在煅燒過程中，液相出現(xiàn)溫度較低，燒結(jié)范圍窄，液相粘度低現(xiàn)象，使熟料結(jié)粒小，易出現(xiàn)“飛砂”、“堆雪人”現(xiàn)象。在這種情況下，一方面有利于硅酸鹽礦物的生成和游離氧化鈣的吸收，另一方面窯皮密度和厚度上升，燒成帶末端容易長厚窯皮，容易造成窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋等不正常工況的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量，給操作帶來一定難度，因此，熟料煅燒是研制道路水泥的關(guān)鍵。

2.2 質(zhì)量控制

熟料煅燒操作上要合理控制好窯速和熟料產(chǎn)量，保持良好的窯內(nèi)通風(fēng)；要求窯頭火焰火力集中，保證足夠的燒成溫度來控制窯皮的惡性增長；控制好頭尾煤比例，盡可能選用燃燒特性好的燃料，且煤粉細(xì)度和水分盡可能低。在篦冷機(jī)操作中，尤其應(yīng)保持篦冷機(jī)一室合理的壓力，掌控好篦床速率與料層厚度，保證高溫料層風(fēng)量穩(wěn)定且充足，使熟料快速冷卻，保證熟料質(zhì)量，防止“堆雪人”現(xiàn)象的發(fā)生。

熟料煅燒時(shí)燒成系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)見表5，生產(chǎn)的熟料化學(xué)成分和物理性能分別見表6和表7。

3 道路硅酸鹽水泥的制備

GB13693-2005《道路硅酸鹽水泥》規(guī)定道路硅酸鹽水泥中：燒失量應(yīng)≯3.0%，SO3應(yīng)≯3.5%，MgO應(yīng)≯5.0%，比表面積為300～450m2/kg，初凝不早于1.5h，終凝不得遲于10h，28d干縮率應(yīng)≯0.10%，28d磨耗量應(yīng)≯3.0kg/m2，水泥各齡期強(qiáng)度見表8。

表4 配料方案及生料化學(xué)成分

表5 燒成系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

表6 熟料化學(xué)成分

表7 熟料物理性能

表8 42.5級道路硅酸鹽水泥各齡期強(qiáng)度

3.1 水泥配比

GB13693-2005《道路硅酸鹽水泥》規(guī)定水泥中允許摻加≯10%的活性混合材，混合材料應(yīng)為符合GB/T 1596表1的F類粉煤灰、符合GB/T 203的?；郀t礦渣、符合GB/T 6645的?；姞t磷渣或符合YB/T 022的鋼渣。經(jīng)過對各種混合材的對比分析，選擇資源豐富且活性較高的礦渣作為混合材，選用脫硫石膏作為調(diào)凝劑，并添加自產(chǎn)增強(qiáng)型液體助磨劑。具體水泥配比見表9。

表9 道路硅酸鹽水泥配比，%

按配比計(jì)量后的物料送入配置?120cm×100cm輥壓機(jī)+V型選粉機(jī)+?4.2m×13m兩倉閉路水泥磨系統(tǒng)進(jìn)行共同粉磨。

3.2 SO3指標(biāo)

石膏對水泥的水化起著重要作用，一方面石膏的存在能使水泥中C3A在早期Ca2+、OH-離子的飽和溶液中形成膠凝狀的鈣礬石薄膜，封閉了水泥顆粒的表面，從而阻礙了水分子和離子的擴(kuò)散，起著調(diào)節(jié)水泥水化的作用；另一方面，鈣礬石早期的形成并在水泥水化產(chǎn)物中的相互穿插能促進(jìn)水泥早期強(qiáng)度的形成，還能彌補(bǔ)水泥水化產(chǎn)生的微觀裂縫、補(bǔ)償其收縮應(yīng)變，并抑制裂縫的產(chǎn)生，能有效改善路面干縮開裂問題。綜合考慮上述性能，在道路水泥粉磨過程中我們控制SO3的含量在2.3%～2.7%之間。進(jìn)廠脫硫石膏應(yīng)控制水分≯15%，水分大時(shí)要進(jìn)行晾曬，防止發(fā)生卡堵造成喂料不穩(wěn)。

表10 道路硅酸鹽水泥化學(xué)成分，%

表11 道路硅酸鹽水泥物理性能

3.3 細(xì)度指標(biāo)

道路硅酸鹽水泥細(xì)度太粗會導(dǎo)致水化速度慢，水化不完全，早期強(qiáng)度偏低；粉磨過細(xì)則水泥漿體要達(dá)到同樣的流動(dòng)度，需水量就過多，會增加水泥制件的干縮。因此我們在生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格控制出磨水泥細(xì)度，比表面積控制在330～370m2/kg范圍內(nèi)。

3.4 水泥的物理性能與化學(xué)成分

生產(chǎn)的道路硅酸鹽水泥物理性能及化學(xué)成分見表10、表11，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到GB13693-2005國家標(biāo)準(zhǔn)要求，具有抗折強(qiáng)度高、需水量低、耐磨性好、干縮率小等優(yōu)點(diǎn)，并通過了上級檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)確認(rèn)。

4 結(jié)語

我公司成功利用5 000t/d新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥，在生產(chǎn)過程中積累了寶貴的質(zhì)量控制、熟料煅燒與粉磨技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。生產(chǎn)的42.5等級道路硅酸鹽水泥不僅完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，還具有抗折強(qiáng)度高、需水量低、耐磨性好、干縮率小等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)勢和市場競爭力，為公司創(chuàng)造了新的利潤增長點(diǎn)?！?/p>

TQ172.6

A

1001-6171（2017）06-0054-04

2017-04-14； 編輯：呂 光