水泥熟料强度长期偏低原因分析及改进实践

水泥熟料强度长期偏低原因分析及改进实践

张同武

华沃（枣庄）水泥有限公司 山东枣庄 277222

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，但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. 预匀化瘀配料方案

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%，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，分别达到61.5MPa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。

1.2煅烧工艺对熟料强度的影响

1. 高温对熟料强度的影响

煅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KH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浓度，从而提高熟料的C2S和C3A浓度。相反，熟料的28d抗压强度会明显提高。

2、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7t/h，流动度将大大增加或减少，从180mm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%。

2提高熟料强度的措施

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1MPa。

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。但上半年喷煤管内风道磨损，不利于调节内外风，烧结产能大幅下降。当按照上述速率进行控制时，煅烧熟料非常困难。f-CaO高，合格率低，产量质量不理想，必须调整其配料方案，KH: 0.90 ±0.02，SM: 2.85 ±0.10，IM: 1.45± 0.10，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，28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优化煅烧工艺

为了提高窑内煅烧温度，我们采取了以下措施:①选择热值高的煤；②预热空气或燃料；③减少窑内热量损失。④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3.5r/min提高到4r/min，即“薄料燃烧”。这种煅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600-800 mm，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500 mm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，只有充分的煅烧，完全的反应，才能获得较高的熟料强度。

参考文献：

1. 张大同，陈萍.关于水泥熟料强度测定方法的研究现状与问题[J].建筑材料学报，2015（4）：72-78.

2. 江旭昌.浅议水泥工业用煤工业分析熟料强度影响试验代表符号及其基准[J].新世纪水泥导报，2014（1）.

作者简介：张同武（1979年5月20日出生）；性别：男；民族：汉族；籍贯：山东省枣庄市；职务职称：工程师；学历：大专；单位：华沃（枣庄）水泥有限公司；研究方向：化工、水泥