浅谈如何提高水泥熟料的强度等级

浅谈如何提高水泥熟料的强度等级

作者：董福成

来源：《建材发展导向》2014年第04期

摘要：硅酸盐水泥熟料是配制硅酸盐水泥的主要材料，它的强度等级的高低直接影响到水泥强度的高低。文章主要从四个方面提出了提高水泥熟料强度等级的措施。

关键词：提升；熟料；强度；等级；措施

我公司为 Φ4.0х60M的2500T/d单系列预热器带TSD分解炉的生产线，带TDF炉型单系列低压损五级旋风预热器一套，在2008年2月调试生产，由于各方面原因，熟料强度一直在52-58Mpa范围内波动，公司多次开会研究，收获不大，在2012年5月份公司成立技术攻关小组，从主要配料方案，煅烧制度和冷却方法，三方面分析原因并采取措施，使熟料强度有了明显改善，经过三个多月的试产，9月份熟料质量最小值达到55.0Mpa，最大值达到64.8Mpa，取得了明显效果，受到公司表彰，现针对具体措施做以叙述。

1影响熟料强度的因素

1.1原材料预均化和配料方案等

1.1.1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。

1.1.2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2.8%-3.2%。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

在生产过程中，我们曾多次调整配料组成，寻求最佳的配料方案，以生产高强度的优质熟料。经过对熟料质量统计分析，寻求矿物组成与熟料强度之间的关系来确定熟料中最佳的矿物组成。

1.2.1C3S含量对熟料的影响：C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，通常含量在50%左右，C3S水化较快，早期强度较高，后期强度也增长较多，但是如果熟料中C3S含量过高，煅烧困难，且f-CaO增高，相反会降低熟料强度，

1.2.2C2S也是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，一般含量在20%左右，水化反应慢，早期强度低，但后期强度增长较快。

1.2.3C3AF的水化迅速，早期强度较高，它的强度3d内就大部分挥发出来，以后几乎不再增长。

1.2.4C4AF的水化速度在早期介于C3S与C3A之间，早期强度也较高，后期强度还能增长，适当提高它的含量，有利于质点扩散，促进C3S的形成，但超过限量时，它会使液相粘度大大降低，烧结范围变窄，熟料易结大块或节圈。

1.3煅烧工艺对熟料强度的影响

窑内的温度与熟料强度成正比，只有使窑内煤粉完全燃烧，煅烧气氛介于氧化和还原之间，才能使火焰达到最佳温度，熟料强度自然提高，因此在煅烧过程中如单纯增加燃料，过分提高窑内温度反而会使还原气氛增多，C3S和C4AF晶体遭到破坏，熟料强度会降低。 2提高熟料强度的措施

2.1加大对原、燃材料的预均化

对于购进的石灰石、石膏、铁粉、粘土、原煤等原材料、燃料要根据进场检验指标及企业内控标准的要求，进行充分的机械式均化；要求化验室应定期到矿山、煤场调查、取样分析，把对进厂原燃材料的质量控制推前到矿山、煤场，进厂后严格现场管理，按不同矿口、品种、品位分类堆放，并及时做好化学分析，根据分析结果，实行定量搭配，以期达到均匀一致；对预均化的原燃材料再进行二次化验分析，根据分析结果进行配料。

2.2选择最佳配方工艺

2.2.1提高生料合格率：专门配备生料均化员一名，负责生料的均化和搭配，及时同化验室工艺员联系调整配料方案，提高入窑生料合格率，使CaO合格率提高到55%，Fe2O3合格率提高到70%。

2.2.2优化配料方案：根据几个月生产熟料的质量统计和数据经验得知：当C3S=56.52%，C2S=23.00%，C3A=9.00%，C4AF=10.60%时，熟料强度提高，由计算公式可得 ：（1）

KH=C3S+0.8838C2S/C3s+1.3256c2s=56.52+0.8838×23.00/56.52+1.3256×23.00=0.833；（2）SM（n）

=C3S+1.3254C2S/1.4341C3A+2.0464C4AF=56.52+1.3254×23.00/1.4341×9.00+2.0464×10.60=2.51；（3）IM（p）=1.1501C3A/C4AF=1.1501×9.00/10.60=1.61。因此，我们将配料方案定位KH=0.880±0.02；SM（N）=2.5±0.1；IM（P）=1.60±0.10。

2.3优化煅烧工艺

提高窑内煅烧温度，我们采取：①选用热值高的燃煤，②预热空气或燃料③减少窑内热量散失。④适当控制空气过剩系数；我们降低窑内物料填充率，使其从原来12%-14%降低到9%

左右。增大燃料燃烧空间，使其充分燃烧，增强了窑内通风可及时将燃烧产物中的CO2和H2O带走，有益于窑内温度的提升，同时将窑速从2.5r/min提高到3.2r/min，即“薄料燃烧”，此煅烧制度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，使物料的受热均匀，熟料矿物晶体尺寸小活性高，熟料质量高。

2.4优化冷却方法

快速冷却是各厂的共识，大多数厂家都实施厚料层操作，料层厚度在600-800mm之间，厚料层操作系统阻力大，冷却风量小，如料层太薄，冷却风量大，虽然会对熟料强度有所提高，但会增加熟料的热耗，我们采用中厚料层，二层厚度控制在500mm左右，篦床上的熟料在冷却风的作用下处于最大程度的松动状态，加大篦冷机一、二室的风量，石量控制三、四室的风量，减少其他室的风量。

3结论

3.1我厂原料化学成分见表1：从表1可以看出我厂原材料不够理想，在这种条件下通过实施以上工艺措施，提高了熟料强度。

表1原材料化学成分（%）

名称 LOSS S1O2 AL2O3 Fe2O3 CaO Mgo K2o ∑

石灰石 42.28 5.96 1.42 0.67 48.46 1.27 0.98 99.34

粉煤灰 - 50.63 26.90 7.66 4.55 1.03 1.87 99.25

砂岩 - 92.93 1.87 1.06 1.11 0.48 0.66 99.61

铁粉 - 33.95 5.67 43.82 4.22 - 2.72 98.95

3.2采取措施后熟料强度对比见表2。

表2

项目 台时产量（t/h） f-cao/% C3s/% C2s/% C3a/% C4af/% 3d/Mpa抗压强度 28d/Mpa 抗压强度

使用前 7.4 1.49 59.96 15.26 4.23 15.84 28.6 54.72

使用后 10.2 0.72 55.96 18.64 9.06 10.97 34.9 64.7

通过以上技术途径的改造，熟料强度比以前平均提高6-8mpa，同时台时产量提高2.8t/h，取得了令人满意的结果。

参考文献

[1] 田亚超.优选配料方案改善熟料性能[J].水泥,2002年第1期.

[2] 沈威.水泥工艺学第三章[M].武汉理工大学出版社.

[3] 硅酸盐水泥熟料[S].GB/T 21372-2008.

作者简介：董福成（1971.02- ），男，陕西富平人，武汉工业大学硅酸盐专业毕业，硅酸盐工程师，1992年参加工作，长期从事水泥及水泥制品的质量管理工作。