提高水泥熟料强度的主要措施

提高水泥熟料强度的主要措施

涂建林

新疆圣雄水泥厂烧成车间

摘要：近年来，我公司水泥熟料强度一直偏低，3d抗压强度28.5MPa,28d抗压强度52.0MPa。为提高熟料强度，我公司从原燃材料质量改进、熟料生产过程质量控制、配料方案及工艺操作调整等方面进行了优化，取得了较好效果。

关键词：水泥熟料强度；提高；主要措施

1改进原燃材料质量

1.1提高原煤质量

(1）原煤现状。我公司原煤为第三方供应，供应商为了降低原煤成本，同时又能满足我公司原煤使用要求，将多个矿点的不同原煤（烟煤、无烟煤、煤泥等）选配在一起供货，造成煤粉出现分级燃烧情况。分级燃烧，即不同煤种因燃烧速度、燃尽时间不同，不能同时燃尽，从而导致窑头火焰比较分散，火焰长，火力不强，有时会造成后燃烧，窑头煤、窑尾煤比例不易协调。水泥熟料松散不致密，频繁出现黄芯料，烧失量和需水量偏高，强度偏低。(2）改进措施。为改变燃料品质，稳定熟料煅烧，公司决定改进原煤的采购方式，由第三方供应变为原矿直供。经多次实地考察和取样分析，最终确定了三个矿点作为公司的原煤供应点。公司将不同原煤单独堆放，根据煤质情况单独或搭配使用。采购方式调整前后调整采购方式后，原煤的挥发分和发热量均大幅提高。(3）改进效果。生产实际显示，在煤粉细度保持不变的情况下，煤质提高后，煤粉燃烧速度变快，窑头火焰更加明亮且火力集中，二、三次风温明显提高且稳定，更利于熟料的煅烧。从熟料外观看，杜绝了黄芯料的频繁出现，熟料致密且晶体均匀。

1.2提高石灰石质量

A矿山石灰石含土量较大，易堵石灰石库，石灰石质量波动较大，生料配料波动也较为明显；B矿山石灰石品位虽低，但几乎不含土，为稳定生料质量和熟料煅烧创造了有利条件。因此，我公司决定对两座矿山的石灰石进行搭配使用，确保石灰石满足CaO≥48%、MgO<2.5%含量的配料要求。两座矿山的石灰石搭配使用情况见表2。将两座矿山的石灰石在入仓胶带上混合后，入石灰石预均化场均化。通过合理搭配石灰石，出磨生料合格率大幅提高。

2熟料矿物组成

2.1C3S和C2S

熟料强度主要是由C3S+C2S含量决定的，其中决定熟料28天强度的绝对值和增进率的矿物是C3S,C3S含量决定水泥熟料28天的抗压强度，纯的C3S28d强度大约可以达到50MPa;C2S28d强度只是C3S的十分之一，但一年以后的强度可以赶上甚至超过C3S的强度。所以，要想提高水泥28天强度，就必须要提高熟料中C3S的含量，降低C2S含量，同时加强煅烧操作。生产中，提高C3S含量就需提高熟料的KH，在提高KH时，需注意在保证CaO含量的同时，石灰石中的Al2O3含量不要超过2.5%，否则将会影响粘土质原料的配合；在提高KH时，还要保证合适的SM与之配合，煅烧出更多的硅酸盐矿物；另外要注意粘土质原料中SiO2含量与Al2O3、碱含量成反比，配料中尽量采用高品位砂岩，减少碱含量的增加对不同龄期熟料强度的不同影响。

2.2C3A和C4AF

此两种矿物主要是影响熟料早期强度，特别是C3A。C3A含量与3d强度成正比，但后期强度不增加，反而要倒缩，含量超过一定后将严重降低熟料后期强度，配料中应注意合理控制Al2O3含量，使熟料中C3A含量小于9%，既可保证早期强度、不严重影响后期强度，还可减少煅烧过程中系统结皮、结圈现象。C4AF对熟料强度贡献较小，但对熟料烧成影响很大，可以使CaO、SiO2和Al2O3在窑内以较低的温度进行烧结，所以配料中适当的Fe2O3有利于熟料的烧成，保证熟料质量。铁质原料的质量相对稳定、波动范围最小，但配料时含Fe2O3原料掺量少，生产中要注意下料是否正常、计量是否准确的问题。

3调整工艺操作

3.1提高入窑生料成分稳定性

(1）在改善进厂石灰石质量的基础上，稳定其他校正原料；在进厂原材料成分标准偏差、粒度和水分符合控制要求的前提下，保证合理的原材料库存量，设置最低库存量；对进厂原材料采购部门和供应商进行考核；控制原材料合格率，保证原材料符合标准偏差，合理搭配使用标准偏差较大的物料。(2）按质量管理规程要求，定期对车间配料计量秤进行校验，保证计量秤的准确性，以提高出磨生料合格率，稳定入窑生料成分和喂料量，减少对熟料质量的影响。(3）生料库始终保持>25m的高库位，同时，对生料库顶、库底的斜槽，每天进行一次常规检查，每周进行一次详细检查，加强维护，保证其畅通，从而保证生料均化库的均化效果。(4）提高配料预见性，如原煤换堆时，煤质易发生变化，应及时取样分析；提前调整出磨生料指标，减少熟料率值的波动。

3.2服务前数据

熟料中C3A、C4AF含量基本合适，在正常控制范围内，但C3S和C2S含量明显偏低，特别是C3S含量平均为56.83，低于60%;3d强度平均为31.46MPa,28d强度平均为53.5MPa，表明熟料早期强度偏高而后期强度偏低。经分析，造成28d强度偏低的主要原因是C3S含量偏低，而3d强度偏高可能与熟料中微量元素的含量有关，因为熟料中C3S和C3A的含量均不足以使早期强度达到31MPa以上。熟料化学分析数据显示熟料中SO3含量为0.73%左右，在水泥粉磨过程中石膏掺量也比较合理，排除了SO3对早期强度的影响；而熟料碱含量达0.91%，比较高的碱含量使熟料3d强度得以激发和增高，但降低了熟料28d强度

3.3调整窑头、窑尾的用煤量

在确保入窑煤粉质量稳定的基础上，合理调整窑头、窑尾用煤量。熟料致密度较差时，公司曾采取过增加窑头喂煤量的措施，但效果不佳，导致窑尾无法加煤，窑头、窑尾用煤比例失调。同时，窑头用煤量大造成窑前温度高，窑主电动机电流偏高，>1100A（正常900～1000A），限制了窑产量，熟料中也出现了大量的黄芯料。针对此问题，公司及时调整，在投料量及系统拉风不变的情况下，逐步减少窑头煤用量，观察窑尾煤的变化。运行实际显示，将窑头、窑尾煤比例稳定在4∶6，可满足工艺要求。窑头、窑尾用煤调整前后对比见表6。通过逐步减少窑头用煤量，增加窑尾用煤量，窑尾烟室温度基本稳定在1050℃，喂料量也增加了15t/h，煤耗降低了1.4kg/t，窑况比较稳定。

4结论

(1）水泥生产配料方案的确定与稳定，对水泥熟料强度影响比较大，工艺员特别要加以重视，要多方案对比，选择最佳方案，为烧成优质熟料创造条件。(2）配料时不仅要关注原料中主要氧化物含量的控制，还要对其中的微量元素给予足够重视和应对，采取合理措施将碱的危害降到最低，保证熟料强度。(3）中控操作员的理论深度和操作水平是影响熟料产质量的关键，有必要进行系统的理论学习和操作培训，使其能用理论来指导操作，根据原燃料的变化、煅烧操作参数的变化进行风、煤、料的合理调整，逐步提高操作水平，保持系统热工制度的稳定，才能保证配料方案的实施，保证熟料产质量的稳定与提高。

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