采用高铝高铁配料烧制硅酸盐水泥.pdf

第四卷第一期199 5年2月中国建材科技Chin aBuildingMaterialsSeie nee&Teehn ologyFol4.No.lFeb.19 95采用高铝高铁配料烧制硅酸盐水泥张王兴(中欧妙研究院)徐忠琼姚永根尚先全(湖北省松木坪水泥厂)一、前一之一口湖北省松木坪水泥厂原材料的A12O3含量较高:粘土、煤灰、石灰石中A 12O:含量分别为1 6%,3 9%,3%。在配料时,总是铝率较高,均在1.6以上。因此,烧成时,料子发 粘、结块,十分难 烧。为了降低f CaO含量,不得不降低石灰饱和系数,致使熟料强度标号上不去,强度增长率较低。道路水泥在机立窑上烧制成功,特别是高铝道路水泥烧制成功给人们很大启发。道路 水泥具有耐磨、干缩值小等特点。而且,其烧成温度低,熟料液相量高,粘度低,石灰吸收快又多,3 CS形成量多而快,从而可提高窑的台时产量和熟料标号。因此,在该厂的高铝配料 中,增 加铁 质 含量以提高C4AF生成量,使之按高铝高铁配料方案,来提高熟料强度和 强度增长率。本课题是以该厂 的新技术开发 QC小组为主体,经过一年多的生产试验研究,取得明显的效果。析,计算出C3A和C4A F生成量。在磨制水泥时,一律 掺3%石膏,细度控制在o.0 80mm筛孔筛余8%。按GB 177一85“水泥胶砂强度检验方法”进行水泥耐压强度试验。试验结果如表1。从表1得 知,在高铝配料生料 中,随着铁质含量的增加其2 8天 强度亦在增加。同时,十分明显地看出,在一定范围内,熟料中C4AF不断增加,或 者说C4AF/C3A之比值逐渐增加,其3天至2 8天的熟料强度增长率亦在增加。而且,其3天 强度一直比较高。因此,.我们认为,在高铝配料方案 中,增加铁质含量从原来的低铁配料方案改为高铁配料方案,可提高熟料2 8天强度、强度增长率和确保52 5R型硅酸 盐水泥的稳 定生产。三、高铝高铁的硅酸盐水泥生产工艺二、试验试验是在原配料基础上,有目的地增加铁 质含量,经 机立窑锻烧,并进 行熟料分1.高铝高铁的硅酸盐水泥生、熟料化学成分高铝高铁的硅酸盐水泥 生料配制是在该厂高铝配料 的基础上增加铁质含量而成。其化学成分如表2。第一期采用高铝高铁配料烧制硅酸盐水泥27表1高铝高铁的硅酸盐熟料强度及其增长率(%)试试验验A1203 3 3Fe203 3 3尸尸C3A A AC4F F FAC4AF F F抗压M(Pa)3天至 28天强度度编编号号(%)(%)(%)(%)/C3A A A A A A A A A A A A A A A A A A A增长率(%)3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3天天28天天天l l l一l l l7.3 9 9 93.85 5 512 2 2913.5 5 501 1.70 0 00.930 0 00.5 5 551.6 6 668.5 5 5l l l一2 2 27.68 8 84.9 9 910.88 8 813.26 6 621.43 3 30.4 4 4931.3 3 353.5 5 570.9 9 9l l l一3 3 37.43 3 33.81 1 11.9 5 5 513.23 3 31 168 8 80.88 8 830.628 8 8.2 2 269.4 4 41 1 14 4 4-7.25 5 53.99 9 91.82 2 221.45 5 512.13 3 30.9 7 7 734.8 8 852.8 8 85 1.7 7 71 1 1一5 5 57.6.9 9 9364 4 42.11 1 113.4 4 491 1.7 7 700.79 9 934.5 10 0 0.6 6 6518 8 87 7 7.49 9 93.88 8 81.9 3 3 313.19 9 911名1 1 10.930 0 02.23 3 35.3 3 362.5 5 5图10堑断组形成毗火a.正堑断组毗火;b.逆堑断组毗火图;1局部不规则毗火与底火关系.a偏火引发的高头底火的毗火;b.立壁现象引发的2 2 24 4 4-6.84 4 44.88 8 81.490 0 0名5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 51 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.5281 1 1.3 3 353.1 1 12 2 2一5 5 57.6 6 614.88 8 81.510 0 00.59 9 914.84 4 41.420 0 07.23 3 35.90 0 00.3 3 3平平均均6.4 4 494.6 6 671.5 1 1 110.3 3 3 314.45 5 5140 0 028.27 7 75.8840 0 0.1 1 13 3 3一l l l6.62 2 25 1.4 4 41.29 9 98.33 3 3巧.63 3 31.2688 8 8.50 0 02.5 5 5102.0 0 03 3 3一2 2 26.8 8 855.2 6 6 61.25 5 59.2 2 2515.9 9 9 91.7289 9 9.3 3 35 5.90 0 04.3 3 33 3 3一3 3 37.10 0 05.21 1 11.36 6 69.8 8 8915.84 4 41.259 9 97.50 0 03.3 3 39 7.4 4 43 3 3一64 4 498 8 85.6 6 611 35 5 59.75 5 515.69 9 91.61 1 129.69 9 95.7 7 7900 0 03 3 3一65 5 5.31 1 15.09 9 91.284 4 4.9 9 9015.47 7 71.91 1 128.6 6 6560 0 096.0 0 0平平均均6.72 2 25.17 7 71.390 0 0.03 3 315.72 2 21.74 4 428.450 0 0.7 7 7959 9 94 4 4-61 1 1.550 0 0.7 1 1 11.4 4 417.4 4 4517.6 6 632.330 0 01.4 4 459.6 6 689.8 8 84 4 4一2 2 26.7 3 3 35.60 0 01.20 0 08.32 2 24 4 41702.4 4 4031.68 8 80.5 5 590.3 3 3十十3 3 36名65 5 555 5 51.21 1 18.57 7 717.18 8 8200 0 025.6 6 656 2 2 2119.5 5 54 4 4一64 4 4.57 7 75.70 0 01.15 5 57.4 4 4717.33 3 32.24 4 428.650 0 0.1 1 110 0.3 3 34 4 4-65 5 571 1 15.45 5 51.283 3 3.4 4 4516.57 7 71.4 4 4926.8 8 845.1 1 1101.9 9 9平平均均6.67 7 75.6 2 2 21.189 9 9.15 5 517.29 9 90.1280 0 0.7 7 757.3 3 3,100.4 4 4表2高铝和高铝高铁配料生、熟料化学成分与矿物组成(%)名名称称化学成分(%)率值值L(%)矿物组成(%)烧烧烧失量量5102 2 2Fe203 3 3A 1203 3 3CaO O OMgo o o犬万万n n nP P P P PC3S S SCZS S SC3A A AC4AF F F高高铝配配4025 5 512 43 3 32.90 0 0391 1 138.1 7 7 70.87 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7料料生料料料料料料料料料料料料料料料料高高铝酉 己己己2 1.33 3 34名 3 3 36.58 8 864.49 9 91.49 9 90.87 7 7l,87 7 71 3 6 6 651.53 3 349.4 4 4 423,85 5 59.19 9 914石8 8 8料料熟料料料料料料料料料料料料料料料料高高铝高铁铁38.4 1 1 111.80 0 03.37 7 74.12 2 239.06 6 61.0 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6配配料生料料料料料料料料料料料料料料料料高高铝高铁铁铁19.16 6 65.4 7 7 76.69 9 963.42 2 21.72 2 20.94 4 41.51 1 11.2 2 2 233.49 9 959.70 0 09.89 9 98.47 7 7l6.63 配配料熟料中国建材科技第四卷2.生料粉磨和成球冷的方法,其易磨性大有改善,而且熟料较将石灰石、粘土、铁矿石和煤等经CP Y脆。从这个工艺角度 出发,烧成的高铝高铁型数 控斗式配料电子 秤,按生料配比人的硅酸盐熟料的易磨性不比原配料的高铝硅拟.8 3X.6 4m生料磨。原 料人磨粒径酸盐水泥熟料差。我们在小磨 曾做过试验:巧m m。全黑生料细度控制在.0 O8 0mm方用的是单仓小试验磨,磨机的参数不变。当孔筛筛余8%。两种水泥细度在.0 08 0m m方孔筛筛余达到成球的加水量是十分重要的。这是因1 0%时,高铝高铁的硅酸盐熟料用了2 1分为,高铝高铁配料的生料铁含量提高,其塑钟,高铝硅酸盐熟料用2 0分钟,说明两者的性指数降低,成球性能差些。因此加水量要差别不大。在生产中,用毋1.83X.6 4m两仓严格控制在1 21 3%。经测验,料球粒径多开式磨,磨制高铝高铁的硅酸盐水泥,水泥在5一1 5mm,其中球径7一 sm m的料 球占细度8%,其磨机产量为.75 t/h,基本上6 0%。料球破碎高度大于l.sm;球径gm m达到了原配料的磨机产量。的料球破坏静压力大于.0 4千克。可满足锻烧工艺要求。四、高铝高铁的硅酸盐水泥3.熟料烧成物理性能由于高铝高铁配料生料 中的铁质提高,液相量增 加,f CaO吸收快和多,所以,熟1.水泥强度和强度增长率料易快烧。另一方面,由于液相量高,物料众所周知,硅酸盐水泥的早期强度主要承受高温静压力差,易结大块。所以,烧成决定于熟料中的C3S和C3A矿相。高铝高铁的熟料要快卸;湿料层不宜太厚,一般在 3 0配料方案的硅酸盐水泥熟料,由于铁质含量SOcm;采用浅 暗火锻 烧方法。要注意搜增 加,液相量增高,石灰吸收系数提高了,边,打碎融块,扎风洞,稳定底火,要用大石灰饱和系数也可相应提高,由原配料的石风,保证窑内空气充足,通风 良好,减少还灰饱和系数0.87一 0.88提高到.09 3一.095。原气氛。同时,要严格控制烧成温度,烧成所以,C3S含量由原4 0一4 5%提 高到5 5一温度不要过高,一般控制在135 0一140 0为6 0%;而C3A仍可保持较高含量,约在6 一宜。因此,要准确地控制配煤量。7%;C4AF从原1 3一1 4%升到1 6一1 7%。4.水泥磨制所以,试验结果,高铝高铁配料方案的硅酸高铝高铁的硅酸盐水泥熟料的铁质比原盐水泥的早期强度仍然较高。其3天 强度仍配料高,液相量高。所以,在同样烧成温度保 持在3 0MPa左 右,折强5一6MPa。但条件下,熟 料硬度比高铝配料硬度高,其易是,3天到2 8天 的强度增长率却从 7 0%左右磨性差些是理所当然 的。但是,另 一方面,提 高到近10 0%。可稳定生产52 5R型硅酸由于液相量高,烧成温度降低,采用快烧快盐水泥。如表1和表o 3表3高铝配料和高铝高铁配料水泥强度 比较名名称称细度度安定性性凝结时间(时:分)抗压(MPa)士士花折(MPa)(%)初初初初初凝凝终凝凝3天天7天天28天天3天天7天天2 8天天高高铝配料料7 7 7合格格2:19 9 94:59 9 930.0 0 033.7 7 751.6 6 64.8 8 86.4 4 47,4 4 4高高铝高铁配料料8 8 8合格格2:04 4 45:19 9 931.4 4 44 5.0 0 05 9.6 6 65.8 8 86.8 8 88.7第一期采用高铝高铁配料烧制硅酸盐水泥2.干缩率高铝高铁配料的硅酸盐水泥,其C3S和研究表明,干缩率大小与C3A含量多少C4AF的含量比起原配料来说都有一定程度有关。一般说来,C3A含量越高,水泥石的的增加。水 化后生成的C一S一H和Fe(OH)3干缩率也就越大。C3A单矿物水化2 8天的凝胶体也相应地增加。同时,该水泥尚有一干缩率为0.10 2%,是3 CS干缩率的2倍,定量的3 CA矿物,与石膏水化反应后生成柱C4AF的4倍,CZS的5倍。状晶体钙矾石形成交叉骨架。晶胶体的优异从高铝配料改为高铝高铁配料后,水泥配合,不但水泥强度提高了,耐磨性也提高中的C4A F增加,C3A减少,无疑,这对该了。本水泥的耐磨性经质检检测结果是:水水泥干缩值的减少是有好处的。化 2 8天 的磨损率为.29 8%,同道路硅酸盐高铝高铁的硅酸盐水泥的干缩值,经质水泥 的耐磨值相近。检部门 检 测:7天为一.00 6%;1 4天为4.脆性一0.07%;28天是一0.07%。本干缩值可满足在研究道路硅酸盐水泥时,由于道路工一般工程要求,也 达到了道路硅 酸盐水泥程要求,引出一个脆性 问题。即道路水泥不GB1 3693一92国家标准。仅要耐磨还要高折强。通常,以脆性系数表3.磨损率示,即2 8天的耐压强度与抗折强度之 比值。水泥的耐磨性从微观来看是与水泥石密研究表明,C4A F是提高水泥抗折强度实程度,晶胶比例,晶体形状,硬度有关,的主要贡献者。由于高铝高铁的硅酸盐水泥也与凝胶体对晶体、集料 的固结力 大小有的C4AF含量比硅酸盐水泥高,所以,高铝关;从宏观来看与水泥石 的强度有关,强度高铁的硅酸盐水泥脆性系数要 比普通的硅酸越高,越耐磨。盐水泥低。如表o 4表4高铝高铁的硅酸盐水泥的脆性系数水水泥名称称抗折(Ma P)抗压(MPa)脆性系数数(B)3 3 3 3 3天天7天天28天天3天天7天天2 8天天天高高铝高铁的硅酸盐水泥泥5.8 8 86.8 8 88.7 7 731.4 4 44 5.0 0 059.6 6 66.85 5 5普普通的525#硅酸盐水泥泥4.1 1 15.3 3 37.1 1 122.6 6 633.3 3 35 1.5 5 57.25 5 5五、经济效益分析综上所述,高铝高铁的硅酸盐水泥,不仅具有普通硅酸盐水泥所应有的物理性能,而且尚有耐磨、早强、低脆性等特殊功能。同时,又有低能耗、高产量、高质量、高强度等好处。因此,其经济效益十分可观。就该厂 而言,熟料烧成温度约降低5 0一1 00熟料热 耗值从110 0大卡/千克熟料下降为9 50大卡/千 克熟料;配煤量从1 4%降为1 2%。节约标煤1 3.6%;熟料的易烧性 好。采用快烧快卸的操作规程,熟料台时产量 可提高1 5.5%;熟料强度增长率快,2 8天强度比原配料可提高SMPa以上,确保525R型硅酸盐水泥稳定生产。按该厂月产量1.3万吨计算,年增利润8 4万元。六、讨论1.高铝高铁配料本配料方案是属 于高铝配料方案、高铁中国建材科技第四卷配料方案,还是高铝高铁配料方案呢?如果仅从铝率尸5%和C4AF1 6%来看,该配 料实属高铁配料方案;另一方面,就其 熟料 中A几03.6 5%,其C3A8%来看,该配料又实属于高铝配料方案所以说,该配料应属于高铝高铁配料方案比较合适。而且,所谓高铝、高铁配料方案应以熟料中氧化铁含量和氧化铝含量兼顾为好。因为它 直 接 决定熟 料中的C3A和C4AF含量之多少,从而,决定于水泥的特殊性能。例如,高铁配料方案,生产的水泥是以耐磨为特点的水泥;高铝配料方案生产的水泥是以快硬早强为特点的水泥;而本文高铝高铁配料方案生产的高铝高铁的硅酸盐水泥是以快硬早强、耐磨为特点的水泥。2.高铝高铁配料提高水泥强度的原因高铝高铁配料方案,提高水泥的2 8天强度的内在因素,是因为C4AF矿相对 2 8天水泥强度的贡献远比C3A大。有人曾做过水泥中C3S,刀一CZS,C3A和C4AF等4大单矿物的强度性能。如表5。表5水泥单矿物强度(MPa)从表5来看,通过熟料的铁质增加来提高其C4AF含量,以提高水泥的2 8天强度是合理的,也是可信的。同时,从表5还可看出,C4A F不仅对水泥的后期强度有较大贡献,对早期强度也有较大贡献。过去,由于烧成难等原因,把提高C4AF这个矿相的作用给忽略了。随着道路硅酸盐水泥和高铁硅酸盐水泥的 开发使用及其烧成技术的提高,C4AF相在水泥中的作用,必将被人们越来越有所重视。七、结论赢赢卜逻逻3天天7天天2 8天天C C C3S S S2 9.01 1 131.36 6 64 8.6 1 1 1刀刀一CZS S S1.37 7 72.16 6 64.51 1 1C C C3A A A5.88 8 85.10 0 03.9 2 2 2C C C;AF F F15.09 9 916.4 6 6 618.23 3 3C C C4AF+5%石膏膏2 1.56 6 625.4 8 8 830.38 8 8C C C3A+10%石膏膏11.37 7 713.72 2 21627 7 71.在高铝配料方案中,通过增加铁质使之成为高铝高铁配料方案,对提高水泥熟料标号是十分有效的。2.本文所指高铝高铁配料方案是以熟料中的A 12036.5%,F勺035%为准。它决定C3A和C4AF的生成量。从而,决定水泥的特殊性能。3.高铝高铁的硅酸盐水泥性能除具有硅酸盐水泥性能外,尚有耐磨、早强、脆性低等优点,是一种多功能新品种水泥。可 用于普通建筑工程,道路工程,防渗防裂工程等。4.本研究成果对使用铝质高的原材料厂家是十分有价值的。参考文献【1 1 张小兴等,机立窑烧高铝道路水泥,中国建材科技,19 92,(4):38礴0.