Fe_2O_3对立窑水泥熟料煅烧及质量的影响

Fe2O3对立窑水泥熟料煅烧及质量的影响 刘海明 (徐州天鹏商品混凝土有限公司试验室 ,徐州 221000) 中图分类号 : TQ17214 + 3　　　　　　文献标识码 : B 文章编号 : 1003 - 1324 (2007) 02 - 0026 - 03 　　随着建筑行业对水泥质量要求越来越高 ,对高 标号水泥需求越来越多 ,水泥生产厂家也在不断地 寻求各种可行的方法来解决这一问题。目前大多数 水泥厂家采用复合矿化剂 ,高饱和比 ,高温煅烧等工 艺方法。我们通过研究 Fe2O3 对熟料煅烧及质量的 影响后 ,发现适当地提高熟料中 Fe2 O3 的含量 ,不仅 能降低烧成温度 ,而且在同一温度下能降低 f - CaO 的含量 ,提高熟料质量。并在南通某水泥厂和徐州 某水泥厂得以应用 ,效果良好 ,煅烧情况得到改善。 1　实验室小试 实验用原料及所配制的生料化学分析列于表 1、表 2。实验中所配制的五个生料样 ,除饱和比 KH 均为 1. 00外 ,外掺同样比例的萤石和石膏。 将所磨制的四组生料加等量的水制成 12 mm × 12 mm ×2 cm大小的生料块 ,烘干后置于硅碳炉内 煅烧 ,温度分别为 1250 ℃、1300 ℃、1350 ℃。保温 1 h。待温度冷却至 1100 ℃取出置于空气中急冷。然 后磨细测得每个样的 f - CaO 含量。部分样掺入 3%的二水石膏磨细后在 2 mm ×2 mm ×2 cm的试 模内成型测其净浆的抗压强度。结果分别列于表 3、表 4中。 表 1　原料的化学分析 % 名称 n. n. n SiO2 A l2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 CaF2 石灰石 40. 30 2. 20 0. 45 0. 35 52. 25 1. 27 — — 粘土 4. 78 69. 15 12. 95 5. 95 4. 12 0. 71 — — 铁粉 2. 12 23. 90 6. 58 59. 35 4. 34 0. 81 — — 萤石 5. 1 13. 65 1. 42 1. 43 1. 42 — — 76. 56 石膏 20. 38 4. 28 0. 60 0. 25 30. 68 0. 12 43. 2 — 表 2　生料的化学分析 % 编号 n. n. n SiO2 A l2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 CaF2 KH n p 1 42. 46 11. 33 3. 43 2. 35 38. 22 1. 15 0. 86 0. 75 1. 00 1. 96 1. 46 2 42. 48 11. 33 3. 42 2. 70 38. 31 1. 13 0. 86 0. 75 1. 00 1. 96 1. 27 3 42. 50 11. 25 3. 41 3. 01 38120 1. 21 0. 86 0. 75 1. 00 1. 75 1. 13 4 42. 53 11. 24 3. 40 3. 24 38. 23 1. 21 0. 86 0. 75 1. 00 1. 69 1. 05 5 42. 51 11. 21 3. 40 3. 53 38. 25 1. 19 0. 86 0. 75 1. 00 1. 61 0. 96 ·62· 2007年第 2期 欢迎登录 　山东建材信息网 http: / /www. sdjc. cn 表 3　煅烧后熟料的 f - CaO含量 % 编号 1250 ℃ 1300 ℃ 1350 ℃ 1 25. 0 4. 2 1. 02 2 0. 1 3. 9 0. 9 3 18. 18 3. 1 0. 7 4 15. 57 2. 3 0. 5 5 14. 07 1. 0 0. 3 表 4　1300 ℃温度下烧成的熟料净浆抗压强度 MPa 编号 3 d 7 d 28 d 1 29. 4 55. 2 112. 9 2 35. 6 67. 1 116. 8 3 36. 6 71. 9 119. 7 4 40. 8 73. 9 127. 8 5 53. 0 78. 4 139. 4 　　从以上结果可以看出 , Fe2 O3 含量不同的生料 烧成温度不同 ,随着 Fe2O3 含量的增加 ,烧成温度下 降。同一温度下 , Fe2O3 含量高的熟料中 f - CaO较 少 ,强度也较高。 2　厂方实际生产应用情况 原材料化学分析结果列于表 5。 由于化学分析一般不做萤石的化学分析 ,故石 膏和萤石均未列入表中 ,实际生产中均应用了复合 矿化剂。 两厂应用高铁配料 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 前后的熟料化学分析和 物理性能列入表 6中。南通某水泥厂编号为“N”, 徐州某水泥厂编号为“X”,其它物理性能略。 由表 6结果可以看出 ,在实行高铁配料后 ,熟料 质量有了明显提高 , f - CaO下降了一半。在安定性 方面。出磨水泥的安定性合格 ,比以前的安定性合 格期明显缩短。质量也较稳定 ,在生产 P. O32. 5水 泥时 ,安定性合格率达 95%以上。 表 5　原材料化学分析结果 % n. n. n SiO2 A l2O3 Fe2O3 CaO MgO 南通某厂 石灰石 42. 98 2. 30 0. 45 0. 63 53. 10 0. 78 粘土 7. 12 65. 32 12. 27 3. 60 5. 06 3. 78 铁粉 0. 92 22. 92 5. 98 61. 32 3. 04 3. 27 煤炭 — 52. 68 28. 33 6. 08 4. 63 1. 02 徐州某厂 石灰石 43. 06 0. 80 1. 80 0. 94 51. 65 1. 22 粘土 — 68. 38 25. 49 4. 09 2. 51 1. 94 铁粉 2. 50 17. 12 2. 44 68. 03 5. 16 1. 75 煤炭 ——— 41. 55 25. 90 23. 78 4. 72 1. 55 表 6　水泥厂配料方案变动前后熟料强度化学分析和物理 % SiO2 A l2O3 Fe2O3 CaO MgO f - CaO kH KH n p 筛余 % 抗压强度 /MPa 3d 28d 抗压强度 /MPa 3d 28d N1 19. 66 5. 28 4. 29 62. 51 3. 12 4. 07 0. 95 0. 88 2. 05 1. 23 5. 5 3. 7 7. 0 19. 1 38. 6 N2 19. 56 5. 40 4. 03 64. 29 2. 99 5. 56 0. 98 0. 88 2. 07 1. 34 5. 7 3. 8 7. 2 21. 4 39. 8 N3 18. 44 5. 18 5. 55 63. 52 3. 05 2. 32 1. 03 0. 98 1. 72 0. 93 6. 3 6. 1 7. 6 27. 6 53. 1 N4 19. 26 5. 09 6. 22 64. 75 2. 10 1. 64 1. 00 0. 97 2. 05 0. 82 6. 1 5. 9 7. 7 26. 8 52. 2 X1 19. 58 5. 97 3. 97 63. 52 3. 82 5. 30 0. 95 0. 84 1. 94 1. 50 6. 0 4. 6 6. 2 21. 4 38. 6 X2 19. 44 6. 01 3. 72 65. 47 3. 05 6. 01 1. 00 0. 90 2. 00 1. 62 6. 5 4. 7 7. 2 23. 3 43. 5 X3 18. 78 6. 12 5. 42 64. 34 3. 13 2. 08 1. 00 0. 96 1. 63 1. 13 6. 3 5. 9 7. 5 28. 0 52. 4 X4 18. 44 5. 48 5. 04 63. 52 3. 25 3. 23 1. 02 0. 94 1. 94 1. 09 5. 9 6. 1 7. 8 31. 1 53. 8 ·72·《山东建材 》 2007年第 2期 　　对于利用高铝质原料的厂家 ,为利用煤矸石代 粘土 ,一般认为不需要利用高铁配料方案 ,因为 ,理 论上认为高铝率比低铝率要较适合生产 ,此时熟料 中的液相量也基本符合煅烧的需要 ,如配以高铝高 铁生料 ,则易出现严重结窑现象。但从徐州某水泥 厂的生产经验来看 ,利用高铝高铁的方案仍然是可 行的。实践 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ,高铝高铁高饱和比配料方案 ,配以 复合矿化剂 ,可适当降低煤耗热耗 ,大块熟料由于粘 性减小 ,熟料变脆 ,在处理窑皮窑面时 ,反易将大块 熟料捣碎。 而对于南通某厂 ,由于粘土的含铝量较低 ,配以 高饱和比的生料 ,其熟料中的铝含量也就较低。由 于以前生产中 Fe2 O3 的含量较少 ,液相量也较少 ,难 于煅烧 ,不仅煤耗较高 ,而且熟料中的 f - CaO含量 也难于降低 , f - CaO含量一般在 4%以上。因此不 敢配高饱和比的生料 ,造成熟料强度较低的现象。 而且 ,由于该厂的两个立窑 ,其窑型相差较大 ,大窑 的高度不够 ,一般情况下 ,大窑的熟料质量较差 ,因 其烧结不理想 ,易漏生料球 ,出红火料 ,不挂窑皮 ,从 而造成窑面偏火 ,难烧 ,出窑易淌窑 ,白球多的现象。 这种情况下 ,小窑的熟料质量却较好 ,也易于烧成。 但为配以大窑正常的生料 ,小窑却结窑严重 ,甚至架 窑。而在采用高铁高饱和比的配料方案后 ,情况有 了明显的好转 ,在大窑较正常的情况下 ,小窑虽然窑 皮较厚 ,由于是低温烧成 ,虽然结块较大 ,但熟料较 脆 ,所以处理窑皮窑面也比以前容易的多。从而使 整体的熟料质量明显提高。 3　讨论 普通硅酸盐水泥熟料在煅烧过程中矿物的生成 与液相量和液相粘度有很大的关系。液相量多 ,粘 度较低 ,则矿物易于形成 , CaO易于被吸收 ,其原因 是 A l3 +的半径为 0. 57 ÜA,比 Fe3 +的半径 0. 67 ÜA小 , 更趋向于构成 MeO2 -4 的较紧密四面体 ,这时它的 Me - O键较强 ,在粘滞流动液体中不易断裂 ,从而 提高了液相的粘度和参与反应的难度 ,相反 Fe3 +较 易形成八面体 ,其 Me - O键较弱 ,易断裂 ,有利于降 低液相黏度 ,参与反应能力提高 ,有利于提高硅酸盐 矿物反应过程中的扩散系数 ,降低反应的表面活化 能。因此同样的温度下煅烧 ,含铁量较高的熟料其 C3 S矿物的含量也较高 ,在采用高饱和比的高铁配 料方案时 ,熟料中的 C3 S矿物含量可达到 60%以 上。这就是使熟料的强度明显提高的原因。 另外 , Fe2 O3 还能影响熟料的凝结时间。因为 在含复合矿化剂的熟料中 ,影响其凝结时间的主要 矿物是 Ca11 A7 ·CaF2 和 C3 A,如果两种矿物的含量 超过一定的比例 ,就会使熟料产生急凝 ,由于矿物优 先生成的是 C4 AF,配入较高含量的 Fe2 O3 后 ,生成 的 C4 AF矿物量相对增多 ,消耗了较多的 A l2 O3 ,必 然使矿物 C11 A7 ·CaF2 和 C3 A的生成量相对减少。 从而使熟料的凝结时间得以正常。采用复合矿化剂 的大多数生产厂家 ,都出现过熟料急凝的问题。除 解决煅烧温度和冷却速度 ,低饱和比等原因造成这 一问题外 ,我们从两厂的经验来看 ,认为适当地提高 Fe2O3 的含量也是有效地解决熟料急凝的一种方 案。 4　结论 (1)采用高铁的配料方案 ,生料易于烧成。熟 料中的 f - CaO含量较低 ,强度有明显的提高。 (2)较高含量的 Fe2 O3 可使熟料烧成温度降 低 ,节能节煤。 (3)较高含量的 Fe2 O3 还有利于熟料的凝结时 间 ,在复合矿化剂的熟料中 ,适当地提高 Fe2 O3 的含 量 ,可使原先易产生急凝的问题得以缓解 ,甚至正 常。 (4)在生产中含 Fe2 O3 较多的生料更易煅烧 , 也利于立窑操作 ,使熟料的质量得以保证。 (收稿日期 : 2007 - 03 - 05) ·82· 2007年第 2期 欢迎登录 　山东建材信息网 http: / /www. sdjc. cn