采用三高配料方案,提高熟料强度

采用三高配料方案，提高熟料强度

山东黄河水泥厂东平县银山镇侯仰山张纯健刘继山

硅酸钙是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，其含

量的高低与熟料的强度成正比，其中硅酸三钙主

要决定熟料的早期强度，而硅酸二钙则对熟料的

后期强度产生较大影响。为此，欧洲水泥标准

ENVl97—92规定硅酸盐水泥熟料中

(CS+C，S)／矿物总量≥2／3，一般要求

C3S+C2S≥75％，并以CS为主导矿物。在硅

酸盐水泥熟料中，各种矿物对强度的贡献是相差

很大的，若以公式表示，则为：

R，=3C3S+2C2S+CA—CAF。由此可见，在各

种熟料矿物中，硅酸盐矿物CS和C，S基本决定

着熟料强度，CA对熟料的早期强度有一定贡

献，而CAF则对强度的贡献甚微，甚至产生负

影响。因此，在水泥生产中，要努力提高硅酸盐

矿物含量，尽量减少C4AF的含量。除此之外，

在熟料矿物的水化过程中，各种矿物对强度的作

用也是相互影响的，例如：对CA矿物而言，虽

然其单矿物的早期强度绝对值较低，CS单矿物

的早期强度较高，但当CS与CA矿物按一定比

例固熔后(C3S：CA=85：l5)，其固熔物的3天

强度则大大超过纯的CS。因此，在生料配料中，

不仅要注意提高CaO和siO2的含量，而且要适

当提高A1，0，的含量，即采用三高配料方案(高

KH、高n和高P值)，方可提高熟料强度。

我厂是一个拥有3．2×llm机立窑的水

泥生产企业，近年来，在优化配料方案，强化熟

料煅烧方面，取得一定成效，本文将结合生产实

际，就此问题加以论述。

一

、采取三高配料方案，选取最佳率值

1．高石灰饱和系数(KH)

从理论上讲，熟料KH值是Si02被Ca0饱

和成G，S的程度，KH值的高低，决定了熟料中

硅酸盐矿物CS和C，S的相对含量。当熟料K卜

l高且煅烧充分时，CS含量就高，反之则低。但

是，如果KH值过高，将导致生料难烧，使熟料

中f-Ca0含量偏高，影响水泥安定性。但是实

践告诉我们，当KH偏低时，无论熟料煅烧的多

么充分，熟料的强度都将偏低，因此，在条件允

许的情况下，应努力提高熟料的KH值，并根据

企业情况，选取最佳值，一般应为0．92—0．96。

对于生料易烧性好，工艺条件完善，看火工操作

水平高的企业，应选取高值，反之，则应选取低

值。但是，在熟料f-Ca0不影响水泥出厂安定

性时，应尽量在此范围内选取高值，以获得较高

强度的熟料。

2、高硅酸率(n)

硅率的高低，主要决定于熟料中SiO，与

A1，O和Fe，O之和的相对含量，SiO，含量高，

A1，O和Fe，O含量低，则硅率高，反之则低。目

前，大多数新型干法回转窑烧制的熟料，其强度

均大大高于机立窑煅烧的熟料，究其原因，除煅

烧工艺不同外，另一重要因素就是前者烧制的

熟料硅率大大高于后者，其硅率一般在2．3—

2．6范围内，因而熟料的硅酸盐矿物含量高，一

般在75％一80％范围内，而机立窑生产的熟料

则较低，一般在1．9—2．1范围内，熟料中硅酸

矿物含量偏低，导致熟料强度偏低。因此，对立

窑煅烧工艺而言，在有条件的情况下，应努力提

高熟料的硅率，提高其SiO的含量，适当降低

熔剂成份含量。但是，硅率与石灰饱和系数又是

相辅相成的，硅率偏高，在液相成份不变的情况

下，必然导致KH值偏低，因此，在生产中，要

在提高生料中SiO，含量的同时，努力提高CaO

含量，以保持较高的KH值和相对较高的硅率。

3．适当较高的铝氧率(P)

2004年第5期吉林建材·49·

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由铝氧率公式P=A120／Fe，O知，铝氧率

表示熟料中A1，O和Fe，O的比例关系，反映了

熟料中CA和CAF的相对含量。CA和CAF

皆属液相矿物，除对熟料强度有一定贡献外，对

熟料的煅烧也具较大影响，特别对机立窑工艺

影响较大。当生料中A1，O偏高时，煅烧时底火

厚度将增加，熟料烧成时间充足，有利于高KH

生料的煅烧。但应注意A1203不宜过高，否则

将导致煅烧时液相粘度偏大，影响CS的形成速

度。反之，当生料中A1，O偏低时，煅烧时底火

厚度将变薄，液相量减少，对熟料煅烧将造成较

大影响，此时，即使生料KH不低，也绝非能烧

制出高强度的熟料。因此，在配料时，要注意适

当提高A1，O的含量，降低Fe，0含量，一般控

制铝氧率在1．38—1．50范围，熟料中A1，O和

Fe，O之和在9．5—10．5范围为宜。

二、高温煅烧，提高熟料强度

在熟料煅烧过程中，Ca’和SiO离子通过

扩散运动，化合形成CS和C，S，其中Ca’在液

相中的扩散速度决定CS的形成速度，液相量和

液相粘度影响离子的扩散速度。试验表明，熟料

煅烧中所形成的液相量随温度的升高而增加，

液相粘度随温度的升高而降低。经高温煅烧的

熟料，CS矿物晶型较完善，呈微晶结构，具有

较高的活性。因此，在熟料煅烧中，应适当提高

温度，采用高温化活，方可获得较高的熟料强

度。特别当采用三高配料方案后，由于生料中的

SiO，和CaO含量相对提高，液相矿物较低，使

其易烧性变差，如果煅烧温度达不到较高的要

求，势必造成熟料中f—CaO偏高，达不到提高

强度之目的。根据实践经验，一般要求生料配热

不低于570KCal／kg。下表是我厂在采取三高配

料方案后，在不同阶段当生料配热不同时，所煅

烧熟料的强度值。熟料热耗不同时的强度值

从上表看出，在熟料率值大致相同的情况

下，当热耗不同时，熟料的强度值相差较大，说

明煅烧温度对熟料质量的影响之大。对机立窑

工艺而言，在很长时间内存在着高温煅烧和低

温煅烧两种观点，实践证明，高温煅烧的熟料强

度高于低温煅烧的熟料。因此，当采用三高配料

·50·2004年第5期吉林建材

方案时，必须提高熟料煅温度，才能烧制出高强

度的熟料。

三、加强工艺管理，保证三高配料方案的

有效实施

1，提高入窑生料均匀性

在生料制备过程中，影响生料均匀性的因

素是多方面的，如进厂原燃料的质量波动，计量

误差，物料配比调整方法、生料的库存量、入窑

生料的均化程度等。在以上诸多因素中，进厂原

燃料的波动和入窑生料均化是主要因素，必须

予以重视。从进厂主要原材料石灰石和煤来讲，

由于大多数企业自己没有矿山，依靠外购的石

灰石和煤的质量波动较大，笔者曾对几家水泥

厂的进厂石灰石和煤多点取样检验，发现石灰

石的CaO含量相差5—7个百分点，煤的热值

相差3000—5000千焦／千克，其质量波动是相

当大的，对此，水泥生产厂家必须引起足够的重

视，除设法进行定点定矿采购外，对进厂石灰石

和煤应按批分别堆放，检验后按品位搭配使用。

除此之外，要重视生料的库存量和入窑生料的

均化，在采取多仓搭配时，必须保证三个仓同时

下料，才能达到良好的均化效果。

2、严格控制生料细度

采取三高配料方案后，生料的易烧性相对

变差，因而必须适当降低生料细度，生料80

lqq筛余应小于9．0％，0．2MM筛余应小于0．5％，

因为大部分粗颗粒是结晶CaCO和结晶SiO，，

对熟料的煅烧影响较大。

3．提高成球质量

生料的成球质量及球径对熟料煅烧和上火通

风状况影响较大，当球径小时，料球的传热和燃烧

速度则快，反之则慢料球均齐时，其间空隙率大，

通风状况良好，有利于提高生料的上火速度。因

此，实行三高配料方案后，要将料球直径控制在5

—8mm范围内，注意减少大泥团和粉状料。

4、采用暗火煅烧

暗火煅烧，要求湿料层厚度达到500mm以

上，其优点是散热少，高温带集中，煅烧温度高

等，因此于三高配料方案的生料煅烧有利，但操

作难度相对大些。操作中应预防中间火过深和湿

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刖吾

国外下水追响修复方法简介

河北大地土木工程有限公司许贤敏

河北省城市设计研究院张建英

【摘要】城市下水道的修复和更新是一项费时费力的工作。本文介绍了国外在这

方面的一种新的方法，可降低成本，减少挖方的工作量。

【关键词】聚乙烯管低压灌浆环状间隙多孔泡沫混凝土

随着城市的飞速发展，下水道系统也要相应

提高等级。一种非常有效的方法就是用塑料管，

即高密度聚乙烯(HDPE)管对原有的下水管道重

作里衬。这种高密度聚乙烯管的里衬是拉人或顶

进去的，而旧的管道与新的里衬之间的环状间

隙，是用低密度的多孔泡沫混凝土填塞的，以防

止将来里衬的损坏。用本方法修复旧的下水管

道，可使挖方量为最小，而其成本也是最低的。

在填塞环状间隙时发生的一个问题，就是

高密度聚乙烯管不能抵抗混凝土灌浆所作用的

压力。原来的下水道与高密度聚乙烯管之间的

空隙体积甚小(净距小到25mm)，使之很难保持

灌浆的低压力。高密度聚乙烯管里衬是很容易

损坏的，有些管子甚至经受不住低达21kPa的

外部压力。

另外一个问题是漂浮力。上面提到的很小的

间隙，使得新的里衬固定就位工作十分困难，为

了保证里衬的周围都有保护稀浆，而不被漂浮到

下水管道的上部，可在高密度聚乙烯管中充水

(或充污水)，并使稀浆的密度小于水的密度。

除了密度较小之外，稀浆还必须是易于流

动的，具有可控制的凝固时间，而且干燥时不发

生收缩。为了对高密度聚乙烯管里衬提供必要

的保护，稀浆的抗压强度必须大于1380kPa。

开发专用的稀浆

美国华盛顿州贝林哈姆(Bellingham)市的太

平洋国际灌浆公司，自从1974年以来就着手进

行多孔稀浆和低密度混凝土的研究。于1988年

研制出了专用于高密度聚乙烯管填缝用的多孔

泡沫混凝土稀浆。

那年在美国的西雅图市，这种新的稀浆第

一次成功地应用在里奇蒙德(Richmond)海滩区

的波音湾(BoeingCreek)干线管道的修复工程中。

其中包括把外径为356mm的高密度聚乙烯管顶

人原有的内径为380mm的混凝土管中，其长度

为9lm多。顶人的高密度聚乙烯管总共1524延

米，用湿密度为993kg／m的稀浆进行填塞，其

QQQ璺Q璺QQ9QQQ9Q璺Q璺Q璺Q璺Q拿Q璺QQ

料层厚度不一致，要经常采用插钎法和观察烟气0．95．N2．00—2．15．P1．38—1．5。生产中应

的方法，将湿料层始终保持500ram左右，及时根据生料易烧性选取最佳值。

处理偏火，稳定底火，方可烧制出优质熟料。

四、结语

1

．实行三高配料方案的关键是三率值的取

值及相互匹配。三率值的适宜范围为KHO．92—

2、加强工艺管理。提高生料均匀性．降低

细度。提高成球质量是采取三高方案，烧制优质

熟料的基础。

3、采取高温煅烧。加强立窑煅烧操作。是

提高熟料强度的保证。

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