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水泥熟料产生黄心料的原因是什么[优质文档]
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通过化学全分析、XRD和岩相分析等试验手段，探讨了烧成气氛对水泥熟料的化学成分、矿物组成和显微结构的影响。研究结果表明：在还原气氛下烧成的熟料中，Fe^3＋被还原成Fe^2＋，阿利特发生较严重的分解，形成二次贝利特和fCaO，C3A含量相应增加，同时导致A矿晶体尺寸偏小，晶形发育不良。与氧化气氛烧成熟料相比，还原气氛下烧成的熟料中FeO的含量增加1．60％，fCaO增加了1．71％；Bogue法计算的矿物组成和XRD分析结果显示，C3S、CAF含量降低，C2S、C3A含量明显增加。还原气氛烧成的熟料在水化初期放热迅速，前14h的放热总量明显大于正常煅烧熟料，但14h后水化放热量却明显低于正常烧成的熟料。还原气氛烧成的熟料颜色发黄，强度偏低，易磨性差，凝结时间较短。
试验了钛石膏中亚铁含量对水泥性能的影响，并检测了用处理后的钛石膏作缓凝剂的水泥物理性能及所配混凝土的收缩值，结果表明，掺钛石膏的水泥与掺天然石膏的水泥标准稠度用水量、凝结时间基本一致；钛石膏的掺量达4％～7％时，水泥的各龄期强度均比掺天然石膏的高；所配混凝土的收缩值基本相同。并进行了大磨中试，表明处理后的钛石膏完全可以代替天然石膏作水泥缓凝剂。
高贝利特水泥配制的混凝土具有良好的工作性能和耐久性，但早期强度较低，为此，尝试在其中引入早强矿物硫铝酸钙。同时在煅烧水泥熟料时能明显降低生产成本。我公司在成功利用煤矸石、工业石膏（青海铝电公司脱硫渣）和石灰石煅烧阿利特-硫铝酸盐水泥熟料的基础上，为进一步降低水泥生产成本（充分利用发热量约为5000kJ／kg的煤矸石配料），于月进行煅烧高贝利特-硫铝酸盐水泥熟料的工业试验，取得了良好的效果。本文就试验情况作一介绍。
1 试验目的
粉煤灰中含有较多的玻璃微珠、海绵状的玻璃体及少量的碳粒。玻璃体含量越多，粉煤灰的活性越好。早期活性是以物理活性（颗粒效应、微集料效应等）为主。经过3个月或更长时间，粉煤灰的火山灰化学活性才能逐渐表现出来，并赋予其良好的性能（后期强度高、抗渗性能好、耐磨等）。经过大量试验研究得出最常用的粉煤灰活性激发方法有细磨和化学激发。
1 生产情况简介
我公司拥有2条2500t／d的新型干法生产线。回转窑规格为04m×60m，生料磨为Ф4．6m×10＋3．5）m中卸烘干磨，台时产量210t／h。因为生料磨台时产量高，2台磨机每正常运转5d，就满库必须停机24h。在生料磨停机期间，熟料KH值一路高升，fCaO合格率非常低，特别是生料磨停机8h后，预热器内物料液相量明显偏高，料子发黏，甚至出现堵预热器的情况。
众所周知，粉煤灰可广泛应用于建筑、建材领域，节约大量不可再生资源。但近年来开始在环保要求较高的沿海地区火电厂推广使用低硫分、低灰分、高发热量的神木煤后所形成的高钙粉煤灰成色较差，fCaO含量较高，特别是由于安定性问题给其在水泥和混凝土中应用带来不利影响。上海外高桥电厂的高钙粉煤灰在我公司经过近3个月的小磨试验及大磨中试后，目前已用于水泥生产中，效果良好。
通过对SD水泥公司带Pyrotop的Pyroclon分解炉内物料停留时间的在线热态检测，得到它比普通Pyroclon分解炉内物料平均停留时间增加1倍多的结论。表明设计合理的带Pyrotop的Pyroelon分解炉能适应燃烧无烟煤的需要。
我公司5000t／d生产线自日投产以来，各设备运转正常，在很短的时间内就达标、达产。但随着生产的不断深入，一些质量问题逐渐暴露出来，主要表现在欠烧料、还原料较多，fCaO偏高和熟料3d强度波动大。本文就欠烧料产生的原因进行探讨。
我厂4号窑是按燃无烟煤设计的2300t／d生产线，而之前5号窑是按燃烟煤设计的，尽管5号窑于2001年已进行了燃无烟煤改造，但其原有一台风扫煤磨能力不足，需要不断地从4号煤磨补充部分煤粉，两条线共一个煤均化堆场，无法单独调整配煤比例。投产后第一年两窑煅烧无烟煤总量平均不到9％，第二年到50％。2004年下半年，工厂克服了原煤市场供应紧张、质量差、含硫量高等不利因素，通过摸索与技术攻关，无烟煤用量突破了80％大关，而且熟料产质量均稳步提高，也为全无烟煤煅烧奠定了基础。2005年初在5号窑年度大修期间，4号窑在煅烧70％～80％无烟煤基础上向100％无烟煤过渡。
2005年3月受江西吉安某1200t／d生产线厂家邀请，笔者为其烧成系统进行技术服务。进厂后，笔者用了几天时间，将该厂自2004年9月生产以来的生产报表及生产记录仔细看了一遍，针对生产线存在的问题提出解决方案。
1 问题的提出
JC／T853--1999（硅酸盐水泥熟料》中规定，对硅酸盐水泥熟料的物理性能检验，是通过将水泥熟料在qb500mm×500mm标准小磨中与二水石膏一起磨细至比表面积（350±10）m^2／kg，80μm筛余不大于4％制成P·I型硅酸盐水泥后来进行的。制成的水泥中SO，含量应在2．0％-2．5％范围内（也可按双方约定）。标准中并没有规定标准小磨的钢球级配，只是对粉磨后熟料的比表面积和筛余进行了规定，但是标准规定的筛余范围较宽。
目前，水泥行业已经建设和正在建设的纯低温余热电站达40多座，其中绝大部分为单压系统。已经建成的余热电站中，应用闪蒸技术的仅有3套机组：应用日本技术的宁国水泥厂2套，山东某企业1套。其中宁国水泥厂余热电站运行正常，山东某企业未见运行状况的相关报道。
我公司5000t／d生产线投产1年多以来，日产熟料达到t，但熟料外观颜色发暗、疏松，并且夹有大量黄心料，严重时出现大块黄心料；升重偏低，一般在g／L之间；fCaO偏低，只有0．3％～0．6％，甚至升重低于1100g／L时，fCaO也不超过1．0％；熟料抗压强度3d为28．0～30．0MPa，28d为55．0-56．0MPa，最低时只有52．0MPa，达不到质量要求，严重影响水泥的质量和公司的经济效益。
我厂φ3．0m×11m开流高细水泥磨，采用粉煤灰、钢渣和石灰石作混合材，生产出混合材掺量〉40％的P·C32．5R水泥，3d抗压强度在21～23MPa，28d抗压强度在41-45MPa，水泥标准稠度用水量较双掺粉煤灰和石灰石作混合材时下降3％，凝结时间缩短。降低了生产成本，提高了经济效益。
我公司2004年投产的5000t／d熟料生产线中生料制备系统采用的是丹麦FLS公司的ATOX 50立磨，运行已两年多，在生产过程中随着不断的摸索和实践，在提高生料台时产量、稳定系统操作和降低电耗方面取得了较显著的成效。下面介绍操作运行过程中的一此经验。
我公司2500t／d带CDC分解炉生产线，于2003年8月点火投产以来，系统运转正常，可保持日产熟料t。这两年出现了两次预热器和分解炉压力大幅度波动的情况，但这两次又有区别，现将情况作一介绍。
沙特10000t／d水泥生产线是我院2005年底签订的最大规模工程总承包生产线，目前处于设计制造阶段，其回转窑的规格为φ6．2m×92m，采用三档支承，其中两档为液压挡轮。
许多水泥企业水泥磨技改提产后遇到的难题之一就是粉煤灰的储存问题。我公司年4台φ3．5m×12m水泥磨改造后，台时产量由原来的75t／h提高到100t／h。水泥磨的能力提高了，粉煤灰的用量也相应的增加，粉煤灰掺加比例按25％计算，每天粉煤灰总储量应保持在2400t以上，才能满足正常生产需求。而原有2个粉煤灰钢仓设计总储量800t，远远不能满足生产需要，因受水泥磨房空间限制，无法在原有粉煤灰钢仓基础上进行扩容改造；同时粉煤灰采购受市场制约不能及时供给。鉴于以上实际情况，我公司将使用中的一个水泥库清空后作为粉煤灰储存库使用。
我公司1993年4月建成1000t／d的四级预热器窑生产线，回转窑规格为φ4．2m×65m，预热器按2—1—1—1分布。单从窑规格看，设计产量明显偏低，增产潜力较大，但该生产线采用的预热器技术属60年代早期水平，同目前新型的预热器比较差距较大。为了充分挖掘和利用现有设备和系统潜力，公司同南京化工大学一道对预热器系统进行了改造。
我公司1500t／d熟料生产线是在原单列五钵的克努伯型立筒预热器窑生产线基础上的改造项目，自投产以来，实际产量由改造前720t／d提高到改造后1500t／d以上。但生料制备系统由于受资金、场地、改造施工周期等因素影响未进行同步改造，生料制备能力不足，严重制约窑系统正常生产。近几年，我们对2台φ3m×9m生料粉磨系统进行了相应改造，使其台时产量、运转率有了显著提高，系统基本匹配，取得了良好的经济效益和运行效果。
1 存在问题及原因分析
有客户反映我公司生产的球磨机有烧瓦现象发生，针对此问题，经过现场考察分析，认为主要有三个原因造成烧瓦，一是使用厂家为了降低设备投资，采用了自制的润滑设备，缺少必要的报警装置，缺油造成轴瓦烧毁；二是虽然采用了报警功能比较全的润滑设备，但由于列管式冷却器中的冷却管破裂造成油水混合，虽然检测到的油温、流量和压力都正常，但油水混合物不能在轴瓦中形成油膜而造成轴瓦烧毁；三是新磨机在试车时，由于轴瓦没有刮研好，看磨工人经验不足造成烧瓦。
我厂2500t／d回转窑生产线配备的煤磨是φ2．8m×5m＋3m风扫式烘干煤磨。烟煤煤粉的细度控制在3％-6％，采用篦冷机的高温余热进行烘干，入磨温度控制在260-280℃。在两年的生产中，出现了几次煤粉自燃现象，其中较为严重的一次造成停机72h。为避免煤磨系统的自燃，我们经过多次研究分析，采取了有效的改进措施。
我公司年产50万t水泥粉磨站2005年9月份投产，使用的φ3．2m×13m球磨机所配主减速器为MBG20／16型，速比10．59。在安装与使用过程中，主减速器出现多次重大故障，在认真分析设备故障产生的原因后，进行了合理的改造与维修，经过逐步完善，设备达到了使用要求。
在立窑生产线的风机运转中，引起震动的因素有很多，需要加以辨别诊断，找到正确的解决方法。本文总结了我公司几个风机出现的震动故障，以供参考。
日，由中国水泥网发起的，江西水泥、兰丰水泥等单位共同主办的《第三届中国水泥行业信息化及自动化高峰论坛》在江西庐山召开。
我公司7号窑于日点火投入试生产，窑规格为φ4m×60m，所配液压推力挡轮系统为TBY-12挡轮液压站。在窑调试和试生产期间，发现液压推力挡轮行程限位难以调整和控制，有时造成窑尾密封装置刮到烟室的事故。为此，根据限位装置的工作原理对其进行改造，效果良好。
1 系统概况及其集成的必要性
皖维公司目前拥有3条水泥熟料生产线。1号生产线建成于2000年，控制系统采用可编程控制器（Modicon TSX Quantum系列），网络系统以MODICON公司的MODBUS PLUS网作为主干网，使用光纤通讯模块140NOM25200，通讯介质使用多模光纤，各分站直接挂接在MB＋网；环路通讯速度为1MB／s。监控软件采用美国Wonderware公司开发的InTouch 7．0，现场控制站组态软件Concept v2.2
水泥生产中有很多大功率、高压、高频的设备，它们在启动、运行过程中往往会产生很多高频电磁波，对附近的自动化仪表检测装置产生影响，使其发出错误的检测报警信号，导致保护装置误动作，从而造成生产设备的误停机。下面以窑尾排风机为例，介绍我们的处理方法。
硫是造成水泥生产过程中窑内结皮堵塞的有害元素之一，水泥质量指标中对SO3含量也有严格的要求。煤作为水泥生产的主要燃料，结构比较复杂，成分波动很大，对其中含硫量的实时监控相当重要。目前测定煤中含硫量的方法主要有硫酸钡重量法（艾氏法）、高温燃烧中和法（双管和单管定硫仪）、库仑滴定法（智能定硫仪）和X射线荧光法（X荧光测硫仪）。重量法不需要专门的设备，测定结果准确度高，国家标准将其作为仲裁方法，但是操作复杂，耗时长；高温燃烧中和法、库仑滴定法和X射线荧光法测定速度快，结果能达到国家标准要求，但必须有专门的仪器才能测定。
分别采用重量法、蒸馏法和X射线荧光光谱法测定含亚硫酸钙的脱硫灰中硫含量。结果表明：以GB／T176-1996〈水泥化学分析法》和GB／T（（膏化学分析法》中的基准法即重量法不能准确测定含亚硫酸钙的脱硫灰中的硫含量；蒸馏法可以较准确测定，所研发的蒸馏-双氧水吸收法原理与GB／T3蒸馏法基本相同，其操作更简便；X射线荧光光谱法通过建立标准曲线后，可以准确而又快速地检测脱硫灰中亚硫酸钙及硫酸钙总的硫含量。
1样品对比验证概况
按照《水泥企业产品质量对比验证检验管理办法》的要求，我公司定期向国家水泥质量监督检验中心寄（送）样品，进行对比验证检验。在近几年的对比中我们发现，有的对比结果非常好，但个别水泥样品物理性能的对比结果不理想，尤其是28d抗压强度，有的样品比质检中心偏高3-4MPa。2005年部分对比结果见表1．
水泥磨进料衬套连接螺栓断裂主要原因有以下三方面：①螺栓连接时不能保证均匀受力；②进料筒与中空轴配合较松，相当于由个别螺栓承担悬臂重量；③进料筒在送料的同时，物料给固定螺栓一个相当大的反作用力。在此工况条件下，螺栓一旦开始断裂，就会接二连三，直至全部断裂。
我公司有一台PCF2018锤式破碎机，负责两条1200t／d生产线的石灰石破碎任务，一般情况下，7d就需更换一套锤（36只），锤头消耗比较大，费用过高。为此，我们通过摸索与实践，形成了一套比较成熟的高锰钢锤头的修复工艺，介绍如下，以供同行借鉴。
1 问题分析
我公司5000t／d生产线运转以来，入窑头电除尘器的气体温度经常在250℃以上，有时高达350℃，严重危及除尘器的安全与寿命。
我厂于2004年6月进行了技改，回转窑由600t／d回转窑改为1200t／d。生料粉磨采用立磨，配套W6—39-11No19D高压离心循环风机。在试生产阶段，由于高效旋风分离器密封不严，致使下雨时有水渗入，产生堵料现象，使大量的生料粉从风机经过，风机动平衡遭到破坏，产生较大震动，造成一根地脚螺栓断裂。
我公司水泥磨为φ3．8m×13m，磨头衬板共有3圈，其中第Ⅰ圈有9块，每块有6个螺栓孔；第Ⅱ、Ⅲ圈各有18块，每块有4个螺栓孔。我们在使用中发现，磨头衬板的磨损主要集中在第1圈上半部分和第Ⅱ圈的下半部分，如图1中双点划线之间的区域，而更换时则需要将第Ⅰ、Ⅱ圈全部换掉，这样不仅造成较大的浪费，而且费时费力。
某厂回转窑液压挡轮装置液压缸活塞，原设计2道O型圈作为活塞密封环，活塞厚度75mm。由于密封不良，生产中液压油经常泄漏，液压装置压力不稳，并且活塞运行中极易出现晃动栽头情况，活塞边缘直接与液压缸内壁接触，导致拉缸事故，液压挡轮功能失效。自2001年投运截止2004年底，已经报废3套液压缸和活塞，直接影响正常生产，加大生产成本。针对上述情况，我们进行了技术改造。
目前，已有成功将下水道污泥作为水泥生产的原材料，但将其作为代用燃料应用于水泥工业却较为少见。有研究者对其作为水泥工业代用燃料的可行性进行了分析。
MBM是一种将屠宰厂废物进行消毒灭菌，并研磨而成的农业废物衍生燃料。将其与煤混合作为水泥生产的燃料，不仅可以达到较高的火焰温度，减少CO2的排放量，还可以帮助解决社会中废物处置难的问题。
高氧高灰分（如污泥）、高氧低灰分（如木头、稻壳、坚果壳）和低氧低灰分（如塑料碎屑、废油、油漆和清漆、乳浊液）三类再生燃料己用于水泥熟料的煅烧。研究表明，即使是干燥的高氧再生燃料，单位烟气体积也比烧煤的高，而空气需要量减少，它的热值低并随灰分含量的增加而大大降低。低氧的再生燃料与煤相似，它的热值与灰分含量有很大关系。再生燃料含水量越高，燃烧特性越不好。
2-磷酰-1，2，4-三羧酸（分子式为[C7H11O9P]，缩写为PBTC）是一种长效缓凝剂。在碱性环境下它释放出5个质子以离解的[C7H6O9P]^5-形式存在，它需2．5个钙分子结合形成磷酸钙盐Ca2.5[C7H6O9P]。对无石膏缓凝剂的波特兰水泥，加入磷酸盐基长效缓凝剂时，水泥离解出来的钙离子很少，由于PBTC对钙离子的需要，短期内会加速C3A的水化，使六方板状C—A—H水化产物增加，导致水泥稠化和凝结倾向增大。
德国魏玛建筑大学建筑材料研究所用差热法、激光粒度分析法和电子显微镜研究厂水灰比为0．5、聚合物／水泥为0．15的聚合物水泥浆硬化早期的微观结构。研究结果表明，聚合物改性使硬化水泥浆的结构疏松。与非改性的水泥浆相比，由于聚合物被吸附在水泥颗粒表面，延缓其水化反应，使水化热降低，钙矾石生成推迟，数量少且晶体尺寸小，C—S—H凝胶的生成也推迟。
聚羧酸盐基本上适宜作硬石膏自流平地面找平层的超塑化剂。然而，取决于聚羧酸盐的分子结构，在硫酸盐激发的情况下，对其塑化效果很大损害。其原因是硬石膏表面强烈吸附硫酸盐阴离子。一个标志是硫酸盐激发的硬石膏Zeta正电位下降。羧基团含量高的聚羧酸盐超塑化剂有利于作硬石膏的超塑化剂。阴离子电荷密度低的聚羧酸盐分子仅能在有硫酸盐存在的情况下稍微吸附或脱附，因此它们不能发挥适当的塑化效果。
[试验研究](朱晓燕 郭随华 陈益民 秦守婉)
(刘长春[1] 李荣军[2] 刘磊[1])
[生产技术](冉斌)
(王国庆 张宝刚)
(李英 龚奚斌 夏祖康)
(陆雷 吴国芳 简淼夫 李昌勇 考宏涛 周勇敏)
(支俊秉 张旭)
[生产设备](张强 史锁奎)
(李思宏 张伟 葛全伟)
(王巧林 谢建中 李春红)
(尚再国 刘成喜)
(杨继文[1] 李芳[2] 丁龙[1])
(王广强 朱荣胜 郭子然 王有庆)
(周树明 叶从姣)
[电气控制](陈霖)
(陶大宏[1] 王雁鸣[2])
(张家生[1] 高永华[2] 周秀红[2] 郑树清[2] 魏建胜[2])
[分析测试](林宗寿[1,2] 陈昌华[2])
(苏达根 袁秀霞 陈康 郭星华)
(孟艳春 张珍 赵桂玲)
[技改交流](温向军)
(李武先 王维青)
[行业动态]
(施惠生 许碧莞)
主管单位：中国建筑材料工业协会
主办单位：建材工业技术情报研究所
主　　编：顾志玲
地　　址：北京朝阳区管庄车里
邮政编码：100024
电　　话：010-
电子邮件：
国际标准刊号：issn
国内统一刊号：cn 11-1899/tq
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实验一水泥熟料制备与分析
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