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        调整熟料硫碱比改善水泥流变性的实践(上)

        作者:王军龙来源:铜川声威 日期:2013年3月28日

        我公司现有两条4500t/d熟料生产线,水泥年产能为200万吨。近年来,随着商品混凝土的迅速发展,散装水泥需求加大。由于各种混凝土外加剂在商混行业的普遍应用,对水泥与外加剂相容性提出了更高的要求。熟料硫碱比是影响水泥流变性的其中一个重要因素。我公司通过在生料配料中引入磷石膏实施五组分配料,较好地解决了熟料中因碱含量偏高引起的水泥流变性恶化的问题。现对此进行总结。

        1  问题的提出

        为了保证水泥与外加剂具有良好的相容性,我公司一直将出窑熟料、出磨水泥、出厂水泥的浄浆流动度检验作为例行控制项目进行检测,依此及时发现水泥与外加剂适应性的变化,及时进行原因分析并采取相应的对策。从2012825日起,在进行熟料浄浆流动度检验时发现,熟料浄浆流动度连续出现初始流动度降低、经时流动度不流、经时流动度损失变大的情况。出磨水泥浄浆流动度也发生了同样趋势的变化。变化前后的熟料浄浆流动度对比见表1,变化前后的出磨水泥浄浆流动度对比见表2

        1  变化前后熟料浄浆流动度对比                       mm 

         

        时间段

        初始流动度

        60min流动度

        经时损失

        81-824

        197

        147

        50

        825-830

        174

        0

        174

        对比(+/-

        -23

        -147

        +124

        2  变化前后出磨水泥浄浆流动度对比                      mm 

         

        时间段

        初始流动度

        60min流动度

        经时损失

        81-824

        173

        162

        11

        825-830

        158

        128

        30

        对比(+/-

        -15

        -34

        +19

        1:熟料浄浆流动度检验用样品:采用控制组留取的颗粒熟料日综合样,用化验室统一小磨按《GB/T21372-2008  硅酸盐水泥熟料》标准方法磨制。

        2:浄浆流动度检验方法:按《GB/T8077-1987  混凝土外加剂匀质性试验方法》标准方法进行。其中:水灰比采用0.29;外加剂采用陕西天浩万业混凝土工程有限责任公司提供的萘系液体外加剂,掺量2.5%。 

        从表1、表2的数据可以看出,出窑熟料、出磨水泥的流变性均同步出现变差的趋势,所不同的是出磨水泥变差的程度有所减缓,这是由于出窑熟料在磨制水泥前进行均化引起峰值降低、波动值减小的缘故。

        2  原因分析

        从出窑熟料、出磨水泥浄浆流动度的数据变化可以判定出磨水泥流变性变差的直接原因是出窑熟料的流变性变差导致。为了排查出窑熟料的流变性变差的原因,我们对变化前后的其它相关数据进行了分析。发现在熟料率值、烧成煅烧状态均未发生变化的情况下,熟料中的硫碱比发生了明显的变化。变化前后熟料硫碱比对比见表3

        3  变化前后熟料硫碱比对比         

         

        时间段

        SO3/%

        K2O/%

        Na2O/%

        R2O/%

        硫碱比

        81-824

        0.73

        0.69

        0.47

        0.92

        0.79

        825-830

        0.50

        0.69

        0.44

        0.89

        0.56

        对比(+/-

        -0.23

        0

        -0.03

        -0.03

        -0.23

        1R2O= Na2O+0.658×Na2O

        2:硫碱比采用公式:硫碱比= SO3/ R2O

        从表3的数据可以看出,出窑熟料中的碱含量变化不大,SO3含量降低了0.23%,引起熟料硫碱比降低了0.23

        我公司其它材料均为定点进厂,含硫量一般变化不大,只有原煤矿点变更较为频繁。为此,我们对进厂原煤进行了排查。发现从821日起进厂原煤全硫量开始明显降低。81日至820日,进厂原煤平均全硫量为1.34%821日至830日进厂原煤平均全硫量为0.48%,降低了0.86%。经和供应商联系了解,从821日起开始大量从榆林阳光公司采购原煤。821日至830日共进厂原煤10955.68t,其中从榆林阳光公司采购的原煤为9362.12t,占到总进厂数量的85.45%。由于原煤全硫量的降低引起了熟料中SO3含量的降低。

        据资料介绍:当生料中含有一定数量的硫存在时,煅烧时碱优先与硫化合成硫酸碱,多余的碱则和熟料矿物反应生成含碱矿物固溶体。当熟料中硫含量不足时,生成的含碱矿物固溶体越多。这些含碱矿物初期水化速度很快,加水后在短时间短时间就能产生大量的水化产物,这些水化产物相互搭接,增大了浆体的剪切应力和塑性粘度,导致水泥浆体流变性变差。同时,在熟料煅烧过程中,高温液相的粘度与碱含量与成正相关关系,即碱提高液相粘度。液相粘度的增大,使得矿物晶体生长困难,会形成颗粒细小,缺陷多的小晶体。这种矿物水化很快,也使得水泥浆体的流变性变差。而硫的适量存在可以有效抑制碱的不利影响。硫使得更多的碱化合为硫酸碱,从而降低了水泥水化速度;同时,硫不但增加了高温液相量,而且降低了液相粘度,使熟料矿物结晶程度高、缺陷少,发育完善,从而降低了水泥的水化速度,改善了水泥浆体的流变性。

        国外某水泥厂通过改变熟料硫碱比,发现随着熟料硫碱比的增加,砂浆初始流动度和经时流动度均加大,对经时流动度的影响更明显。

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