解決含氟硅酸鹽水泥慢凝的工藝措施

卜春艷

摘要：在生產立窯水泥的過程中礦化劑的主要成分是采用螢石或者螢石和其他一些稱料調配使用，因為礦化劑對立窯熟料的產量和質量都有很大的作用，所以得到大范圍的推廣使用。很多專家對此作了深入的研究和探索并且提出了相應的解決方案。文章中對解決含氟硅酸鹽水泥慢凝的工藝措施進行了祥細的闡述。

關鍵詞：含氟硅酸鹽；水泥；慢凝

一般來講，如果螢石摻入的量比較大的時候，生料成分會不太穩定，在欠燒或者生燒的情況下容易出現凝結較快的現象；螢石摻入量比較多而且在燒制時溫度也高的情況下就會出現凝結比較慢的現象。在現在建筑中，出現的凝結時間快慢超出國家規定標準的現象已經很少見到，但是因為礦化劑使用螢石為原料出現的剛開始凝結時間比較長也是很常見的現象了，有的技術比較好，質量也比較高的也會經常出現這種現象。

很多原因都會導致水泥凝結的時間變化，很多的生產商都是因為工藝條件的因素限制而產生同樣的問題，所以在面對含氟水泥凝結速度變化的問題上，都有同一種特性，多樣復雜又具有各自的特性。這里將A廠的生產進程作為實例，談論作者在解決這個難題的方法與心得，同時進行其機理研究。

1現狀分析

某單位的生產線在上世紀八十年代礦化劑就采用螢石為主要原料，在1984年曾經出現了水泥凝結時間較快的現象，后來在調配原料上，立窯操作技術上都得到了改進和優化，礦化劑的使用在這家單位得到了較好的發展。熟料的成分也由530號升級到了600號，活性的石灰質含量也從百分之三點八減少到百分之二點五以下。但是凝結的時間過長也普遍存在著。1989年熟料凝結的時間在全國平均是5.1個小時，凝結時間比較長的熟料含量、CaF2、SO3含量和物理性能比例見表1。

由這種熟料磨出的普通425R水泥初凝時間在4.5h至5.5h之間。1990年A廠水泥出口港澳地區，港商對水泥其他性能甚為滿意，單對初凝時間提出異議，要求其把水泥初凝時間控制在3h以內。

從1990年4月開始，為解決含氟水泥凝結時間偏長問題開展了一系列的研究，以期在不增加生產成本、不降低熟料強度、不作大的工藝變動的前提下，把水泥的初凝時間控制在3h以內。

2 試驗研究

2.1 石膏摻入對水泥凝結時間的影響

選用A廠生產水泥用的熟料、燒粘土和二水石膏，固定熟料與燒粘土的比例，改變石膏摻入量，用試驗小磨磨制10組水泥，分別測定SO3含量和凝結時間，試驗結果見表2。

試驗結果顯示：SO3含量低于某一臨界值前水泥發生急凝，當SO3含量越過臨界值后水泥凝結時間急劇上升至接近平常值，以后變化梯度變緩。因此，實際生產中難以通過減少石膏摻入量來縮短水泥的凝結時間。

2.2 優選工藝配方及生產參數

在生產工藝上采取小變化、經常調整配料的配比，依據加入不同的螢石分量、不同的率值、不同的燒制熱度同時使用相應的技術手段，探索研究出既可以滿足凝結時間的要求，又可以保證熟料含有較高的強度和含有較低的活性石灰質所使用的配料所需要的調料配比。在探索研究的過程中可能會出現活性石灰質含量較高，熟料強度不夠等情況，出現這些現象后除了要堅持試驗不能放棄之外，還要采取相應的彌補手段，能夠立刻解決在實驗中出現的問題。在實驗中也曾經嘗試加大表面積的辦法來減少凝結的時間，但是效果不是很明顯。

3 工藝措施及實際效果

3.1 適當降低螢石摻人量

螢石在生料中的摻入量由原來1.0%降至0.7%，熟料中CaF2含量由原來的0.7%下降至0.5%，熟料的初凝時間可以由原來的5h左右降至3h左右。

如果礦化劑中螢石的量不足就會導致活性石灰質的含量上升，但是假如采取降低KH的方法就會對熟料的強度產生影響，所以必須要在熟料的凝結時間和熟料的穩定性中以及熟料的強度這個發展過程中找到一個制約點，這也是優化技術的一個目標。

3.2 采用與之相適應的配料方案

經生產實踐證實，比較適合A廠實際情況的配料方案是：KH=0.92± 0.02；n=1.90±0.1；P=1.50±0.1，熟料中CaF2含量控制在0.45%-0.55%，熟料配熱為3970-4389KJ/Kg。

這種配料方法飽和度正好，因為N和P的值都比較高，燒制的范圍就比較大，所以就算燒制的溫度比較高的時候，液相量也不會增加太多，這樣可以有效的控制原料在窯內凝固的現象，對加強窯內的通風情況和窯內溫度的安穩性以及確保窯內底火安穩都起到一定的作用。

3.3 選用易燒性好的原材料，提高生料的易燒性

（1） 石灰石：公司之前一直使用的石灰石氧化鈣的含量在百分之五十二到五十三之間。碳酸鈣的含量較多，含有的雜質比較少，表面有很顯眼的顯晶形方解石。這種含量的石灰石易燒性不好。之后改用炭不石灰石，氧化鈣的含量在百分之五十到百分之五十一之間，呈灰黑色，雖然含有少量的雜質但是分布比較均勻，碳酸鈣是以混晶形勢組成，這種含量的石灰石易燒。

（2） 粘土：選用51O2含量達70%-72%，含砂量低于20%的南海粘土，搭配廣州電廠的干粉煤灰，使粘土硅鋁比隨時可調，且含有較大量的活性SiO2、A12O3。

選用較好的原料會改進生料的燃性，雖然加入的螢石的分量變少了，但是燒制成形的熟料中活性石灰石的比例減少了百分之零點五左右。

3.4 保證生料配料準確，成分均勻

在摻了螢石的礦化劑中燒制的熟料凝結快慢和燒制的溫度高地以及冷卻的時間都有關系。為確保凝結時間達到標準，就必須要確保燒制窯的熱度穩定。窯熱工制度的安穩就是生料的配料準確、成分均勻為前提的。

對生料質量的控制，要求班次CaO 在控制指標 0.1%的范圍，Cao、FeZO3、含煤量合格率達到規程要求。出磨生料經二次倒庫，均化CaO 合格率達90%，出窯熟料率值標準偏差達到回轉窯規程要求。

3.5 堅持淺暗火操作，穩定底火，提高熟料燒成率

要做到材料有飽和的燃燒后溫度與燃燒的時間，始終使用淺暗火方式，使得溫度與力度較為集中，最重要的是要有恒定的底火。其中要杜絕明火與降低底火的操作，長期進行松邊、窯面清理、底火完好接班等工作。因為這幾個過程做到了高標準，這幾年來熟料燒失量小于百分之一的次數在總次數上占百分之九十八以上，幾乎沒有少燒料的情況。

使用上述辦法，含氟熟料的凝結時間過長這個現象就得到了解決。近年來A廠生產的型號為425R的水泥初凝結時間已經掌控在兩個半小時到三個半小時時間，最終凝結的時間掌控在四個到六個小時之內。因為水泥的初凝時間在水泥質量分類中已經達到了優等品質的水準，A廠生產的這種型號的普通水泥在1994年順利經過了我國水泥質量認證協會的檢測。熟料化學含量和物理含量見表3。

4問題討論

（1） 關于急凝礦物問題

當螢石摻入量偏高，在物料成分變化不大的情況下，燒成溫度偏低容易出現急凝， 燒成溫度偏高出現慢凝， 這種現象與鐘景裕等關于急凝礦物C11A7·CaF2和C4A3S 在較低的燒成溫度下生成， 在較高的溫度下分解的研究結果相吻合。（2） 窯燒后的溫度在正常或者更高時，有氟熟料的凝結過程久，這與螢石加入量的多少是密切相關的，王善拔等對這個問題提出的對于氟離子在硅酸三鈣中溶解使硅酸三鈣凝結較慢的說法很都參考價值。（3） 在熟料中含氟的，提升P值的含量對于凝結時間的快慢效果也不是很明顯。這種情況表明了存在氟元素的情況和在正常情況下死不一樣的。這可能和氧化鋁固體溶解到其他的礦物質中生成的或者沒有生成鋁酸三鈣這種能夠速度凝結的礦物質有關系。

參考文獻

[1]鐘景裕等.摻復合礦化劑生產立窯水泥若干問題的探討.水泥，1993，（8）：37.

[2]王善拔.礦化劑理論和實踐中的幾個問題.水泥，1995，（9）：1.