熟料標準稠度用水量的探討

程新聯 譚承林

（1.新安中聯萬基水泥有限公司,河南洛陽471800； 2.峨勝水泥集團股份有限公司, 四川峨眉 614222）

1 熟料用水量高低對混凝土施工的意義

標準稠度用水量是衡量水泥是否容易使用的一個重要指標。水泥是配制砂漿或混凝土必不可少的材料，水泥的標準稠度對砂漿或混凝土施工具有重要意義。

在水灰比恒定條件下，水泥標準稠度用水量低，配制的砂漿或混凝土的工作性（和易性、流動度、塌落度等）就越好，越容易施工，反之則反；在砂漿流動度或混凝土塌落度恒定條件下，使用標準稠度用水量低的水泥，則水灰比就低，砂漿或混凝土強度高。熟料是水泥的重要原料，所以控制好熟料的標準稠度用水量是水泥企業的重要指標。

2 生產現狀及問題提出

我公司一條Ф4.2×60m的窯外分解窯生產線，帶鵝頸管的Yc-F·S分解爐，有效內徑5200mm，高溫風機風量520000m3/h，全壓8500Pa。 青島史密斯DBC-220-450-6.5燃燒器，設計能力2500t/d。2011年9月份技改以后，實際能力可達3250t/d。生產線采用石灰石、砂巖、硫酸渣、粉煤灰四組份配料，三率值控制指標為KH=0.895±0.015，n=2.85±0.10，P=1.5±0.10。熟料fCaO一般在0.5%～1.3%左右，升重1.33～1.38kg/L，熟料外觀顏色略深，少有內部帶白點的夾生料和黃心料，比較容易控制。但是從2013年7月下旬開始，熟料開始出現包殼現象，標準稠度用水量有所增加，從120～125ml上升，8月上旬最嚴重時達到160～165ml，嚴重超出市場預期和影響了產品質量。

3 原因分析

3.1 熟料質量分析

從7月19日起，發現熟料出現嚴重包殼現象。通過觀察發現，標準稠度用水量大的熟料，包殼現象明顯而且顆粒較多，熟料殼與核顏色明顯不同，殼的顏色比較深、黑稍亮，內核顏色發黃，無光澤。如圖1所示。將熟料外殼與內核分別進行化學分析與物理檢驗發現：內核比外殼燒失量高，標準稠度用水量大，強度低。通過巖相分析發現：斷面中圓形內核和環形外殼輪廓清晰分明， 外殼A礦較多，晶體發育較好，內核部分幾乎無A礦，只有結晶細小的B礦，孔洞較多。

圖1 熟料外觀照片1

3.2 窯況表現

預熱器一級筒出口溫度315±5℃、負壓-6166±100Pa，二次風溫1130±30℃，煙室負壓-200～-300Pa，篦冷機二室壓力2800～3000Pa，窯速4.0r/min，和正常操作沒有多大變化，但是窯皮長度變化明顯，窯皮由18～19米延長到21～22米。

4 應對措施

4.1 煅燒調整

從7月25日起，用水量一天比一天高，也真正引起了工藝和配料、水泥相關人員的重視，送熟料外檢，用水量數據基本和我們檢驗數據一致，排除了檢驗方面的錯誤。根據熟料黃心和C3S的發育不是很完善現象，首先解決窯內通風問題，一級筒出口負壓提高到-6500Pa，窯頭煤粉由7.1t/h減少到6.8t/h。同時調整窯頭燃燒器位置和內外風開度，增大燃燒空間來加強煅燒。配料方案不變，至30日熟料用水量還是向上趨勢，但是熟料黃心現象基本杜絕，敲開后整體黑色，稍亮，在陽光下觀察不到亮晶晶的閃光體，如圖2。從窯筒體溫度上測量，窯皮基本看不出變化，厚薄均勻，長度仍是23～24m，控制篦冷機二室壓力2800Pa左右，并且經多次調整窯頭煤管各個參數，基本沒有效果。用水量143ml上下，還遠遠超出正常范圍，熟料3天抗壓強度32MPa左右，也沒有大的變化。從結果來看，采取的應對措施對扭轉用水量上升趨勢沒有效果。

圖2 熟料外觀照片2

4.2 工藝配方調整

于是我們從使用的原材料入手，分析使用的原材料中有害成分，和2012年3月份平均樣做對比。對比結果如表1。

表1 原材料質量對比 %

由表1可以看出，砂巖和硫酸渣中K2O 、Na2O 、R2O含量明顯升高，傳導入熟料中。是不是由于熟料中有害成分高造成用水量升高？由于我公司對熟料中硫堿沒有做日常檢測，就對照附近使用原料相近的其他公司熟料硫堿記錄，可以系統地看出硫堿有害成分含量與熟料標準稠度用水量有密切的相關性。當熟料中堿當量值在0.9%以下時，堿對熟料標準稠度用水量的影響還不明顯：當堿當量值超過1.0%時，特別是K2O含量超過1.2%時，熟料標準稠度用水量以及其他各項物理指標均會受到較大影響。雖然我公司堿含量沒有太大影響，但是K2O已經處于危險的邊緣，原料中硫酸渣K2O含量2.98%，升高的幅度達到39.9%，并且硫酸渣堿含量比以往高41.7%，砂巖高30.3%，是導致熟料堿含量高的主要原因。據此對原材料供應提出控制硫堿含量要求。8月4日熟料用水量突破140，達到143，分析原因，發現生料中石灰石配比高于90%，粉煤灰也停用，熟料中Al2O3含量大于4.6%，硅率也偏低，導致熟料結粒明顯偏大，于是又對原材料供應提出控制CaO大于48.5%的含量要求。從4日到9日隨著熟料中Al2O3值偏大、硅率降低，熟料結粒偏大，入窯頭電收塵氣體溫度臨近報警值，只有降低篦速加厚料層，二次風溫從1080℃提高到1150℃左右，用水量直線上升，達到160ml。我們立即采取減產到3100t/d，推快篦床，保持較低的二次風溫，加強熟料冷卻速度，才有效控制用水量在130～140ml,但是沒有恢復到正常值。可是我們很快發現熟料3天強度沒有降低，P.O42.5水泥用水量沒有明顯升高。8月10日終于把熟料中鋁降至4.6%以下，硅率提高至2.9以上，熟料結粒變小，冷卻速度加快用水量呈下降趨勢，20日以后都在128ml以下。

5 問題探討

雖然我公司熟料用水量高，但用該熟料生產的P.O42.5水泥用水量并不高。用小磨試驗也證明了這一點。我們用P.O42.5水泥原料進行小磨實驗。把生產用水泥原料烘干后按P.O42.5水泥配比在化驗室小磨進行粉磨，所得水泥用水量是155.0ml，與所用熟料用水量159.0ml相差不大。但用相同的配比在水泥大磨磨出的P.O42.5水泥用水量卻只有138.5ml。兩個實驗結果差別之大，超出我們的預料，這還有待行業同仁共同探討原因。

6 結束語

降低熟料標準稠度用水量既要有合格的原材料，又要有恰當的配方和煅燒工藝。當物料有害成分接近某一邊緣限度時，采用小結粒、快速冷卻的措施，可以彌補有害成分帶來的副作用，加強生產過程控制和原始數據積累才能為迅速扭轉被動局面提供技術支持。