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白水泥质量控制要点分析

发布时间:2022-07-06     浏览次数: 102    
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引言

白水泥,全称白色硅酸盐水泥,是由氧化铁含量较少的硅酸盐水泥熟料、适量石膏及符合要求的混合材,共同磨细制成的水硬性胶凝材料。

白色硅酸盐水泥拥有较高的白度、色泽明亮、强度高等特点,在建筑装饰工程中一般用作建筑装饰材料,主要用于雕塑、地面、制造水磨石制品等,白水泥还可用于制作白色和彩色混凝土构件,配制彩色砂浆用于装饰抹面,是生产规模最大的彩色硅酸盐水泥。现结合生产实际经验,将自水泥生产中质量控制要点总结如下。

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原燃料质量控制要点

白色硅酸盐水泥与普通水泥最大的差异在于其白度要求,GB/T2015-2017《白色硅酸盐水泥》标准规定,白水泥1级白度不小于89,2级白度不小于87(此处所指的白度为亨特白度)。硅酸盐水泥的颜色主要是由于熟料中的氧化铁含量决定,随着Fe2O3含量的变化,水泥熟料显示出不同的颜色,见表l。

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为了生产符合标准要求的白水泥,必须控制熟料中Fe2O3的含量。首先,应从源头上控制Fe2O3的含量,选用纯净、品质好、白度高、铁含量低的原材料。石灰质原料通常选石灰岩和白垩,黏土质材料选用高岭土、矽砂、叶腊石等,燃料应选择无灰分的油气类燃料,如重油、天然气或灰分较少的煤等。

所属石门公司结合周边矿产资源情况,选用石灰石、矽砂、高岭土、铝矶上作为原材料,灰分小于2.0%的石油焦作为燃料生产白水泥,对原材料的质量要求见表2。

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生料质量控制要点

生料的配料计算和方案,主要是根据熟料的目标成分与率值来确定。确定率值时,应充分考虑Fe2O3含量及熟料率值与矿物组成等因素对水泥白度的影响。白水泥熟料中Fe2O3含量很低,其硅率比通用硅酸盐水泥熟料高很多(SM一般>5.0),且波动较大,生产中主要控制KH、Fe2O3Al2O3的含量,见表3。

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原材料的特性也同样影响生料的质量。在实际生产中,由于生料回灰的掺入,入窑白生料与出磨白生料存在一定成分差异,见表4。

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经分析,石灰石易于粉磨,颗粒较细,易于被窑内热空气带走形成生料回灰;而矽砂颗粒较硬,难以进一步粉磨,易于跟随生料向预热器下部逐级移动,才会形成生料回灰高KH、低SiO2的成分特征。生料回灰与出磨生料混合掺入生料均化库,对熟料成分造成一定影响,生料磨停磨时,回灰对生料成分的影响更为显著。在生产过程中,为减少生料成分波动,一是应尽可能减少生料磨临停,严格控制生料回灰掺入比例;二是可采用矽砂单独粉磨的措施,确保硅质材料得到充分研磨;三是生料磨停机后,减少生料回灰的掺入量。

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熟料质量控制要点

3.1 溶剂矿物

白水泥熟料中Fe2O3的含量较少,硅率(SM)值高,熔剂矿物少,煅烧时液相量低,故需要更高的烧成温度(1550~1600℃)促使熟料中C3S形成。然而一味提高烧成温度,不仅会缩短回转窑筒体、耐火砖等设备材料的使用寿命,也不符合我国节能降耗“3060”的总体战略,故在生料中掺入适量矿化剂的方式降低烧成温度。

白水泥生产中常用的矿化剂为萤石与CaCl2。萤石作为矿化剂的机理是由于其主要成分CaF2参与熟料煅烧反应,一是反应过程中生成的氢氟酸具有强极性,能破坏生料中不易起化学反应的物质(如结晶二氧化硅)的晶格,降低固相反应的活化能;二是加速CaCO3分解,促进固相反应进行;三是降低液相生成的温度和降低液相的黏度,使C3S矿物能以较快的反应速度、在较低的温度下形成。研究表明,CaF2的掺量应≤0.45%,CaCl2的掺量超过1%时,熟料中的游离氧化钙含量将显著增加,且熟料白度会降低。

3.2 熟料的冷却方式

白水泥熟料生产中,由于熟料的冷却方式、冷却速度不同,白度也不相同。一般来说,熟料的初始温度越高,冷却越快,白度越高。因为在急冷条件下,铝酸盐相来不及大量固溶到铁相中,将生成数量较少、色泽较浅的C6AF2型铁铝酸钙,同时,熟料中大量的矿物经急冷后以细微结晶形式存在,增加了对光的漫散射,因而白度得以提高。目前国内外应用最多的方式是将高温自熟料直接投入水中或采用大量喷水的冷却方法,见表5。但熟料投水冷却后,会降低熟料强度,一般采用大量喷水的方法冷却熟料。

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熟料在不同的冷却介质中冷却,其白度也有所不同,见表6。

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熟料在氢气、裂化气、天然气等还原介质中进行漂白时,由于气体的还原作用,熟料中着色能力强的Fe2O3被还原成颜色较浅的FeO。结合上述两种漂白方式,将白熟料先用还原气体(天然气等)处理后再投入水中急冷,漂白效果最好,所得熟料的白度较高。

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白水泥质量控制要点

生产白水泥时,为保证水泥白度,所使用的石膏及混合材的白度应高于熟料的白度。GB/T2015-2017《白色硅酸盐水泥》标准规定,白水泥中掺加的混合材应为石灰岩、白云质石灰岩和石英砂等天然矿物。对生产自水泥所使用的混合材质最要求见表7。由于现行石膏资源紧张,所属单位在实际生产中部分采用石膏模具厂的废弃模具石膏搭配天然石膏生产,得到的白水泥白度较高,效果较好。

粉磨白水泥一般采用管磨机。为了防止在粉磨过程中,研磨体所含的铁及其氧化物带入水泥,降低水泥白度,应选用硬质陶瓷、花岗岩或耐磨钢制成的磨机衬板,硅质卵石或高馅铸铁材料制成的研磨体。白水泥的比表面积应控制在300~400m2/kg,在此范围内,随着比表面积增大,白水泥颗粒对光的反射率逐步增加,白度相应逐渐提高,当比表面积超过400m2/kg后,反射率达到峰值,继续增加比表面积白度不再提高;若继续提高比表面积,水泥磨机的电耗将不断增加,不利于节能降耗。

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结束语

白水泥与普通水泥的主要区别在于其白度,若要生产白度高、强度符合要求的白水泥,需要加强原燃材料质措管控,最大限度减少着色剂含量,同时应加强生料回灰掺入、熟料冷却、水泥粉磨等关键环节管理,全方位、全过程做好质量控制,才能生产出品质优异的自水泥。



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