低堿水泥的生產(chǎn)實(shí)踐

甘美強(qiáng)

（桐廬南方水泥有限公司，浙江 桐廬 311500）

某些混凝土工程的破壞，是由于水泥水化所析出的KOH和NaOH與集料中活性的二氧化硅相互作用，形成了堿的硅酸鹽凝膠，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，致使混凝土開裂和破壞，影響混凝土的耐久性，即產(chǎn)生所謂的堿集料反應(yīng)。

影響堿集料反應(yīng)膨脹的主要因素除了活性集料本身的結(jié)構(gòu)特征、粒徑和含量外，還跟水泥的堿含量有關(guān)，當(dāng)水泥的堿含量（Na2O+0.658K2O）在0.6%以下時(shí)，不會(huì)發(fā)生過大的膨脹，是預(yù)防混凝土堿集料反應(yīng)的主要途徑之一。

1 生產(chǎn)任務(wù)的來源

杭黃高鐵東起浙江省杭州市，西至安徽省黃山市，全長285km，共設(shè)10個(gè)站，其中浙江省境內(nèi)185km，桐廬南方水泥有限公司地理位置處于浙江段的中間，其中杭州至建德段高鐵建設(shè)時(shí)間45個(gè)月，計(jì)劃需要低堿水泥80萬t。根據(jù)區(qū)域公司市場營銷部、生產(chǎn)技術(shù)部對(duì)建設(shè)路段周邊水泥生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)研，召開了低堿水泥生產(chǎn)技術(shù)專題研討與協(xié)調(diào)會(huì)，認(rèn)為我公司生產(chǎn)低堿水泥的條件相對(duì)較好，決定由我公司實(shí)施低堿水泥試生產(chǎn)，參與工程建設(shè)供貨競標(biāo)。接到任務(wù)后，公司迅速成立低堿水泥試生產(chǎn)小組，組織編制低堿水泥生產(chǎn)質(zhì)量管理實(shí)施細(xì)則，著手試生產(chǎn)方案的迅速實(shí)施。

2 公司概況及生產(chǎn)條件

我公司是具有礦山開采、熟料燒成、水泥粉磨、余熱發(fā)電、碼頭起運(yùn)能力的全能型水泥生產(chǎn)工廠，擁有2條2 500t/d新型干法熟料生產(chǎn)線，和1條年產(chǎn)120萬t的水泥生產(chǎn)線，相應(yīng)輔助設(shè)施配套齊全，生產(chǎn)可調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。自2004年投產(chǎn)以來，生產(chǎn)的熟料、水泥產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良，在業(yè)內(nèi)享有很高的美譽(yù)度，深得用戶的信賴。

根據(jù)中鐵集團(tuán)對(duì)投標(biāo)企業(yè)生產(chǎn)能力的實(shí)地考察，和相應(yīng)生產(chǎn)經(jīng)營資質(zhì)的審核，完全符合中鐵集團(tuán)對(duì)我公司生產(chǎn)條件與供應(yīng)能力的招標(biāo)要求。主要工藝設(shè)備配置見表1。

3 低堿水泥的技術(shù)要求

低堿水泥的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)除了滿足《通用硅酸鹽水泥》國家標(biāo)準(zhǔn)第1號(hào)修改單（GB175-2007/XG2009）要求外，還需滿足《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（鐵建設(shè)〔2010〕255號(hào)），《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（鐵建設(shè)〔2010〕240號(hào)），以及《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)水泥的要求。低堿水泥的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法見表2。

4 原燃材料的檢測與分析

公司的2條2 500t/d熟料生產(chǎn)線，1號(hào)生產(chǎn)線的熟料全部用于市場外銷，2號(hào)生產(chǎn)線的熟料配套水泥粉磨生產(chǎn)線。公司熟料生產(chǎn)從開始投產(chǎn)以來，一直采用四組分工藝配料，自己擁有的石灰石和砂巖礦山，材料品位均比較好，CaO含量日常檢測均在53.5%左右，砂巖SiO2含量通常＞70%；外購頁巖Al2O3含量一般在17%左右，由于零星采購，質(zhì)量波動(dòng)較大；外購銅渣作為鐵質(zhì)原料，F(xiàn)e2O3含量一般在45%以上，因此，原材料的品位總體較好，正常生產(chǎn)出來的熟料堿含量一般在0.6%左右。原材料堿含量見表3。

表1 主要工藝設(shè)備配置

表2 低堿水泥的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法

表3 原材料堿含量（%）

5 生料配料試驗(yàn)方案的確定

由于自有礦山石灰石品位高、品質(zhì)穩(wěn)定，自有砂巖礦含硅量70%左右，外購頁巖鋁含量17%左右，只要生產(chǎn)過程控制得當(dāng)，特別是外購頁巖質(zhì)量的進(jìn)廠控制，熟料堿含量低于0.6%應(yīng)該沒有問題。考慮到低堿熟料質(zhì)量的穩(wěn)定性，為提高低堿水泥的熟料質(zhì)量保證，結(jié)合2條熟料生產(chǎn)線不同的配套條件和成本因素，決定對(duì)2條熟料生產(chǎn)線實(shí)行差異化生產(chǎn)，要求2號(hào)線熟料游離氧化鈣控制≤1.2%，堿含量≤0.5%。配料設(shè)計(jì)方案見表4。

表4 配料設(shè)計(jì)方案

表5 熟料化學(xué)成分對(duì)比（%）

表6 率值和礦物組成（%）對(duì)比

表7 P·O42.5低堿水泥檢測結(jié)果

6 低堿熟料試生產(chǎn)

根據(jù)生料配料設(shè)計(jì)方案，參照原先公司正常生產(chǎn)熟料的質(zhì)量控制過程，根據(jù)熟料工序?qū)嵭胁町惢a(chǎn)要求，嚴(yán)格執(zhí)行低堿水泥生產(chǎn)質(zhì)量管理實(shí)施細(xì)則的內(nèi)控要求，在試生產(chǎn)小組的精心策劃和指導(dǎo)下，加強(qiáng)工序質(zhì)量驗(yàn)收和檢測控制，加強(qiáng)中控操作數(shù)據(jù)監(jiān)控，穩(wěn)定火焰控制，適當(dāng)上調(diào)各級(jí)預(yù)熱器出口溫度約10℃左右，控制煅燒過程液相量產(chǎn)生；生料中堿含量的降低，煙室結(jié)皮現(xiàn)象隨之減輕；控制出窯熟料結(jié)粒，加強(qiáng)篦冷機(jī)對(duì)熟料的冷卻效果，改善熟料質(zhì)量。

低堿熟料堿含量分析對(duì)比。2號(hào)窯生產(chǎn)線試生產(chǎn)的低堿熟料中堿含量0.49%，堿含量低于1號(hào)窯生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的熟料0.11%。在使用同一煤種的情況下，2號(hào)窯生產(chǎn)線堿含量低的主要原因是生料配料中原料堿含量的嚴(yán)格控制。熟料化學(xué)成份對(duì)比見表5，率值和礦物組成對(duì)比見表6。

7 低堿水泥的試生產(chǎn)

合格低堿熟料試生產(chǎn)成功后，嚴(yán)格按化驗(yàn)室要求進(jìn)行熟料庫底多點(diǎn)搭配，轉(zhuǎn)運(yùn)至熟料配料庫，提高熟料質(zhì)量均衡性，按照低堿水泥試生產(chǎn)設(shè)計(jì)方案，采用堿含量較低的石灰石、礦渣作為混合村摻入（石灰石堿含量≤0.15%；礦渣堿含量≤0.50%；石膏≤0.30%）。三氧化硫控制指標(biāo)按1.80±0.20%控制，比表面積控制在330±15m2/kg范圍，通過小磨試樣自檢，并送國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，堿含量等質(zhì)量指標(biāo)完全能夠滿足水泥性能要求。投入正式生產(chǎn)后，首批試制的水泥產(chǎn)品經(jīng)試用檢測，用戶反饋指標(biāo)均優(yōu)于招標(biāo)要求，并且低堿水泥對(duì)混凝土外加劑適應(yīng)性良好，用戶充分認(rèn)可。低堿水泥檢測結(jié)果見表7。

現(xiàn)有水泥庫6個(gè)，總?cè)萘?.8萬t，實(shí)際可周轉(zhuǎn)容量為1.3萬余t，其中42.5普通水泥庫4個(gè)，32.5復(fù)合水泥庫2個(gè)，如果要同時(shí)生產(chǎn)3個(gè)水泥品種，日常生產(chǎn)組織和保供難度較大。為保障重點(diǎn)工程建設(shè)，我們只能放棄P·C32.5復(fù)合水泥的生產(chǎn)。同時(shí)為了加大散裝水泥發(fā)貨能力，在原有2個(gè)散裝水泥裝車庫旁邊，投入資金再建1個(gè)約300t的散裝水泥庫，專門用于低堿水泥的裝車發(fā)貨，避免了低堿水泥發(fā)貨時(shí)，散裝庫需要經(jīng)常洗庫的程序，保證了質(zhì)量，提高了效率。

8 低堿水泥生產(chǎn)的體會(huì)

（l）低堿水泥的生產(chǎn)組織需要精心策劃，制訂試生產(chǎn)行動(dòng)方案和實(shí)施細(xì)則，有利于試生產(chǎn)工作的順利實(shí)施。

（2）生料中堿含量的降低，有利于熟料煅燒過程的控制，有害成分的減少，預(yù)熱器、分解爐、煙室結(jié)皮現(xiàn)象明顯減少，穩(wěn)定了熟料質(zhì)量。

（3）由于生產(chǎn)工序緊密，為防止入磨熟料溫度過高，必須提高篦冷機(jī)的冷卻效率，加速熟料冷卻效果，有利于熟料質(zhì)量和易磨性提高。

（4）低堿水泥的磨制過程，必須嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量內(nèi)控指標(biāo)，在品種轉(zhuǎn)換時(shí)嚴(yán)格按照洗磨洗庫要求，適當(dāng)加大檢測頻次，確保入庫低堿水泥質(zhì)量。

（5）值此杭黃高鐵即將開通運(yùn)營之際，能夠?yàn)楸緟^(qū)域首條鐵路的建設(shè)提供產(chǎn)品服務(wù)保障，我們感到十分自豪，更為我們今后開拓水泥新品種積累了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)，增強(qiáng)了信心。