緩凝熟料的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)

孫詩(shī)華，樓美善，邢愚，樓凱翔

道路水泥混凝土施工時(shí)間較長(zhǎng)，要求有較長(zhǎng)的水泥初凝時(shí)間，以滿足施工對(duì)混凝土流動(dòng)性的要求。我公司螢石尾礦成分含有15%～20%的氟化鈣以及SiO2、CaO 等成分，在水泥原料中加入一定比例的螢石尾礦煅燒后，有效延長(zhǎng)了熟料的凝結(jié)時(shí)間，熟料初凝時(shí)間由原來(lái)的85～95min 延長(zhǎng)到205～304min，終凝時(shí)間由原來(lái)的130～150min 延長(zhǎng)到267～387min，保證了道路施工對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的要求。本文主要介紹緩凝熟料生產(chǎn)試驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)施情況。

1 前期準(zhǔn)備

確定原材料情況及配料方案，研究螢石尾礦的主要作用和影響，做好試驗(yàn)后的調(diào)整預(yù)案。

本次試驗(yàn)用螢石尾礦礦體脈石主要為石灰?guī)r，其尾礦成分以CaO、CaF2、SiO2為主。螢石尾礦可促進(jìn)碳酸鹽的分解，加速堿性長(zhǎng)石、云母的分解過(guò)程，加強(qiáng)堿的氧化物的揮發(fā)，促進(jìn)結(jié)晶氧化硅（石英、燧石）的Si-O 鍵斷裂。試驗(yàn)表明，在高溫范圍內(nèi)，加入CaF2可使熟料液相出現(xiàn)的溫度降低，可降低熟料燒成溫度。生料中摻入螢石尾礦能延長(zhǎng)熟料凝結(jié)時(shí)間的主要原因是，氟化鈣中的氟離子與熟料水化產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)生成難溶性的氟鹽，附著在熟料顆粒表面，延緩了熟料的水化速率，導(dǎo)致熟料凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。

試驗(yàn)用螢石尾礦質(zhì)量情況及生料配料方案見(jiàn)表1、表2。螢石加入配比暫定為1.5%，視后續(xù)數(shù)據(jù)和煅燒情況調(diào)整。正常情況下，穩(wěn)定生產(chǎn)5d 后將螢石尾礦配比上調(diào)0.5%。

2 實(shí)施方案

通過(guò)計(jì)量秤在生料配料中加入1.5%～4.0%的螢石尾礦粉；利用現(xiàn)有停用的小鐵倉(cāng)與配料秤，優(yōu)化計(jì)量設(shè)備，保持其準(zhǔn)確性；增加檢測(cè)設(shè)備，檢驗(yàn)進(jìn)廠物料化學(xué)成分和CaF2含量，每日至少檢測(cè)一次生料、熟料中氟離子含量。

從2018年7月開(kāi)始，螢石尾礦初始加入比例為1.5%，根據(jù)物料情況加至4.0%，并視凝結(jié)時(shí)間逐步調(diào)整控制熟料中的氟離子（F-）含量。

生料、熟料成分匯總見(jiàn)表3。使用螢石尾礦前后的熟料質(zhì)量對(duì)比情況見(jiàn)表4。

表1 試驗(yàn)用螢石尾礦化學(xué)成分，%

表2 生料配料方案

表3 生料、熟料成分匯總

3 實(shí)施效果

（1）熟料的初凝和終凝時(shí)間延長(zhǎng)。隨著螢石尾礦摻量的增加，熟料的凝結(jié)時(shí)間也隨之延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了緩凝熟料的生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中螢石尾礦的摻量在2.0%～3.0%，熟料氟離子控制在0.19%～0.28%，熟料初凝時(shí)間控制在205～304min，終凝時(shí)間控制在267～387min比較合適。

（2）熟料燒成溫度降低，熟料易燒性得到改善，熟料強(qiáng)度沒(méi)有顯著變化。

（3）生產(chǎn)過(guò)程中要保持螢石尾礦摻入量合適且穩(wěn)定，要控制好熟料中氟的含量。螢石尾礦摻入量過(guò)多，熟料凝結(jié)時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)，摻入量過(guò)少，則達(dá)不到生產(chǎn)緩凝熟料的目的。

（4）從試驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，當(dāng)螢石尾礦摻量為3.5%、熟料氟離子在0.326%以內(nèi)，同時(shí)適當(dāng)減少頭煤用量，適當(dāng)降低窯尾溫度≯1 050℃時(shí)，對(duì)窯的煅燒無(wú)影響。但當(dāng)螢石尾礦的摻量在4.0%、熟料氟離子在0.373%時(shí)，窯內(nèi)則出現(xiàn)了結(jié)后圈現(xiàn)象（后圈厚度約350mm，長(zhǎng)度約1 200mm），窯尾煙室有輕度的結(jié)皮。

表4 使用螢石尾礦前后的熟料質(zhì)量對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

在生產(chǎn)緩凝熟料過(guò)程中，摻入螢石尾礦可以改善生料的易燒性，穩(wěn)定生產(chǎn)緩凝熟料，優(yōu)化水泥性能，滿足特殊工程對(duì)緩凝水泥性能的要求，保證混凝土的質(zhì)量，同時(shí)，螢石尾礦的有效利用，有利于環(huán)境保護(hù)。