改善水泥凈漿流動度的措施

譚建春，張林，蘆國峰

1 概述

我公司有兩條5 000t/d水泥熟料生產線，配套4臺HRM3400生料輥磨，2臺φ4.8m×72m預分解窯，帶TDF分解爐及TC-12108第三代篦冷機，配套25MW純低溫余熱發電機組，配備5套“輥壓機（1 600mm×1 400mm）+V型選粉機（JVX2500）+球磨機（φ4.2m×13m）”水泥開路粉磨系統，當比表面積為（365±15）m2/kg時，P·O42.5水泥產量為190t/h。

夏季高溫時，P·O42.5水泥凈漿流動度低且波動較大，對出廠水泥質量造成不良影響。影響P·O42.5水泥凈漿流動度的主要原因包括：出窯熟料急冷效果差、水泥配料方案調整不及時、生產工藝系統調整不當、水泥顆粒級配不合理、水泥出庫日常管理存在不足等。為有效改善水泥凈漿流動度，我公司采取了以下措施，并取得了預期效果。

2 改進措施

2.1 分析熟料巖相，調整生料配料方案

2.1.1 熟料巖相實驗及分析

（1）取熟料瞬時樣，樣品重量6.0kg左右（以足夠做小磨試驗為準）。保存取樣前、取樣時、取樣后的中央控制室操作畫面。若11:00取樣，則分別保存9:00、10:00、11:00、12:00、13:00時，窯頭、窯尾、廢氣處理的操作畫面。

（2）留存做巖相分析的熟料樣。從樣品中選取3個大熟料顆粒，不用破碎；另取熟料樣進行破碎，篩分出4～7mm的熟料顆粒，稱重200～300g作為巖相分析的樣品備用，記錄取樣日期、時間、取樣人等；對熟料樣進行化學分析、小磨試驗、物理分析，包括3d、28d強度分析等；提供入窯生料粉及入窯煤粉的細度、水分、化學分析。

（3）進行熟料巖相分析。熟料巖相照片見圖1，由圖1可以看出，A礦有明顯裂紋，邊棱不光潔，已有部分分解和熔蝕現象，并有B礦和fCaO的包裹體，說明熟料急冷效果差，影響熟料凈漿流動度。

2.1.2 添加3%煤矸石用于生料配料

由多次試驗可知，在生料配料時，用硫含量3%的煤矸石（SO3在0.5%～1.0%）替代粘土（無硫、R2O高），在不影響硫排放的情況下（≤50mg/m3），提高熟料硫堿比，可有效改善熟料凈漿流動度。

添加不同比例煤矸石的熟料凈漿流動度比較見表1。由表1可知，添加1%煤矸石時，熟料凈漿流動度變化不大；添加3%煤矸石時，熟料凈漿流動度有所改善，窯尾煙氣SO2含量在可控范圍內；添加5%煤矸石時，熟料凈漿流動度改善明顯，但窯尾煙氣SO2含量較高且波動較大。另檢測添加3%煤矸石后的熟料性能可知，熟料需水量、凝結時間及28d抗壓強度變化不大，3d抗壓強度提高1MPa。

表1 添加不同比例煤矸石的熟料凈漿流動度比較

2.2 針對高溫天氣，調整P·O42.5水泥配料方案

2.2.1 調整石灰石及粉煤灰等混合材摻加量

在P·O42.5水泥燒失量（≤5.0%）合格的前提下，盡可能地提高非活性混合材石灰石的摻加量（國標要求≤8.0%），減少需水量較大的粉煤灰的摻加量。調整后水泥凈漿流動度明顯改善，不同燒失量時水泥凈漿流動度的變化見表2。

由表2可以看出，生產P·O42.5水泥時，在熟料添加比例相同的前提下，根據不同混合材的性能，通過調整混合材摻加量，可改善水泥凈漿流動度。

表2 不同燒失量時水泥凈漿流動度的變化

2.2.2 搭配使用改性磷酸石膏與脫硫石膏

不同工業副產石膏對水泥流動度的影響見表3。由表3可知，生產P·O42.5水泥時，在熟料添加比例相同的前提下摻加石膏，100%使用脫硫石膏時，水泥凝結時間偏短，凈漿流動度差；100%使用改性磷石膏時，水泥凈漿流動度改善明顯，但凝結時間過長，影響商品混凝土正常施工；脫硫石膏與改性磷石膏按照1:1比例搭配使用時，水泥凈漿流動度與凝結時間均在正常范圍內，可滿足客戶使用需求。檢測調整后的水泥強度，3d抗壓強度變化不大，28d抗壓強度略有提高。

表3 不同工業副產石膏對水泥凈漿流動度的影響

2.2.3 降低出磨水泥比表面積

不同細度對水泥流動度的影響見表4。由表4可以看出，在熟料配比相同的前提下，P·O42.5出磨水泥比表面積由（365±15）m2/kg降至（355±15）m2/kg，水泥45μm篩篩余由9%提高至11%，80μm篩篩余由1.0%提高至1.5%，水泥初始凈漿流動度由183mm提高至196mm，經時凈漿流動度由206mm提高至218mm。檢測調整后的水泥強度，3d和28d抗壓強度變化不大。適當降低P·O42.5水泥比表面積，提高出磨水泥細度，可改善水泥凈漿流動度。使用早強型助磨劑，可彌補因細度變粗后，水泥的早期強度損失。

表4 不同細度對水泥凈漿流動度的影響

2.3 優化調整磨機工藝

2.3.1 調整入輥壓機物料綜合水分

將干粉煤灰改為添加4%的濕粉煤灰（水分約10%），使入輥壓機物料綜合水分達到0.6%～0.8%，提高輥壓機做功效率。

2.3.2 調整輥壓機喂料裝置，確保“過飽和”喂料

將輥壓機喂料裝置通過口增至1 500mm×330mm，恢復兩側饋入板，斜插板改成開度可調電動推桿，減小初始帶料瞬間對電機和減速機的沖擊。根據輥壓機運行情況，隨時調整斜插板開度，保證“過飽和”喂料。改造后，出輥壓機物料＜2mm成品顆粒約占72%，其粒度分布見表5。

2.3.3 在線堆焊修復磨輥，調整氮氣囊壓力

輥壓機輥子離線修復時間長、效率低，采取在線堆焊修復輥面，可保證物料擠壓效果。將氮氣囊壓力調整為實際運行壓力的60%，定期檢查、清洗加壓閥、卸壓閥，可維護現場環境，減少揚塵等對液壓系統的影響。

2.3.4 調整緩沖倉分料裝置，實現中心位置入料

將緩沖倉內分料裝置由“圓錐形”改為“平面圓盤形”，入緩沖倉下料溜子加長1m。加長后，下料溜子到分料盤的距離縮短為0.5m，可實現中心位置入料，使配料站新料與V型選粉機回料充分混合，最大程度緩解倉內物料離析。

2.3.5 改進選粉機下料方式，提高選粉效果

將V型選粉機下料溜子改為四通道下料方式，保證物料在V型選粉機內部形成均勻料幕，提高選粉效果，預粉磨系統成品物料比表面積可提高至190m2/kg以上。

2.3.6 袋除塵器收塵灰直接入磨

輥壓機系統袋除塵器收塵灰比表面積＞300m2/kg，具備直接入磨條件，因此，選擇將收塵灰不經選粉機而直接進入磨頭，既保證了選粉機兩側喂料均勻，減小了電流波動，又提高了入庫水泥質量的穩定性。

2.3.7 定期清灰，加強密封

定期清理旋風筒進風口積灰，確保下料口翻板閥密封完好，避免竄風和“二次揚塵”，影響氣固分離效果。

2.3.8 調整磨機工藝，更換防堵隔倉板和出磨篦板

采用振動篩嚴格篩檢磨內研磨體，淘汰不合格研磨體；更換防堵塞隔倉板和出磨篦板，保證磨內篦縫暢通，達到“料走篦縫，風走通風口”。檢修后，磨內風速提高，出磨水泥溫度降低，磨內工藝調整前后對比見表6。

表6 磨內工藝調整前后對比

由表6可以看出，磨機工藝系統調整后，磨內風速提高0.23m/s，出磨水泥溫度降低6℃，出磨水泥≤3μm顆粒占比降低3.1%，調整效果顯著。

2.4 完善水泥出入庫日常管理

（1）對兩條生產線熟料庫庫底所有下料點執行器進行檢修，確保各下料點能夠由中控室控制，自動放料，庫底熟料可以實現多點搭配放料。

（2）入水泥磨熟料溫度＞120℃時，需搭配備用熟料庫陳料使用，以降低入磨熟料溫度。

（3）優化中控室操作，減少止料次數，故障搖磨＞10min作停機處理，提高比表面積合格率。

（4）恢復V型選粉機冷風口及磨頭選粉機三次風口執行器，補充冷風，降低預粉磨系統溫度。

（5）水泥庫安裝機械倒庫設施，對出庫水泥進行二次均化的同時，有效降低出廠水泥溫度。

（6）水泥庫內溫度高，遇夏季陰雨天時，庫內易出現“結露”現象，需定期開啟庫頂收塵風機除濕。

（7）適當延長水泥周轉時間，降低出廠溫度。

3 結語

（1）通過調整生料配料方案，添加3%煤矸石用于生料配料，不僅可以改善熟料凈漿流動度，且窯尾SO2含量也在可控范圍內，生料配料方案調整后，熟料性能保持穩定。

（2）對P·O42.5水泥配料用原料及控制指標進行調整，包括調整混合材摻加量、細度、緩凝材料的使用量等，在不影響出磨水泥各項性能的基礎上，可有效改善水泥凈漿流動度。

（3）根據帶輥壓機預粉磨系統開路磨出磨水泥溫度高的特點，對磨機工藝系統進行調整，優化工藝運行狀態，降低出磨水泥溫度，改善水泥凈漿流動度。

（4）通過采取降低入磨熟料溫度、優化中控操作、增加機械倒庫設施降溫均化、開啟庫頂收塵風機除濕等措施，完善水泥出入庫管理，可保證出廠水泥凈漿流動度符合混凝土的施工要求。■