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硫碱成分对水泥生产及质量有何影响
  • 时间:2023.03.29
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一、碱成分对水泥质量有什么危害?

       众所周知,碱不论以何种形式存在,都会对水泥生产与质量带来如下不利。

     (1)使水泥快凝、早强,碱含量偏高时,可提高早期强度,但降低28天强度,易出现急凝、安定性不合格等现象。

     (2)K2O、Na2O含量高的水泥易与碱活性骨料发生碱-骨料反应而造成混凝土破坏性膨胀,即俗称的“混凝土癌症”。

     (3)过量的碱(K、Na)在生产中易造成窑内结圈、预热器及窑尾结皮堵塞,特别是影响窑后烟室的结皮。

二、硫成分在生料及煤中超量会对生产及质量有何不利?

       虽然以生料的灼烧基,或以熟料为基准,SO3仅占0.1%-2%,碱总量小于1%,但它们对窑的正常运转以及对水泥、混凝土质量的影响是不可忽视的。

     (1)影响煅烧工艺的正常运行:过量的硫易引起窑内结圈。为满足低碱规定,特别是生产低碱水泥,煅烧时会因SO3过量而阻止熟料中C3S的形成。

     (2)不合理的硫碱比会影响熟料质量及易烧性。

     (3)熟料中的SO3越高,在水泥磨中的易磨性越差,并限制了石膏的加入量,继而又影响水泥凝结时间。

     (4)影响水泥及混凝土强度:SO3较高时,有利于增加28天强度;最佳的SO3量可使一天的砂浆强度最大化,对后期强度或在升高温度下的最大强度也有利。对于细度越粗、C3A和碱含量越高的水泥,需要更多的SO3,有利于强度;含有减水剂的混凝土也需要更高的SO3

      (5)形成的硫化物会对设备装置腐蚀,特别是导致对烟气管道严重腐蚀。

三、硫的循环及硫碱比对生产的影响机理是什么?

     (1)来自燃料中硫的氧化及硫酸盐分解而成的硫化物主要形式是SO2,它们在窑内遇高温挥发,在预热器中降温后又凝集的过程就是硫在窑内的循环。理论上,SO2低温下可氧化成SO3,但实际上99%的气态硫化物将是SO2,它们几乎都与预热器中的K2O、Na2O和CaO结合,并在烧成区再度挥发,又到窑尾和四、五级预热器形成硫循环结皮,不易挥发的碱性硫酸盐才存在于熟料中,这种循环最终将引发预热器结皮或堵塞出现。

     (2)碱在熟料中的赋存状态取决于硫碱的摩尔比:

SG=SO3/(1.292Na2O+0.85K2O)

       当SG<1时,除形成K2SO4和Na2SO4外,K2O还和C2S形成不规则圆形KC23S12颗粒及残留较多的f-CaO;Na2O和C3A形成暗色长条状NC8A3

       当SG>1时,除形成K2SO4和Na2SO4外,剩余的SO3则形成CaSO4

     (3)硫与碱含量的比值在预分解窑的生产中影响很大,但保持硫碱比值的恒定是动态的。因为物料在窑内停留时间特别短,碱(K、Na)很容易随带走,而硫化物仍在窑内挥发循环,此时由于碱的缺乏,在窑的后部就会形成结皮结圈的恶性影响。如果窑的煅烧温度过高,或火焰直扫到物料上,这种循环更会加剧,直到结皮或预热器堵塞发生。而一旦在窑的低温区域,这些硫化物还要释放出来,使生成的熟料中SO3变高。当SO3的化学当量超过碱时,其挥发性更大。

       另外,在设计电收尘的比电阻时,要考虑SO3、Cl8和H2O都会降低碱性粉尘比电阻。

四、如何降低生产中的硫碱含量?

     (1)在配料中,对硫碱的含量及比例必须给予足够的重视并保持,尽量避免过硬的配料。比如,在生产低碱熟料时,要更加严格限制生料和燃料中硫的含量;对于高碱石灰石的原料,可以适当加入磷石膏,不仅降低碱对煅烧的危害,而且改善了生料易烧性。

     (2)当硫、碱含量对窑尾结皮形成严重威胁时,只有设置气体(或物料)的旁路排放,可以减轻减缓上述现象。

     (3)国外采取对废气用活性炭过滤“清洗”的方案,减少硫化物对生产的影响。当生料中不能避免引入硫化物,特别是用黄铁矿作为铁质原料时,让窑尾废气通过干燥系统和生料磨机系统时,可以对SO2低温吸收。此时,干燥制度极为重要,介质的气氛、温度、各种气体(如O3、SO2、CO2及水蒸气等)的分压以及被研磨介质的化学或矿物结合能力等,均对吸附效果有重大影响。

五、高碱熟料能生产无碱害水泥吗?

       混凝土中的碱-集料反应可引起建筑物破坏,我国北方地区原料中普遍含碱较高,因此,如何利用这些原料生产无碱害水泥很有意义。

       混凝土中碱主要来自水泥熟料、外加剂及混合材。熟料中的碱又分为可溶碱和不可溶碱两种形式,可溶碱大部分主要是硫酸碱,不溶碱以固溶体形式存在于C2S、C3A、C4AF中。其中可溶碱对强度影响最大。

       对此,郑州真金公司进行了研制与实验工作。碱-集料反应的宏观表现为膨胀开裂,通过测定膨胀值的方法就可检验这种反应对混凝土的破坏影响。可溶碱量的测定按ASTMC114的方法进行。结论是当高碱熟料掺入20%的粉煤灰一起粉磨后,适当提高其比表面积至390m²/kg,尽管其可溶性碱量较多,但可以很好地抑制碱-集料反应。

       郑州真金公司,拥有7000平方米生产办公厂区,3条采用智能自动控制系统超高温隧道窑,20台400-2500吨各类型数控自动压砖机,可年产10万吨耐火材料。作为知名的中国耐材品牌之一,香港168最快开吗成立近四十年来,拥有丰富的项目经验,层完成多项大型高温窑炉砌筑项目,为国内外众多用户提供高性价比的耐火材料解决方案。香港168最快开吗深入项目现场了解实际需求,为每一位用户提供适合的全套方案设计,树立良好的中国耐火材料品牌形象,并受到诸多海外客户的青睐。

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