少熟料水泥（精选8篇）
少熟料水泥 篇1
少熟料碱矿渣水泥是由碱金属化合物和工业废渣共同粉磨,或是将磨细的废渣用碱金属化合物溶液激发,同时加入少量熟料及外加剂所得的水硬性胶凝材料。杨南如[1]提出了开发新型胶凝材料的理论,为碱矿渣水泥的开发应用奠定了基础。碱矿渣水泥及混凝土以工业废渣为主要原料具有优异的物理性能,节约了资源和能源,是一种环保型的生态水泥。本研究主要是在碱矿渣水泥的基础上加入少量的熟料及外加剂来改善碱矿渣水泥的各种性能。
1 实验内容
1.1 实验原料
本实验所用原料粒化高炉矿渣,取自唐山冀东水泥丰润公司。其比重为2.89 g/cm3,比表面积411m2/kg,水分为1.39%。化学成分如表1所示。
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矿渣的碱度系数为:
本实验使用的矿渣碱度系数为1.006,为碱性矿渣,而且其活性系数和质量系数也能满足要求,活性较高。
碱性激发剂采用从化工厂购置的水玻璃Na2O·nSiO·xH2O,模数为2.3,含水量为49.22%,化学成分如表2所示。
熟料取自冀东启新水泥厂预分解窑生产的熟料,实验时将熟料粉磨后全部通过0.080 mm方孔筛,其化学成分及矿物组成如表3所示。
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1.2 实验方法
碱矿渣水泥试体的制备和强度测定:用W/C=0.34的净浆,在2 cm×2 cm×2 cm试模成型,在湿气养护箱中养护1天脱模,并在水中养护至各龄期,用抗压试验机测试抗压强度。
碱矿渣水泥凝结时间测定:将矿渣、水玻璃、熟料、水及外加剂按一定比例加入到净浆搅拌机,拌和4 min,进行凝结时间的测定。
2 实验结果与讨论
2.1 水玻璃掺加量对碱矿渣水泥强度的影响
本实验需要将模数为2.3的水玻璃调整为模数为1.0,用其作为碱性激发剂,水玻璃掺加量对碱矿渣水泥抗压强度的影响见表4所示。
由表4可以看出,随着水玻璃掺加量的增加,水泥的抗压强度随之提高,当水玻璃掺加量在4.0%~6.0%的范围内时,3 d抗压强度提高明显,且28 d抗压强度也随之提高。但当水玻璃掺加量为7.0%时,3 d及28 d抗压强度开始下降。只有在水玻璃掺加量为4.0%~6.0%时,碱矿渣水泥的3 d及28 d抗压强度满足强度发展的要求。考虑强度的发展及在实际应用中对水泥抗压强度的要求,同时为节省碱矿渣水泥生产原材料及成本,确定水玻璃较佳掺加量的范围为4.0%~5.0%。
2.2 外加剂对碱矿渣水泥凝结时间的影响
矿渣水化后,矿渣在短时间内被水玻璃激发而具有胶凝性,并且迅速凝结,其凝结时间很短,初凝仅为11 min,不符合国家标准对凝结时间的要求。为控制碱矿渣水泥的凝结时间,采用硝酸钙为主要成分的外加剂来控制碱矿渣水泥的凝结时间。在水玻璃掺加量为4.0%的条件下加入外加剂,研究其掺加量对碱矿渣水泥凝结时间的影响,如表5所示。
由表5可以看出,外加剂的加入对碱矿渣水泥的凝结时间起到了延缓的作用,随着外加剂掺加量的增加,凝结时间延长,但当掺加量达到3.0%时,虽然水泥的初凝时间有所延缓,但是水泥的终凝时间却延长至十几个小时,显然不符合国家标准对凝结时间的要求。因此单纯加入这种外加剂并不能起到合理控制凝结时间的作用。
经过了大量的研究实验,在保证碱矿渣水泥强度符合要求的条件下,确定加入少量熟料来改善外加剂对碱矿渣水泥凝结时间的调整作用。采用正交实验法,以确定外加剂和熟料的最佳掺加量。
根据表6来安排三因素三水平的正交实验,选择L9(33)正交表确定实验方案,并以各种不同配比的水泥净浆3 d及28 d抗压强度作为依据,同时考虑凝结时间的影响,实验方案及数据处理如表7所示。
由表7可以看出,对3 d及28 d抗压强度最佳的配方为A3B2C3,综合考虑抗压强度及凝结时间的影响,配方宜取A3B2C3。即熟料的掺加量为6.0%,外加剂的掺加量为3.0%,水玻璃的掺加量为5.0%。
2.3 少熟料碱矿渣水泥的物理性能检验
按最佳配方,碱矿渣水泥的配比为矿渣94%、熟料6.0%、水玻璃5.0%、外加剂3.0%制备水泥,按国家标准进行物理性能测试,实验结果如表8所示。
由表8可以看出,所制备的碱矿渣水泥不仅凝结时间符合国家标准,安定性检验合格,而且抗压强度能达到52.5级硅酸盐水泥的国家标准。
2.4 少熟料碱矿渣水泥水化机理分析
碱矿渣水泥加入水玻璃后,水玻璃在水泥浆体中迅速离解、分散,形成具有强大离子力的OH-和SiO2·aq,使矿渣本身的玻璃体结构迅速解体与水化[2],在很短时间内形成大量的C-S-H凝胶,从而导致水泥浆体的迅速凝结与快速硬化,碱矿渣水泥凝结时间很短。因此外加剂可以防止矿渣结构迅速被碱性组分破坏与解体,阻止浆体在短时间内形成大量的C-S-H凝胶,表现出良好的缓凝作用。外加剂与水玻璃激发体系发生反应,即Ca2+与OH-在水泥浆体中快速形成Ca(OH)2絮状沉淀,同时水泥熟料水化产生的Ca(OH)2则使沉淀析出更快,可以在碱性环境中比较稳定的存在,并且能覆盖在未水化的矿渣颗粒表面,形成一层水化产物薄膜。同时水泥熟料水化产生的C-S-H凝胶在矿渣的表面形成一层保护膜。Ca(OH)2及C-S-H保护膜的形成封闭了矿渣及熟料组分的表面,阻滞水分子及离子的扩散,从而减弱碱组分中OH-离子对矿渣结构剧烈的破坏与解体作用,延缓其迅速硬化。随着扩散作用的进展,在水泥熟料中的C3A表面又生成了钙矾石及C-S-H凝胶,由固相体积增加所产生的结晶压力到达一定数值时,包裹在矿渣颗粒表面的水化产物覆盖层局部被破坏,这时Ca(OH)2分解后形成的Ca2+与体系中的SiO44-反应重新形成C-S-H凝胶,OH-则能继续破坏矿渣表面玻璃体网络结构,激发矿渣的水硬活性,这样碱矿渣水泥的水化硬化得以继续进行,C-S-H凝胶的大量形成则使矿渣的强度进一步提高。
3 结论
(1)按照原料配比为矿渣94%、熟料6.0%、水玻璃5.0%、外加剂3.0%制备少熟料碱矿渣制备水泥,其抗压强度较高,达到52.5级硅酸盐水泥的国家标准,凝结时间符合国家标准的要求,且安定性检验合格。
(2)少熟料高性能生态碱矿渣水泥的生产使用了大量的工业废渣,其掺加量可达到90%以上,减少了工业废渣对环境的污染和破坏、同时减少了废渣堆场,符合生态水泥的要求。
参考文献
[1]杨南如.碱胶凝材料形成的物理化学基础(Ⅰ)[J].硅酸盐学报,1996,(2),209-215.
[2]蒲心诚,杨长辉,甘昌成,等.高强碱矿渣水泥与混凝土缓凝问题研究[J].水泥,1992,(1):32-36.
少熟料水泥 篇2
一、目的
为加强公司水泥、熟料出厂管理，规范出厂流程，防范货物流失风险，结合《ERP信息系统管理办法》以及公司其他相关管理规定，特制定水泥、熟料出厂管理办法。
二、适应范围
本办法适应于XXXXXXXX。
三、管理职责
1、公司领导班子：依据《水泥、熟料出厂管理暂行办法》，负责制定本单位产品出厂管理实施细则，规范产品发运、出厂流程，并组织监督、检查各岗位的职责履行情况；对违反产品出厂管理规定的行为进行查处。子公司主要负责人是本单位产品出厂安全的第一责任人，其他班子成员根据分工履行相应的管理职责。
2、销售处
负责组织制订、修订《水泥、熟料出厂管理办法》；监督、检查子公司水泥、熟料发运与出厂管理；对违反水泥、熟料出厂管理规定的行为进行查处。对管理不严造成货物流失，依据责任大小追究赔偿责任。
负责下达产品发运计划，并协调产品发运过程中存在的问题，协调工厂与客户、运输单位之间的关系。
3、生产部
认真组织劳务装卸招议标，确定装卸队伍，签订装卸合同，加强装卸质量、效率、服务的管理。
装运车间依据产品发货单组织装车、装船及发运。
4、生产技术处 计量室负责对袋装水泥、散装水泥，熟料等称重过磅，对交付给客户的货物数量及品种的准确性负责。
5、行政人事处
门卫管理部门：负责依据产品出门证，对汽车出厂产品的品种、数量进行核查，对出厂车辆进行检查，对汽运出厂袋装水泥品种、数量的准确性负责。
针对水泥、熟料发运环节中存在的风险环节，加强内部人员管理，制定岗位职责和工作流程，不同岗位人员要定期换岗作业；加强各岗位人员政治素质的考察，注重选拔政治素质高、责任心强的员工；加强员工的素质教育，提高工作人员的责任心。
6、财务部：负责对水泥包装袋的使用、破损、库存数量，以及水泥、熟料出门证进行核查。
7、供应处：负责对水泥包装袋供货、破损、库存数量进行管理，对水泥包装袋数量的完整性负责。
8、化验室：
负责水泥、熟料的出厂质量控制工作，对出厂水泥、熟料的各项品质指标负责。
负责水泥包装袋的进厂质量控制工作。
四、汽运袋装水泥发运、出厂管理
1、发运现场管理
1.1现场发货管理员严格按照车辆进厂过磅先后顺序组织装车，不允许私自调整装车顺序。
1.2发货管理员要监督劳务队装车时码包整齐，便于清点。在装车现场，对装好的袋装水泥车辆逐车点包，对品种、数量核对无误后，在发货单出门联上签字确认。
1.3在发货过程中，不允许受载车辆驾驶员以及随车人员上栈台 2 协助推包。若出现以上情况，当班发货管理员要及时予以制止，对于不听指挥的，及时汇报当班调度和车间领导加以处理。
2、包装袋数量的清点
2.1 装运车间每天组织装运劳务队对当天水泥包装袋领用、破损及库存数量进行检查，并做好相关记录。
2.2每月1日由财务处牵头，装运、供应和化验室参加，对上月包装袋使用和破损情况进行盘点、统计，参加盘点人员签字确认，对盘点情况进行分析，确保包装袋数量无误；盘点记录各部门留存一份。
3、计量管理
3.1袋装水泥车辆必须过皮重、载重，磅房人员应在提货单上注明名称，品种，过磅时间，空车重、载重、净重等。
3.2过磅净重与发货数量偏差在±8‰合理误差范围内，司磅员在磅单上签字确认予以放行。
3.3过磅净重与发货数量偏差大于±8‰合理误差范围，司磅员不得在磅单上签字，应通知计量负责人在磅单上签字确认补、退包数量，并通知驾驶员返回装包发运进行补、退包。
3.4磅单上无计量负责人签字确认补、退包数量，任何人一律不得擅自补包，违者重罚。
3.4磅单上无计量负责人签字确认补、退包数量，任何人一律不得擅自补包，违者对责任人重罚。
3.5装车前发货员检查磅单上有空车皮重过磅数据后才能装车，严禁无皮重过磅数据的车辆进行装车，违者重罚，并承担由此造成的一切损失。
4、点包器管理：
4.1使用范围：装运车间1号、2号包装机装车皮带。4.2相关人员职责：
单车包数设置：岗位发货员； 当班累计数量记录及清零：发货班长 参数设置：电修车间电工负责配合。4.2校准方法：
装车设置单车总袋数前，先确认皮带和车厢内无袋装水泥，方可进行总包数设置；
进行设置时，按20包×吨数计算该车总包数，然后按“设定”键，此时由上往下数第二排数码管显示“P1******”，输入设定包数，连续按“确认”2次，当设定的数值自动移位到第一排数码管时为设置完成。
皮带和车厢内有袋装水泥时，应用总包数减去皮带或车厢内的水泥包数后的数值进行设置，总包数设置完成后，对点包器主机键盘上锁，以防无关人员私自更改；
每车水泥装完后，按“清零”键将屏幕上的数值清零再设置下一车 每班结束，双方班长按“累加数”查看记录本班总数，然后连续按“累加数”、“0”、再“累加数”将本班累加数清零后继续下一班的生产。
每班对光电开关清洁2次，接班时清洁一次，接班运行4个小时后1次。
4.3数量核对：
每班交班前由班长核对本班发货员装有车发运数量，点包器班总数量重量与地磅过磅数量偏差不得大于±8‰，否则追究发货员责任。
5、出门检查
5.1门卫对袋装水泥的出厂要严格按照收单、核单、验货、放行、点击的流程进行。
5.2门卫在对出厂载有袋装水泥汽车进行验货时，必须上车核对产品品种及装车数量。
5.3如遇雨雪天气，袋装水泥必须加盖雨布，门卫人员监督好驾驶员盖好雨布，予以出厂。
5.4空袋装水泥车（含装运熟料的空车）出厂，门卫必须上车或登台确认车辆未装货物，同时在《水泥、熟料车辆空车出厂记录表》做好相关记录后方可予以出厂。
5.5门卫在对出厂汽车检查验货后，过磅单必须有司磅员签字确认才能放行，无司磅员签字的重车一律不得放行，违者当班门卫重罚。
五、汽运散装水泥发运、出厂管理
1、散装罐车的净重管理
对散装罐车承载吨位净重低于装车标准装载量（指该车前三个月内在我公司提货时装货十次最重装载量的平均值）90%的车辆，必须由发货员、班长（或当班发运调度）在地磅现场核对确认后，二人共同确认装车重量及原因，并在出门联上签字。
2、空车出厂
对未装水泥的散装罐车出厂（因车损坏、客户水泥计划余额不足等原因），装运车间要引导车辆驾驶员到装运部门（地磅房）领取并填写《空车出厂申请单》，并到磅房进行空车复磅，记录空车重量，当班发货员、证量班长进行会签，证明其确实未装水泥。门卫要认真核查其《空车出厂申请单》办理会签的情况，在确认会签完备、上车检查车辆未装货物后方可准予出厂，并做好相关记录。
3、称重检查
3.1各单位在汽车发散处，应设置标识牌、标识线，明确在装车辆、待装车辆保持2-5米以上的车距（根据具体场地的实际情况而定），在装车辆受载完离开后，待装车辆才可以上磅受载。
3.2装车前发货员检查磅单上有空车皮重过磅数据后才能装车，严禁无皮重过磅数据的车辆进行装车，违者重罚，并承担由此造成的 5 一切损失。
3.3装运部门必须对载重散装水泥车必须打铅封，门卫检查铅封完好才能放行，杜绝无铅封出厂。
3.4对磅后超时出厂的散装水泥车，门卫必须要求复磅，并做好记录，在确认无异常情况后方可准予出厂（重车过磅至出厂的时间小于5分钟）。
六、汽运熟料发运、出厂管理
汽车熟料发运、出厂管理参照散装水泥发运、出厂管理执行。
七、船运水泥、熟料管理
1、采用装船机直接发运熟料、散装水泥，装运车间要严格按销售处下发的《日装船作业计划》安排发货，杜绝无计划装船。
2、因特殊情况需要调整装船次序的，须及时向销售处或公司生产部说明原因，经协调同意后，方可安排发货，并做好相关记录，任何人不得接受其他部门和单位的装船顺序调整指令。
3、夜间特殊情况需调整装船次序的（如电话联系不上船方、雨天敞口船不能装料等），必须电话汇报公生产部，经同意后，做好记录方可安排发货。
4、严格做好船只的调度、装船、离港工作，确保发运有序、受控。同时，生产技术处码头办要组织人员不定期对码头发运情况进行抽查，并形成抽查记录，防范货物流失风险。
5、船只装完后，码头须及时通知船方办理交接手续，出具公司的发货磅单（或电子磅单）和货物交接清单。
6、货物交接清单上详细记录重船吃水深度，码头负责开具货物交接清单，并要求船方人员在货物交接清单上签字确认。双方交接完毕后，码头管理人员方可允许船舶离港。
八、出门证的核查
门卫在每日上午九点之前，将昨日发运出厂的出门证按照出门先后顺序整理后交给财务部。
装运车间每日上午九点之前，将昨日水泥装车汇总表按照提货先后顺序整理后交给财务部。
生产技术处每日上午九点之前，将昨日水泥、熟料过磅汇总表按照提货先后顺序整理后交给财务部。
财务部门对发运、过磅数量与出门证进行核对，其中散装水泥必须将出门证和散装水泥装车通知单核对，确保发运、出门数据一致；对于不一致的情况，应在当日内协相关部门查明原因，并作以说明。
九、发运、出厂抽查管理
1、公司成立产品出厂检查小组，不定期对存在风险的发运、出厂环节进行检查、抽查，重点加大交接班、夜间发货的抽查力度，了解发运环节中存在的问题及客户对工厂发运服务的意见，形成书面检查记录，经客户（车主）签字后由办公室存档。
2、对检查中出现的问题，必须立即予以纠正、考核。对屡次违反规定的员工要坚决予以淘汰。对内外勾结、偷盗水泥的员工要立即解除劳动关系；触犯法律的，要移送司法机关处理。如因个人原因给公司造成损失，由责任人全额赔偿。
十、考核管理办法
1、袋装水泥现场发运管理员的管理考核
1.1装运车间现场发货管理员未按照车辆进厂顺序安排装车（公司安排发货的除外），导致客户投诉的或经检查发现的，每出现一次扣责任人500元。
1.2无空车皮重过磅数据装车，每出现一次扣责任人每次罚款500元。
1.3擅自补包，每出现一次扣责任人200元/包。
1.4对未在发货现场清点发货数量、未在出门联或存根联上签字确认发货数量，每发现一起扣当班发货管理员500元。
1.5发现受载车辆驾驶员、随车人员上栈台协助推包，若当班发货管理员没有予以制止，或制止不了未及时向发运部门负责人或当班调度汇报的，扣当班发货管理员100元。
1.6若经抽查或门卫点包发现袋装水泥多装（以称重计量的除外），按照“多装一包、赔付十包”的原则对当班发货管理员进行处罚。
2、门卫管理考核
2.1门卫对袋装水泥车没有上车检查，每发现一次，扣当班门卫100元；若门卫通过点包发现多装水泥，经工厂产品出厂检查小组确认后，给予每袋50元的奖励。
2.2门卫对散装水泥重车未打铅封给予出厂，出现一次，扣责任人500元。
2.3未认真检查出门证会签手续或未做好相应记录,便放车出厂，出现一次扣责任人500元。未认真核对会签的《空车出厂申请单》或未做好空车出厂记录，便放车出厂，出现一次扣责任人500元。
2.4门卫管理员未按开票顺序安排车辆进厂，导致客户投诉的或经检查发现的，每出现一次扣责任人500元。
3、散装水泥（熟料）发运的管理考核
3.1 散装水泥、熟料车辆未按要求每次进行空车过磅的，出现一次扣装责任人500元；对皮重波动大的散装车辆，未按规定要求执行的，出现一次扣相关责任人200元。
3.2净重出现低于标准重量90％的散装水泥车，散装水泥发货员、班长未会签确认原因的，出现一次扣责任人200元。
3.3人为造成散装水泥（熟料）品种错装、混装的，责任人调离岗位，下岗一个月；造成经济损失的，按损失额度由责任人全额赔偿。
3.4载重散装水泥车未打铅封签字放行，每出现一次扣责任人500元。
3.5码头管理员未经同意擅自调整装船顺序，经核实后，扣责任人200元。
3.6发生客户投诉装船质量差（船只装歪、装偏等情况），给客户造成了额外的平舱成本，每发生一起扣当班装船操作人员200元。
3.7码头在没有销售处下发的装船计划的情况下，擅自装船，经核实后，责令立即解除当事人的劳动合同。
3.8装车员未按要求多装熟料，造成满料悼落道路，每出现一次扣责任人200元。
4、运输车辆及船舶的管理考核
4.1销售处要在公司发运栈台、大门口处张贴告示，明确进厂车辆空车过磅时，严禁车上坐人；空车过磅后，严禁司机为减轻承载车辆皮重，故意从汽车水箱内放水或清扫车上杂物。若发现进厂车辆空车过磅时车上有人，或空车过磅后，故意在厂内放水或清扫车上杂物的，取消该车三十天进厂发运资格，并处以罚款2000元。
4.2进厂车辆要服从工厂的管理制度，对于故意堵磅、堵路口或者人身威胁工厂员工的，取消该车进厂发运资格。
4.3运输车辆不按顺序排车进厂、装车、过磅，每出现一次扣责任人500元。
4.4驾驶员强制要求装车员多装，每出现一次扣驾驶员200元，造成满料悼落道路的，每次罚驾驶员500元，并承担道路清扫费用。
十一、门卫、发货员、司磅员、装车员及其他人员接收货主、驾驶员等钱物的按10倍标准处罚，导致客户或驾驶员投诉的或经检查发现的，每出现一次扣责任人500-10000元，情节严重的移交司法机关处理。
十一、鼓励社会监督，加强举报核查。
行政人事处要在发运栈台张贴监督举报电话，鼓励社会力量共同监督水泥、熟料的发运、出厂环节，积极举报偷盗水泥的行为，杜绝过程风险。如举报核实之后，给予举报人一定的奖金，同时各单位要加强保密管理，严格保护举报人的隐私，杜绝举报泄密，如因工作人员失职，造成举报泄密，将追究相关人员责任。
十二、附则
1、本办法解释权属XXXXX行政人事处。
2、本办法自二〇一二年六月二十一日起实施，原有制度与本办法有抵触的，以本办法为准。
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少熟料水泥 篇3
少熟料水泥为工业废渣的再利用提供了良好的前景。在水泥生产中掺加工业废渣作混合材料, 既可以达到资源再利用, 保护环境, 还可以很好的调节优化水泥的性能, 丰富水泥品种。在我国, 利用煤矸石作混合材时, 其掺量一般不超过30%, 否则水泥的强度尤其是早期强度明显降低, 因此限制了煤矸石的利用。
电石渣是一种工业废渣, 其煅烧后的主要产物为CaO[1], 因此可用电石渣为增钙煤矸石的钙源。
为了提高工业废渣的利用率, 同时提高煤矸石少熟料水泥的早期强度, 本课题以电石渣增钙煅烧煤矸石为主要原料, 研制了增钙煤矸石少熟料水泥, 并对水泥的物理力学性能进行了测试。
1 实验原料
1.1 水泥熟料、煤矸石、窑灰、石膏、电石渣
熟料、煤矸石、窑灰、石膏均取自冀东水泥厂。熟料经球磨机粉磨成细粉, 细度为0.08 mm方孔筛筛余4.0%;煤矸石经破碎、粉磨, 增钙煅烧后使用, 增钙煤矸石细度为0.08 mm方孔筛筛余4.0%;电石渣来自内蒙古亿利集团, 经脱水、干燥、球磨机粉磨成细粉, 细度为0.08 mm方孔筛筛余4.0%;各种原材料化学组成见表1所示。
1.2 化学试剂
分析纯CaCl2、二乙醇胺、三乙醇胺、K2SO4、Na2SO4为市售化学试剂。
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2 试验方法
2.1 增钙煤矸石的煅烧
将粉磨好的电石渣、煤矸石和Na2SO4按一定比例混匀后得到混合物, 称取混合物粉末10克, 经压力机成型为直径为4 cm, 厚度1 cm的圆饼待用。将硅碳棒高温炉分别从室温升高到800~1 100℃, 再将混合物圆饼放入硅碳棒高温炉中煅烧, 保温2 h后取出, 在空气中快速冷却到室温, 最后将其用制样机制样, 细度为0.08 mm方孔筛筛余4.0%, 备用。
2.2 少熟料水泥性能的测定
水泥砂浆抗压强度和抗折强度GB/T17671-1999 (ISO679∶1989) 《水泥胶砂强度检验方法》进行测定。
2.3 水泥净浆标准稠度用水量和凝结时间按照GB/T1346-2001 (ISO9597∶1989) 《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测定。
利用差热扫描量热仪 (STA449C) 对电石渣和煤矸石进行差热-热重分析;利用XRD对电石渣、煤矸石及增钙煅烧的煤矸石进行物相组成分析。
3 结果与讨论
3.1 电石渣的物相组成
电石渣的X-射线衍射图如图1所示。在2θ值为18.07°, 34°, 47°, 50.62°, 50.76°处, 可以清楚看到Ca (OH) 2的衍射峰, 相应的d值分别为4.91×10-10m、2.63×10-10m, 1.93×10-10m, 1.80×10-10m, 1.80×10-10m。说明电石渣中主要矿物成分为Ca (OH) 2。
在105~110℃下干燥后的电石泥渣的差热热重分析曲线见图2。由图2可知, 电石渣从室温升温到1000℃时, 仪器记录了失重 (TG) 和差热 (DTA) 的曲线, 电石渣在190℃时有弱吸热伴微失重峰, 此峰值为吸附水脱出。电石渣在525.6℃时出现强吸热伴快失重峰, 此时为Ca (OH) 2脱去结构水转化为CaO和H2O, 失重为21.36%, 此后电石渣吸放热不明显, 实验过程中试样总失重37.11%, 达到800℃时重量基本保持不变。
3.2 煤矸石的物相组成
图3给出了煤矸石的XRD分析, 有图可知, 煤矸石主要由石英、高岭石、云母、菱铁矿等组成。石英特征峰峰形尖锐而且显著, 说明石英的结晶度高, 晶形完整。
煤矸石差热-热重分析 (DTA-TG) 试验结果如图4所示。从图4可以看出, 在107.7℃有一个吸热峰, 这个温度范围内是吸附水的溢出, 在516.4℃又有一个吸热锋, 主要是材料中高岭土分解为具有活性的偏高岭土造成的, 在760.2℃出现了第三个吸热峰, 对应于材料中云母的分解。样品在700℃时的损失率比较大, 样品的质量损失主要是因为材料中的自由水和吸附水的脱除反应。自由水的脱除, 高岭土的分解使得煤矸石有了活性。
3.3 增钙煅烧煤矸石的XRD及活性分析
在不同温度下电石渣增钙煅烧的煤矸石的XRD图谱如图5所示。煤矸石中含有粘土矿物高岭石、云母, 在较低温度 (700~1 000℃) 下会发生脱水分解反应, 生成偏高岭石, 或无定形的SiO2和Al2O3;菱铁矿是煤矸石中铁的主要存在形式。菱铁矿的存在可以为煅烧活化过程提供所需要的液相, 加速弥补固相反应的缺陷, 降低烧成温度。当与电石渣混合煅烧后, 首先, 当煅烧温度为800℃时, 电石渣中的Ca (OH) 2衍射峰消失, 说明Ca (OH) 2已完全分解成CaO;煤矸石中的菱铁矿衍射峰消失, 说明菱铁矿分解温度较低;煤矸石中的高岭石在d值为0.4502 nm (2θ=20.0°) 处的衍射峰消失, 这可能是由于该矿物的羟基脱出, 使 (020) 晶面结构遭到破坏;胶凝性矿物CA生成。随着温度升高, 以高岭石和白云母为主的具有潜在活性的矿物的衍射峰逐渐消失, 转变成无定型物质;煤矸石中的α-石英在d值为0.3342 nm (2θ=26.5°) 衍射峰强随煅烧温度的升高不断下降, 说明α-石英的结构已经受到破坏;随着煅烧温度的升高, 胶凝性矿物CA的量逐渐增多, 当温度升高到1 000℃, 其含量达到最大值, 这一点可从CA的衍射峰强度看出;α-石英的衍射峰峰强在1 000℃也降低到最小, 这说明无定型物质含量达到最大值。当煅烧温度为1 100℃时, 胶凝性矿物CA消失, 同时有水硬性较差的C12A7生成, 并伴随着石英衍射峰增强, 表明有更多的结晶石英生成, 无定形矿物减少。由此可见, 增钙煅烧煤矸石的最佳温度为1 000℃。
注∶ (1) 水泥空白样为52.5普通硅酸盐水泥; (2) 采用28 d强度对比法分析増钙煅烧煤矸石的火山灰活性, K=R′/R, 其中R′为掺加不同煅烧温度増钙煅烧煤矸石掺量为30%的水泥胶砂28 d的抗压、抗折强度值, R为空白样的28 d抗压、抗折强度值。
磨细后的增钙煤矸石, 按30%的掺量加入水泥中检验28d强度 (煤矸石一水泥胶凝体系编号为M1~M4) , 胶砂比为1∶3, 水灰比W/C=0.5, 试件尺寸40 mm×40 mm×160 mm。表2为掺加不同温度 (800℃~1100℃) 煅烧所得的增钙煤矸石的水泥力学性能。由表2可知, 本实验中, 增钙煅烧煤矸石的最佳温度为1000℃。
3.4 少熟料水泥早强剂的选择
取最佳煅烧温度煅烧的增钙煤矸石以相同掺量 (在胶凝材料体系中质量分数为60%) 掺入到硅酸盐水泥中, 分别利用早强剂CaCl2·2H2O、二乙醇胺、三乙醇胺及K2SO4激发增钙煤矸石, 固定水灰比为0.4, 采用2 cm·2 cm·2 cm试模成型、密实, 在标准养护箱中养护24 h后拆模, 标准养护至规定龄期, 测定其净浆强度, 并与未掺早强剂的空白试样作对比。其结果见表3。
从表3中可以的观察到:K2SO4作为早强剂的煤矸石少熟料水泥的强度最高, 效果最好。并且当K2SO4的掺入两为2.0%的效果最好, 因此, 选用掺2%的K2SO4作为煤矸石少熟料水泥的早强剂。
3.5 煤矸石少熟料水泥技术性能试验结果与分析
据上述结果确定煤矸石少熟料水泥的配合比为:增钙煤矸石∶熟料∶石膏∶K2SO4=60∶34∶4∶2;按照相应的国家标准, 对煤矸石少熟料水泥进行的物理力学性能测试, 结果如表4所示。
由以上煤矸石少熟料水泥各种性能测试结果可以看出, 煤矸石少熟料水泥有相对较高的标准稠度用水量, 具有合理的凝结时间和良好的体积稳定性, 具有较好的物理性能;在力学性能测试过程中发现, 煤矸石少熟料水泥早期强度较高, 但是随着龄期的发展, 28 d强度发展较慢, 由此可以看出其有较好的早期强度。
4 结论
增钙煤矸石的最佳煅烧温度为1 000℃, 保温时间2 h;K2SO4作为早强剂效果最好, 掺入量为2%。确定了煤矸石少熟料水泥的配合比为:增钙煤矸石∶熟料∶石膏∶K2SO4=60∶34∶4∶2;由此配方得到的煤矸石少熟料水泥凝结时间正常, 有良好的力学性质, 且安定性良好。
摘要：根据煤矸石的组成特点, 通过寻求增钙煤矸石的最佳煅烧温度及加入早强剂研制了增钙煤矸石少熟料水泥, 并对其物理及力学性能进行系统的测试分析。研究结果表明:试验所用煤矸石主要由石英、高岭石和方解石组成;增钙煤矸石的最佳煅烧温度:1 000℃, 保温时间2 h, K2SO4作为早强剂效果最好, 其最佳掺入量为2%。通过实验确定了煤矸石少熟料水泥的配合比如后。增钙煤矸石∶熟料∶石膏∶K2SO4=60∶34∶4∶2。由此配方得到的煤矸石少熟料水泥凝结时间正常, 有良好的力学性质, 且安定性良好。
关键词：水泥,电石渣,煤矸石
参考文献
水泥熟料及其制备方法 篇4
1、制成再生集料制备再生混凝土。即将废弃混凝土经破碎、筛分获得再生粗集料、再生细集料及粉料后分别加以利用。如果废弃混凝土为卵石混凝土, 则再生粗集料性能较好;碎石混凝土破碎分离出的粒径在粗集料范围的粗颗粒含有大量的硬化水泥浆, 吸水率高、吸水快, 压碎指标大, 作为再生粗集料使用时, 只能用于铺垫路基或基础回填等。因此, 无论是卵石混凝土, 还是碎石混凝土, 其破碎分离出的粒径因含有大量的硬化水泥浆, 吸水率很高, 难以作为再生细集料来使用。
2、分离出废弃混凝土中的水泥石, 制备再生胶凝材料。即将废弃混凝土经破碎、筛分后获得再生粗集料、再生细集料及粉料, 将粉料进行热处理得到再生胶凝材料。分离出的粉料主要为含水化硅酸钙的水泥石, 加热失水后得到水泥熟料矿物的硅酸钙, 因而具有水硬活性, 可在次要工程中作水泥或部分取代水泥使用, 相当于从废弃混凝土中“分离”出水泥。该方法能够回收到的再生胶凝材料的数量占整个废弃混凝土量的比例很小。
3、用废弃混凝土作为煅烧水泥熟料的原材料, 即将废弃混凝土经烘干、破碎后与石灰岩、粘土及硫酸渣一起作为煅烧水泥熟料的原材料加以利用。
本专利提供一种以废弃碎石混凝土为主要原料的水泥熟料及其制备方法, 因废弃碎石混凝土的利用率高, 所得熟料质量好, 制备工艺更容易实现。
水泥熟料由下列原料制备而成:
废弃碎石混凝土37%～77%, 石灰岩21%～52%, 砂岩0.5%～8.5%, 硫酸渣1.0%～4.5%。
水泥熟料的制备采用以下工艺步骤:
1、收集粗集料为破碎石灰岩的废弃混凝土, 将其干燥、破碎, 选取出粒径为5～20mm的以含石灰岩为主的废弃碎石混凝土颗粒;
2、将得到的废弃碎石混凝土颗粒混匀, 按设定的重量百分比加入烘干后的硫酸渣和/或经烘干及破碎后的石灰岩、砂岩, 混合并磨细至用80μm方孔筛筛余为8%～16%的粉体后得到水泥生料粉;
3、将上述生料粉按传统工艺经成球、煅烧及骤冷工序后得到水泥熟料。
该制备方法将废弃碎石混凝土经烘干、破碎、筛分后分离出其中以含石灰岩为主的碎石混凝土颗粒, 用作烧制水泥熟料的主要钙质原料, 避开了将其作为再生集料来使用时存在吸水率高、吸水快、强度低的缺点, 而且分离出的碎石混凝土颗粒占整个废弃碎石混凝土的质量百分含量高, 使废弃碎石混凝土的利用率得以大大提高。由于在破碎后将粒径为5mm以下的细颗粒分离出去了, 避免了废弃混凝土中含有的河砂导致既难磨又难烧的问题, 磨细和煅烧工艺更容易实现, 使最终获得的水泥熟料质量稳定、可靠。
经验证, 废弃碎石混凝土在水泥熟料原料中的比例可接近80%, 废弃碎石混凝土的利用率很高, 所得水泥熟料与普通水泥熟料的质量相当, 用其制备的水泥的强度达到32.5级、42.5级或52.5级, 可作为原材料应用到混凝土的制备之中, 从而为废弃混凝土的资源化找到了一条很好的利用途径。
联系人:万朝均
地址:重庆市沙坪坝正街174号
重庆大学
工业废渣生产环保水泥熟料 篇5
多年来, 乌兰察布中联水泥有限公司 (以下简称我公司) 一直坚持走“节能、环保、清洁生产”的新型工业化道路, 全力打造绿色环保水泥企业。曾用粉煤灰、炉灰渣、硫酸渣、矿渣、脱硫石膏、电石渣等工业废渣做为水泥生产的原料, 实现了社会效益和经济效益的双嬴.
我公司进一步拓展思路, 积极组织科研部门进行技术攻关, 经考察、分析和论证, 最后确定用磁铁尾矿、铜渣、粉煤灰等工业废渣配料, 在2#窑上组织工业试生产, 通过不断优化配料方案和工艺操作手段, 现已在三条生产线上正常使用。
1 废渣的特性
1.1 磁铁尾矿的特性评述
磁铁尾矿是商都县世通公司的磁铁矿原矿石破碎以后经两次磁选后余下的尾矿废料。原矿磁选后约60—70%做为尾矿废石料、其矿源丰富, 现该矿区磁铁尾矿储量约50万吨左右。从其化学成分来看:质量较为稳定、可兼做铝、铁质校正原料使用;从矿石的解理结构来看:分层、质软、结构力弱, 理论上[1]活性好、分解点、熔点低, 易烧性相对要好。化学成分见表1。
(%)
1.2 铜渣的特性评述
铜渣为内蒙古赛汗有色金属公司冶炼铜时排出的工业废渣。出炉后经水淬急冷, 为深黑色颗粒, 粒度细小均齐, 粒径多为2--5㎜, 其物理吸附水分为1.0%, 松散容重为1520g/L。
铜渣中的铁元素主要以Fe2+的形式存在, 同时还含有部分Cu O及微量组分.主要化学成分见表2.
1.3 粉煤灰的特性评述
粉煤灰为公司余热电厂干排灰, 其矿物主要有玻璃相、石英、莫来石等。一般0.08㎜细度5.0%以下, 烧失量平均在7.5%, 松散容重为600g/L。化学成分见表3.
2 配料方案的设计
2.1 配料组分
设计用石灰石、磁铁尾矿、粉煤灰、硅砂、铜渣五组分单独配料, 取代原混合料 (石灰石与黏土预配料) 、粉煤灰、硅砂、铁粉的传统配料方式.
2.2 熟料率值设定
考虑到本试验方案中采用大量的尾矿、废渣配料, 熟料烧成的共熔温度降低, 同时由于大量微量元素的引入、在水泥熟料的矿物形成过程中起到一种“晶种”的作用, 诱导晶体矿物的形成, 改善了生料的易烧性。[2]故本方案适当的提高了硅酸盐矿物的含量, 提高生料的耐火性.熟料率值控制如下:KH:0.910±0.02;SM:2.40±0.1;AM:1.4±0.1.
2.3 方案评估
2.3.1 磁铁尾矿和铜渣均为工业废弃物, 占地面积大, 污染环境和水源, 大量的利用此工业废渣用于水泥熟料生产不仅节能环保、利国利民, 而且可享受国家的增值税返还优惠政策.
2.3.2 磁铁尾矿的平均粒度小于60㎜、无须再破碎, 节省黏土的破碎工序成本.
2.3.3 磁铁尾矿的平均水分小于5.0%、比黏土的水分小10%左右, 便于露天存储和堆放, 同时还可避免雨季的粘仓、挂壁、堵料等生产弊端.
2.3.4 铜渣中含有大量的氧化亚铁及部分氧化铜、生料的易烧性好, 烧成热耗降低, 便于提高窑台时产量。
2.3.5 铜渣、粉煤灰的粒径细小均齐, 成分均一, 且含有大量的玻璃体微珠, 具有“滚珠效应”, 下料顺畅、计量稳定.
2.3.6 铜渣的相对易磨性比铁粉要差, 但考虑其配料比例仅为1%左右, 原则上不会影响生料立磨的产量, 具体情况尚需在实际生产中验证.用实验用∮500×500mm的小磨做易磨性试验数据见表4.
3 生产试验
3.1 生产中存在的主要问题及改进措施
3.1.1、立磨系统
生料立磨粉磨系统运行平稳, 磨机台时产量平均在257t/h, 并未因铜渣的易磨性差而导致立磨产量降低, 具体数据见表5。
3.1.2 预热器系统
使用磁铁尾矿、粉煤灰及铜渣配料后预热器系统频繁出现塌料现象, 同时分解炉烟室结皮现象严重。分析其主要原因是由于尾矿、工业废渣中含有大量的玻璃体及氧化亚铁, 导致共熔温度降低[3]液相提前出现, 料子发粘, 易“挂片”、结皮。当结皮严重人工清捅时, 大块的结皮塌落堵在分解炉缩口处导致堵料.主要采取了以下措施:
⑴考虑到生料的易烧性好, 放粗出磨生料的细度, 增加料子的分散度.
⑵优化操作参数, 降低分解炉温度约30℃并提高窑速、薄料快转.
通过采取以上措施, 生产逐渐趋于正常, 操作控制参数对比见表6。
3.2 原料配比
从原料配比来看:用磁铁尾矿配料比用黏土配料硅砂用量将减少1.0%左右, 这对保护立磨辊套及衬板等耐磨材料具有很重要的意义。原料配料比例见表7。
(%)
3.3 熟料性能
经过一个多月时间的生产实践和摸索, 乌兰集团用磁铁尾矿和铜渣配料取得了重大成功和突破。熟料结粒好、升重高, 窑上煅烧良好, 火焰明亮, 无飞砂、堵料、结皮等工艺事故。, 熟料的化学成分、矿物组成、物理性能分别见表8~9;烟煤的工业分析见表10.
3.4 生产结论
3.4.1 生料的易烧性好, 煤耗降低, 窑台时产量提高.具体数据见表11.
3.4.2 熟料结粒好、煅烧致密, 需水量相对下降, 便于和新标准接轨;同时实现了清洁生产、节能环保.
4 效益分析
4.1 社会效益:废物利用、利国利民.
用磁铁尾矿配料不但具有环保性, 而且可以节约大量的黏土矿产资源。对于2500t/d新型干法窑生产线, 利用尾矿配料煅烧水泥熟料, 每年可节约黏土资源约8万吨左右。
4.2 经济效益:优质、高产、低消耗.
⑴从熟料产量来看:由表13可知窑台时产量平均提高6吨, 则三条窑每年多生产熟料约15万吨, 至少多赢利750万元.
⑵从烧成煤耗来看:由表13可知吨熟料的烧成标煤耗平均下降3.7千克, 熟料按年产280万吨计算, 相当于年节约标煤1.0万吨, 平均煤价按360元/吨计算, 则年节约资金约360万元;同时还可申报享受国家财政部、国家发改委联合印发的《节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法》中“节能工程中的节能量超过1万吨标煤的企业给予奖励250元/吨标煤”的奖励基金250万元.
⑶磁铁尾矿无须破碎, 年节约人工、机具、设备电耗、折旧磨损等费用约210
⑷综合考虑用磁铁尾矿等工业废渣配料年节约资金约1580万元, 经济效益可
5 结束语
5.1 通过优化配料方案和强化工序质量控制, 加强工艺管理等手段可以用磁铁尾矿、铜渣、粉煤灰等多种工业废渣生产优质环保水泥熟料。
利用磷渣生产水泥熟料 篇6
1 试生产
1.1 磷渣的特性及原料的化学成分
磷渣呈细颗粒状, 是经过高温水淬急冷的水淬渣, 粒度在2~5mm之间, 其成分与粒化高炉矿渣相似, 主要化学成分为Si O2和Ca O, 并含有少量的Al2O3、Fe2O3、Mg O以及P2O5、F-, 磷渣经高温水淬后, 玻璃体含量能达到90%以上。我公司附近有一家黄磷生产企业, 经取样分析检验, 该厂的磷渣化学成分良好, 且P2O5含量不太高, 因此我们就地取材, 采用了该厂的磷渣。原材料的化学成分见表1, 煤的工业分析见表2。
%
1.2 配料方案的确定
采用磷渣配料, 在生产过程中可适当提高生料、熟料的KH值, 进而可以提高熟料中C3S的含量, 同时由于KH值提高, 必须提高熟料的煅烧温度, 这样还可以改变熟料晶体的晶型结构和致密度, 提高熟料质量。但若KH值过高, 会导致熟料的f Ca O偏高, 安定性不合格, 所以生产控制中要根据实际情况对水泥生料、熟料的三个率值作适当调整。
从理论配方上来看, 我公司磷渣配比掺入量可以配到7.0%, 但是考虑到我们是第一次生产, 没有这方面的实际经验, 为了保证出窑熟料质量, 初步把磷渣掺入量定为6.0%, 熟料三率值定为:KH=0.92±0.02, n=2.7±0.1, P=1.6±0.1。
1.3 过程产品质量
生料、熟料化学成分及率值分别见表3、表4, 使用磷渣前后的熟料物理性能对比见表5。
从表5中可以看出, 使用磷渣配料后所生产的水泥熟料质量明显提高, 虽然凝结时间延长了30~40min, 但是熟料的3d及28d抗压强度平均值均比使用磷渣前提高了近5MPa。
1.4 工艺控制
1) 在生料配料中掺入适量的磷渣后, 由于磷渣成分中含有少量的P2O5、F-等微量元素, 再加上入窑煤粉中的硫在熟料煅烧过程中形成复合矿化剂, 在熟料煅烧过程中有降低烧成温度、提前出现液相促使硅酸盐矿物形成的作用, 所以我们在试生产前对部分工艺参数作了调整, 即分解炉温度由 (900±5) ℃调整为 (890±5) ℃;烟室温度由 (1 050±30) ℃调整为 (1 020±30) ℃。
2) 根据国内外对磷渣配料生产水泥熟料的资料介绍, 熟料中P2O5的含量应小于0.50%, 当熟料中P2O5含量大于0.50%时, 熟料的3d、28d抗压强度大幅下降, 甚至有可能没有3d抗压强度。因此, 我公司为保险起见, 避免出现强度波动, 实际生产控制中熟料中的P2O5<0.35%, 这样有利于确保出窑熟料的强度增长。
3) 磷渣中P2O5含量的多少, 影响着它在生料配比中的掺入量, P2O5低时, 可以增大其掺入量。为了防止熟料中P2O5含量超过控制范围, 应对每批次进厂的磷渣进行P2O5的检测, 加以控制。我公司控制的磷渣掺入量为6%, 因各地磷渣成分不同, 应根据化学成分的差异而进行适当的调整。
1.5 试生产期间出现的一些问题及解决措施
1) 试生产前期烟室结皮严重
我们在使用前就对部分工艺参数作了调整, 但可能是因为调整的幅度不到位, 造成窑尾温度过高, 液相提前出现而结皮, 严重时每2h就要清理一次, 好在所结物料不牢固, 容易清理, 但由于清理过于频繁, 外漏风增大, 影响窑内热工制度的稳定, 而且也大大加重了预热器岗位人员的工作压力。因此我们将烟室温度下调到 (1 000±30) ℃, 烟室结皮情况有所好转。
2) C5下料管结皮
试生产第3天的时候, 岗位人员在巡检过程中发现C5下料管的闪动阀动作不灵活, 经检查下料管内壁有结皮现象, 原因还是工艺参数调整不合理, 分解炉温度控制过高, 于是我们将分解炉温度调整为 (875±5) ℃, C5下料管结皮问题得到解决。
2 全面实施生产
2.1 磷渣配料的工艺调整和应用
正式投产时所用磷渣是攀枝花地区提供的, 该地区的磷渣质量极不稳定, 其P2O5含量波动大, 从2.2%到5.0%不等。为了保证配料站成分的稳定, 我们采取了分别堆放、搭配使用、预先均化等措施, P2O5含量波动大这一问题得以解决。
生产方案基本没变, 熟料三率值仍然是KH=0.92±0.02, n=2.7±0.1, P=1.6±0.1。
由于磷渣中P2O5含量发生改变, 不能再采用试生产期间所用掺入比例, 为保证出窑熟料质量, 采取了降低生料中磷渣掺入量的方法, 刚开始生产时掺入4%, 检测熟料成分及P2O5含量, 再根据1d、3d强度增长值进行适量调整, 下面是我公司磷渣掺入量从4.0%到6.0%时的熟料物理性能对比, 见表6。
由表6可见, 磷渣掺入量在5.0%时的熟料质量较好, 强度增长值也最高, 当磷渣掺量达到6.0%时, 熟料强度增长值呈下降趋势, 最终将生料中磷渣掺量定为5.0%。全面投产后的熟料跟试生产期间的相比, 熟料强度和外观质量有所下降, 结粒细小, 略带黄色。经工艺组分析, 影响熟料质量的原因主要有以下4个方面:
(1) 由于资源问题, 我公司石灰石质量大幅下降, Ca O含量低, Mg O含量大幅增加, 使出窑熟料中Ca O含量下降, 进而影响了C3S的含量。
(2) 熟料中Mg O含量的增加, 使熟料强度降低, 因为增加了液相量、降低了液相出现温度、降低了液相黏度, 料子不耐火, 使煅烧温度降低所致。
(3) 入窑煤粉细度粗、水分高, 加之石灰石质量下降, 使得窑后40~50m之间有结圈, 虽然不算严重, 但还是会影响窑内工况。由于煤磨本身的原因, 煤粉细度、水分一直控制不下来, 若煤粉质量严格按质量指标进行执行, 那么煤磨产量就跟不上, 容易因无煤而停窑, 为了保证窑的正常运转, 迫使我们降低入窑煤粉质量。
(4) 窑内有轻微的飞砂, 影响窑内通风。
2.2 采用磷渣配料的风险
在生料中掺入一定比例的磷渣, 可以降低生产成本, 提高熟料质量, 但是也有风险并存, 由于黄磷厂的磷渣质量经常波动, 当掺入生料中的磷渣P2O5含量超过控制值时, 将造成熟料质量、强度下降, 甚至出现成批熟料没有3d强度, 造成严重的质量事故。
2.3 成本计算与经济效益
1) 成本计算要考虑两方面。方案一:一年中大约有4个月的时间磷渣需攀枝花地区提供, 由于运输距离较远, 成本相对较高, 每吨生料成本约上升2元;方案二:采用我公司附近的磷渣, 其成本较低, 每吨生料成本可下降0.11元, 全年节约生产成本约14.6万元。
2) 熟料台时产量平均增加3t/h, 平均每吨熟料节电1k Wh, 全年按85%的运转率、电费按0.55元/k Wh计算, 全年大约节约电费约46.7万元。
3) 降低熟料实物煤耗, 没掺磷渣时的熟料实物煤耗为180kg, 掺入磷渣后的熟料实物煤耗是175kg, 下降5kg, 全年节省用煤约4 200t, 进厂原煤价格按750元/t计算, 生产成本下降约315万元。
4) 熟料强度提高3~4MPa, 混合材掺入量可增加3%~5%, 全年创造经济效益约800万元。
3 结束语
1) 磷渣中含有较高的Si O2和Ca O, 可代替部分石灰石和黏土, 既减少了对自然资源的消耗也降低了企业的生产成本。
2) 磷渣中少量的P2O5、F-等微量元素具有复合矿化剂的作用, 大大改善生料的易烧性, 提高窑的台时产量。
3) 由于生料易烧性改善, 熟料的烧成温度下降, 可降低熟料烧成热耗, 降低实物煤耗, 节约生产成本。
低温熟料对水泥水化的影响 篇7
已有研究在低温熟料制备技术方面集聚度高,而关于低温熟料对水泥水化特性、水化产物、微观结构的影响,公开报道极少。为在沿海开发工程中推广应用低温熟料水泥基筑堤防护新材料,提高海堤工程安全服役性能和使用寿命,本文基于工程化研究成果,开展低温熟料对水泥水化体系影响的系统研究,评价其对水泥凝结硬化、水化产物组成、胶砂体积稳定性的影响,具有重要的理论意义和应用价值。
1 试验
1.1 原材料
水泥:海螺P·Ⅱ52.5硅酸盐水泥,主要化学成分见表1。
%
低温熟料:将硅酸盐固体废渣、电石渣和脱硫石膏按照碱度系数1.2±0.1进行配料,采用双轴搅拌机进行物料混合后成型直径10～15 mm的球体,自然养护24h后采用蒸压养护至硅酸盐组分水化程度不小于75%,最后在600～700℃条件下煅烧3 h,获得主要成分为C12A7和C2S并具有一定胶凝性能的矿物。本文采用的低温熟料,C12A7和C2S质量含量分别为8.6%和20.2%。
硬石膏:硫酸钙含量96.2%。
砂:符合GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》要求的标准砂。
水:自来水。
1.2 试验方法
水泥性能试验:参照GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T 17671—1999进行测试。
水泥化学收缩试验:参照ASTM C1608-07《Standard Test Method for Chemical Shrinkage of Hydraulic Cement Paste》进行测试,水灰比为0.40。
限制膨胀率试验:以3.5%硬石膏等量取代粉煤灰,参照JC 476—2001《混凝土膨胀剂》附录A进行测试。
红外光谱分析:采用傅里叶变换红外光谱仪进行测试。将硬化水泥浆体终止水化后于60℃烘干至恒重,取少量试样研细后,与KBr混合均匀,置于模具中,用压片机压成透明薄片,即可进行测试。
SEM分析:将硬化水泥浆体终止水化后于60℃烘干至恒重,取出放在干燥器内。试验前,敲取直径约5 mm试样,放入喷金装置中进行喷金处理,利用扫描电镜进行SEM分析。
2 结果分析与讨论
2.1 低温熟料对水泥性能的影响
2.1.1 标准稠度用水量和凝结时间
掺0～30%低温熟料的水泥标准稠度用水量和凝结时间见表2。
由表2可知,低温熟料使水泥标准稠度用水量略有增加,这是因为低温熟料中含有的铝酸盐矿物具有增稠作用。同时,水泥的初凝时间和终凝时间均随低温熟料对水泥取代量的增加而缩短,其主要机理是低温熟料中含有的C12A7与水混合后,迅速反应生成了水化铝酸钙,而石膏溶解速度低,不能及时将水化铝酸钙转化为钙矾石,导致凝结加快。
2.1.2 力学性能
当低温熟料对水泥的取代率为0～30%、粉煤灰用量为0～15%时,三元胶凝材料体系的28 d抗压强度等高线见图1。
由图1可见,三元胶凝材料体系的28 d抗压强度随粉煤灰掺量增加而提高,且在粉煤灰用量为10%～15%时,水泥强度最高。
综合考虑水泥强度、凝结时间和生产成本,采用75%P·Ⅱ52.5水泥、10%低温熟料和15%粉煤灰配制三元胶凝材料效果较好,其3 d、28 d抗压强度分别为31.0、68.2 MPa,3 d、28 d抗折强度分别为6.3、9.5 MPa。
2.2 低温熟料对水泥化学收缩的影响
根据水泥化学理论,水泥化学收缩与水化程度呈线性关系,即化学收缩可反应水泥的水化程度。掺与不掺低温熟料的水泥浆体(水灰比为0.40)早期化学收缩随水化时间的变化如图2所示。
图2结果表明,低温熟料可加速水化反应初期及诱导期(初始水化期0～15 min,诱导期15 min～4 h)水泥的水化,促进水泥凝结;掺低温熟料的水泥在水化加速期(4～8 h)和水化减速期(8～24 h)的化学收缩依然大于P·Ⅱ52.5水泥;直至水化24 h,掺与不掺低温熟料的水泥,化学收缩值达到基本相同的水平。
从图2还发现,当低温熟料取代率为10%～20%时,化学收缩值变化较小,证明此掺量范围对水泥水化的影响程度相近,也可从图1的强度试验结果得到验证。
2.3 低温熟料的补偿收缩作用
按m(P·Ⅱ52.5水泥):m (低温熟料):m(粉煤灰):m (硬石膏)=75:10:11.5:3.5制备水泥,其胶砂限制膨胀率水养7d为0.041%、水养28 d为0.047%,空气中养护28 d为0.009%。
C12A7+9CH+2 1 CaSO4+215H2O→7[C3A·3CaSO4·32H2O](1)
式(1)所示硬化水泥浆体中的钙矾石形成,CaSO4由外掺的硬石膏提供,Ca(OH)2由水泥中C3S和C2S水化生成。水泥中通常含有5%～11%C3A,在约24 h内钙矾石形成基本完成[5]。低温熟料中提供了额外的铝酸盐组分,在水泥硬化后其水化产物与溶解度较低的硬石膏缓慢生成钙矾石,补偿砂浆、混凝土收缩,提高了材料和结构的抗裂性能。P·Ⅱ52.5水泥中含有的磨细石灰石,在水泥水化过程中也可与铝酸盐水化产物反应,生成热力学稳定的单碳型水化碳铝酸钙(单碳型AFm),水化反应如式(2)所示。
在外部持续供水养护条件下,钙矾石和单碳型AFm的形成,使砂浆、混凝土体积膨胀,而一旦湿养护条件不足,则可能加剧材料开裂。因此,利用低温熟料水泥补偿混凝土收缩时,必须充分保障养护条件。
2.4 掺低温熟料水泥的水化产物
2.4.1 FTIR分析
掺20%低温熟料水泥水化28 d的FTIR图谱见图3。
通常可将水泥水化体系的FTIR图谱分为3个区域即水区域(>1600 cm-1)、硫酸盐区域(1100～1200 cm-1)和水泥基材区域(<1000 cm-1)[6]。图3中,980 cm-1处为水化硅酸钙凝胶(C-S-H)。1114 cm-1处为的弯曲振动,且石膏的吸收峰随水泥水化,由1100 cm-1向1200 cm-1移动,这相当于随石膏的消耗生成了钙矾石,而后又进一步转变为单硫酸盐(1640cm-1处为石膏中结晶水的弯曲振动),1490 cm-1处的峰表明水泥中磨细石灰石粉的存在。由此可知,水化体系的主要水化产物为水化硅酸钙、水化硫铝酸钙和水化碳铝酸钙。
2.4.2 SEM分析
P·Ⅱ52.5水泥和按m (P·Ⅱ52.5水泥):m (低温熟料):m(粉煤灰):m(硬石膏)=75:10:11.5:3.5制备的微膨胀水泥,水胶比为0.3时浆体的SEM照片分别见图4、图5。
由图4、图5可见,制备的微膨胀水泥浆体中钙矾石的数量明显增多,且随龄期延长而增加。这是由于硬石膏的溶解度低,在硬化水泥浆体中逐步溶解,并与水泥铝酸盐矿物及其水化产物反应,生成钙矾石。
3 结论
(1)低温熟料通过发挥铝酸盐矿物的早期水化反应促进水泥凝结硬化,同时利用C2S的后期水化反应提高水泥强度。
(2)综合考虑水泥强度、凝结时间和生产成本,采用75%P·Ⅱ52.5水泥、10%低温熟料和15%粉煤灰配制三元胶凝材料效果较好,其3 d、28 d抗压强度分别为31.0、68.2 MPa,3 d、28 d抗折强度分别为6.3、9.5 MPa。
(3)掺硬石膏的低温熟料水泥,具有补偿收缩功能,砂浆限制膨胀率满足混凝土膨胀剂技术要求。
参考文献
[1]谭纪林,华建军,华玉海.秸秆灰生产低温水泥熟料的方法:中国,CN201210030707.8[P].2012-07-18.
[2]蒋亚清,高建明,许仲梓.环境友好型PFA膨胀剂[J].东南大学学报:自然科学版,2008,38(2):351-354.
[3]刘立新,栾文彬,朱文瀚,等.掺低温熟料砂浆的抗碳化性能研究[J].江苏建筑,2012(S1):64-66.
[4]Dale P Bentz.Edward J Garboczi.Yang Lu.et al.Modeling of the influence of transverse cracking on chloride penetration into concrete[J].Cement and Concrete Composites.2013.38:65-74.
[5]符勇,刘青山,马学春.脱硫石膏-粉煤灰基胶凝材料的特性研究[J].新型建筑材料,2014(12):50-52.
[6]Scrivenera K L,Fullmann T.Gallucci E.Quantitative study of Portland cement hydration by X-ray diffraction/Rietveld analysis and independent methods[J].Cement and Concrete Research.2004,34(9):1541-1547.
[7]Saez del Bosque I F.Martinez-Ramirez S.Blanco-Varela MT.FTIR study of the effect of temperature and nanosilica on the nanostructure of C-S-H gel formed by hydrating tricalcium silicate[J].Construction and Building Materials.2014,52:314-323.
全工业废渣生产特种水泥熟料技术 篇8
我公司是新疆生产建设兵团第八师的大型国有企业,涉及塑料制品、节水器材、化工、电石、食品、热电、矿业、建材、物流商贸、建筑与房地产等多个领域。有7条利用100%电石渣生产水泥熟料线,每年可消耗循环经济产业链中上游企业产生各类工业废渣500万吨(包括电石渣、粉煤灰、炉渣、脱硫灰、柠檬酸渣、硫酸渣、电石散点灰、电石净化灰、石灰石渣、石灰渣、煤矸石、硅粉、钢渣、铜渣等十余种工业废渣)。
随着社会不断的发展,一些特殊的工程项目对水泥品质的要求越来越高,特别是特种水泥,为了适应市场的需求,全废渣生产特种水泥又将是一次新的任务。研究开发全量工业废渣生产特种水泥熟料技术,不仅能推动电石法聚氯乙烯的健康可持续发展,也为合理利用工业废渣寻找新的途径,为水泥行业的资源综合利用提供了有利的技术支撑,对实现节能减排、推动行业的发展具有重要意义。
1 全工业废渣生产工艺特点
将硅粉、炉渣、煤矸石、电石收尘灰、石灰渣、石灰石渣等多种工业废渣经各自储存库或仓自动配料系统配比后,送入烘干式中卸磨内粉磨。烘干是利用窑尾余热烟气,粉磨后的混合料与电石渣按比例配合成生料,再送入窑尾余热干燥管混合干燥,经旋风除尘器收集送入生料均化库。见图1。
2 全工业废渣特种水泥熟料生产技术
本技术主要针对天业循环经济产业链中所产生的种类繁多、成分复杂且数量庞大的工业废渣生产特种水泥熟料,在成熟的全废渣水泥生产技术基础上,研发出全废渣生产特种水泥熟料技术。
技术一:全废渣技术。以电石渣为钙质原料,配合以粉煤灰、炉渣、脱硫灰、柠檬酸渣、硫酸渣、电石散点灰、电石净化灰、石灰石渣、石灰渣、煤矸石、硅粉、钢渣和铜渣等工业废渣制特种硅酸盐水泥。由于物料的特殊性,在煅烧过程中,反应时需要的能耗低,会造成烧成范围变窄,窑皮变薄,料易散,要稳定窑的热工制度,采用薄料快转,长焰顺烧,保证熟料结料细小均匀,勤移燃烧器,保持完整的火焰形状。控制熟料升重≥1 150g/L,f-Ca O≤0.8%,在1 300℃以下、短时间内就可以煅烧出高强度特种水泥熟料。
技术二:低硅酸率熟料高强度技术。目前国内生产高抗硫和中热水泥熟料采用高硅率(n=2.5~2.7)、低铝氧率、低饱和比配料技术,而天业水泥采用低硅率配料(n=1.9~2.1),见表1。
技术三:利用工业废渣中微量元素之间的特殊性相互作用。由于上游企业原料来源及生产工艺的不同,组成较复杂(见表2),工业废渣含有对煅烧熟料有利与不利的组分。据德国水泥研究所研究表明,微量元素在窑系统中挥发性不同,可把微量元素分为不挥发、难挥发、易挥发和高挥发4个等级。在工业废渣中属不挥发、难挥发的Zn、Cu、Pb、Cr、As、Mn等微量元素与熟料中的主要元素Ca、Si、Al、Fe、Mg完全结合,参与反应。微量元素含量在不同范围时会有不同的作用,经过试验,调整配比控制微量元素的含量。极少量的P2O5会对C2S有稳定作用,当达到一定量时又可以使C3S分解形成一系列固熔体,使熟料中C3S含量相应减少,反而有利于抗硫酸盐、中热水泥的生产。另外,Mg O的存在是水泥生产中不可忽视的次要组分,在电石收尘灰中Mg O的含量高达20%左右,所以在生料中掺入适量的电石收尘灰,可降低最低共融温度,增加液相量,降低液相黏度,起助融作用,促进C3S快速形成10~20μm优质结晶。
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3 效果验证
从国家水泥质量监督检验中心对熟料与水泥检验结果来看,各项结果均符合国家标准技术要求。2013年1月14日取得了生产特种水泥(抗硫酸盐、中热水泥)的生产许可证,累计生产高抗硫、中抗硫等特种水泥近8万吨。