解决含氟硅酸盐水泥慢凝的工艺措施

卜春艳

摘要：在生产立窑水泥的过程中矿化剂的主要成分是采用萤石或者萤石和其他一些称料调配使用，因为矿化剂对立窑熟料的产量和质量都有很大的作用，所以得到大范围的推广使用。很多专家对此作了深入的研究和探索并且提出了相应的解决方案。文章中对解决含氟硅酸盐水泥慢凝的工艺措施进行了祥细的阐述。

关键词：含氟硅酸盐；水泥；慢凝

一般来讲，如果萤石掺入的量比较大的时候，生料成分会不太稳定，在欠烧或者生烧的情况下容易出现凝结较快的现象；萤石掺入量比较多而且在烧制时温度也高的情况下就会出现凝结比较慢的现象。在现在建筑中，出现的凝结时间快慢超出国家规定标准的现象已经很少见到，但是因为矿化剂使用萤石为原料出现的刚开始凝结时间比较长也是很常见的现象了，有的技术比较好，质量也比较高的也会经常出现这种现象。

很多原因都会导致水泥凝结的时间变化，很多的生产商都是因为工艺条件的因素限制而产生同样的问题，所以在面对含氟水泥凝结速度变化的问题上，都有同一种特性，多样复杂又具有各自的特性。这里将A厂的生产进程作为实例，谈论作者在解决这个难题的方法与心得，同时进行其机理研究。

1现状分析

某单位的生产线在上世纪八十年代矿化剂就采用萤石为主要原料，在1984年曾经出现了水泥凝结时间较快的现象，后来在调配原料上，立窑操作技术上都得到了改进和优化，矿化剂的使用在这家单位得到了较好的发展。熟料的成分也由530号升级到了600号，活性的石灰质含量也从百分之三点八减少到百分之二点五以下。但是凝结的时间过长也普遍存在着。1989年熟料凝结的时间在全国平均是5.1个小时，凝结时间比较长的熟料含量、CaF2、SO3含量和物理性能比例见表1。

由这种熟料磨出的普通425R水泥初凝时间在4.5h至5.5h之间。1990年A厂水泥出口港澳地区，港商对水泥其他性能甚为满意，单对初凝时间提出异议，要求其把水泥初凝时间控制在3h以内。

从1990年4月开始，为解决含氟水泥凝结时间偏长问题开展了一系列的研究，以期在不增加生产成本、不降低熟料强度、不作大的工艺变动的前提下，把水泥的初凝时间控制在3h以内。

2 试验研究

2.1 石膏掺入对水泥凝结时间的影响

选用A厂生产水泥用的熟料、烧粘土和二水石膏，固定熟料与烧粘土的比例，改变石膏掺入量，用试验小磨磨制10组水泥，分别测定SO3含量和凝结时间，试验结果见表2。

试验结果显示：SO3含量低于某一临界值前水泥发生急凝，当SO3含量越过临界值后水泥凝结时间急剧上升至接近平常值，以后变化梯度变缓。因此，实际生产中难以通过减少石膏掺入量来缩短水泥的凝结时间。

2.2 优选工艺配方及生产参数

在生产工艺上采取小变化、经常调整配料的配比，依据加入不同的萤石分量、不同的率值、不同的烧制热度同时使用相应的技术手段，探索研究出既可以满足凝结时间的要求，又可以保证熟料含有较高的强度和含有较低的活性石灰质所使用的配料所需要的调料配比。在探索研究的过程中可能会出现活性石灰质含量较高，熟料强度不够等情况，出现这些现象后除了要坚持试验不能放弃之外，还要采取相应的弥补手段，能够立刻解决在实验中出现的问题。在实验中也曾经尝试加大表面积的办法来减少凝结的时间，但是效果不是很明显。

3 工艺措施及实际效果

3.1 适当降低萤石掺人量

萤石在生料中的掺入量由原来1.0%降至0.7%，熟料中CaF2含量由原来的0.7%下降至0.5%，熟料的初凝时间可以由原来的5h左右降至3h左右。

如果矿化剂中萤石的量不足就会导致活性石灰质的含量上升，但是假如采取降低KH的方法就会对熟料的强度产生影响，所以必须要在熟料的凝结时间和熟料的稳定性中以及熟料的强度这个发展过程中找到一个制约点，这也是优化技术的一个目标。

3.2 采用与之相适应的配料方案

经生产实践证实，比较适合A厂实际情况的配料方案是：KH=0.92± 0.02；n=1.90±0.1；P=1.50±0.1，熟料中CaF2含量控制在0.45%-0.55%，熟料配热为3970-4389KJ/Kg。

这种配料方法饱和度正好，因为N和P的值都比较高，烧制的范围就比较大，所以就算烧制的温度比较高的时候，液相量也不会增加太多，这样可以有效的控制原料在窑内凝固的现象，对加强窑内的通风情况和窑内温度的安稳性以及确保窑内底火安稳都起到一定的作用。

3.3 选用易烧性好的原材料，提高生料的易烧性

（1） 石灰石：公司之前一直使用的石灰石氧化钙的含量在百分之五十二到五十三之间。碳酸钙的含量较多，含有的杂质比较少，表面有很显眼的显晶形方解石。这种含量的石灰石易烧性不好。之后改用炭不石灰石，氧化钙的含量在百分之五十到百分之五十一之间，呈灰黑色，虽然含有少量的杂质但是分布比较均匀，碳酸钙是以混晶形势组成，这种含量的石灰石易烧。

（2） 粘土：选用51O2含量达70%-72%，含砂量低于20%的南海粘土，搭配广州电厂的干粉煤灰，使粘土硅铝比随时可调，且含有较大量的活性SiO2、A12O3。

选用较好的原料会改进生料的燃性，虽然加入的萤石的分量变少了，但是烧制成形的熟料中活性石灰石的比例减少了百分之零点五左右。

3.4 保证生料配料准确，成分均匀

在掺了萤石的矿化剂中烧制的熟料凝结快慢和烧制的温度高地以及冷却的时间都有关系。为确保凝结时间达到标准，就必须要确保烧制窑的热度稳定。窑热工制度的安稳就是生料的配料准确、成分均匀为前提的。

对生料质量的控制，要求班次CaO 在控制指标 0.1%的范围，Cao、FeZO3、含煤量合格率达到规程要求。出磨生料经二次倒库，均化CaO 合格率达90%，出窑熟料率值标准偏差达到回转窑规程要求。

3.5 坚持浅暗火操作，稳定底火，提高熟料烧成率

要做到材料有饱和的燃烧后温度与燃烧的时间，始终使用浅暗火方式，使得温度与力度较为集中，最重要的是要有恒定的底火。其中要杜绝明火与降低底火的操作，长期进行松边、窑面清理、底火完好接班等工作。因为这几个过程做到了高标准，这几年来熟料烧失量小于百分之一的次数在总次数上占百分之九十八以上，几乎没有少烧料的情况。

使用上述办法，含氟熟料的凝结时间过长这个现象就得到了解决。近年来A厂生产的型号为425R的水泥初凝结时间已经掌控在两个半小时到三个半小时时间，最终凝结的时间掌控在四个到六个小时之内。因为水泥的初凝时间在水泥质量分类中已经达到了优等品质的水准，A厂生产的这种型号的普通水泥在1994年顺利经过了我国水泥质量认证协会的检测。熟料化学含量和物理含量见表3。

4问题讨论

（1） 关于急凝矿物问题

当萤石掺入量偏高，在物料成分变化不大的情况下，烧成温度偏低容易出现急凝， 烧成温度偏高出现慢凝， 这种现象与钟景裕等关于急凝矿物C11A7·CaF2和C4A3S 在较低的烧成温度下生成， 在较高的温度下分解的研究结果相吻合。（2） 窑烧后的温度在正常或者更高时，有氟熟料的凝结过程久，这与萤石加入量的多少是密切相关的，王善拔等对这个问题提出的对于氟离子在硅酸三钙中溶解使硅酸三钙凝结较慢的说法很都参考价值。（3） 在熟料中含氟的，提升P值的含量对于凝结时间的快慢效果也不是很明显。这种情况表明了存在氟元素的情况和在正常情况下死不一样的。这可能和氧化铝固体溶解到其他的矿物质中生成的或者没有生成铝酸三钙这种能够速度凝结的矿物质有关系。

参考文献

[1]钟景裕等.掺复合矿化剂生产立窑水泥若干问题的探讨.水泥，1993，（8）：37.

[2]王善拔.矿化剂理论和实践中的几个问题.水泥，1995，（9）：1.