硫鋁酸鹽水泥的工藝制備

1、硫鋁酸鹽水泥的工藝制備硫鋁酸鹽水泥又稱(chēng)第三系列水泥，是中國(guó)人發(fā)明的唯一的特種水泥品種系 列，其根本特征是該系列水泥的熟料以無(wú)水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物。特種水泥有幾十個(gè)品種，之所以稱(chēng)硫鋁酸鹽水泥為第三系列水泥，是因?yàn)榱?鋁酸鹽水泥熟料的礦物組成與傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥有本質(zhì)的不同。硅 酸鹽水泥熟料以硅酸三鈣和硅酸二鈣為主要礦物，發(fā)明于1824年，時(shí)間早且用 途最廣泛，稱(chēng)為第一系列。鋁酸鹽水泥以鋁酸鈣為主要礦物，發(fā)明于1908年， 發(fā)明時(shí)間次之，稱(chēng)為第二系列。硫鋁酸鹽水泥發(fā)明于1975年，所以稱(chēng)為第三系 列。其他眾多品種的特種水泥，都是這三個(gè)系列水泥的衍生品種。硫鋁酸鹽系列水泥主要包括

2、快硬硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水泥、自應(yīng) 力硫鋁酸鹽水泥三個(gè)品種?？煊擦蜾X酸鹽水泥由硫鋁酸鹽水泥熟料、5%15%的硬石膏或二水石膏及不 超過(guò)15%35%的石灰石經(jīng)粉磨制成。該品種水泥具有早強(qiáng)、快硬、耐化學(xué)腐蝕 等特點(diǎn)，主要用于水泥制品和工業(yè)與民用建筑的混凝土工程。特別是在搶修、需 要抗海水侵蝕和冬期施工工程中，更能體現(xiàn)該品種水泥的優(yōu)越性。低堿度硫鋁酸鹽水泥由硫鋁酸鹽數(shù)你熟料，5%20%的硬石膏及15%35% 的石灰石經(jīng)粉磨制成。該品種水泥的特點(diǎn)是早強(qiáng)、快硬和低堿度(水化液PH值 低于10.5)，主要用于玻璃纖維增強(qiáng)水泥制品的生產(chǎn)。自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥由硫鋁酸鹽水泥熟料、30%40%的二水石膏及

3、不超過(guò) 15%的石灰石經(jīng)粉磨制成。該水泥的特點(diǎn)是水化硬化時(shí)會(huì)產(chǎn)生高膨脹，主要用于 生產(chǎn)水泥壓力管。生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥熟料所用的原、燃料生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥所用的基本原材料是石灰石、鋁釩土和石膏，所用的燃料 是煙煤。石灰石石灰石作為鈣質(zhì)原料主要提供硫鋁酸鹽水泥熟料形成過(guò)程中所需要的氧化 鈣成分。生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥熟料所用的石灰石的成分要求一般為：w (CaO)N 50%、w(SiO2) W5%、w(MgO) W3%.適當(dāng)成分的堿渣和電石渣也可作為硫鋁酸 鹽水泥的鈣質(zhì)原料使用。鋁釩土鋁釩土作為鋁質(zhì)原料主要提供硫鋁酸鹽水泥熟料形成過(guò)程中所需要的氧化 鋁成分。生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥熟料所用的生鋁釩土的成分要求一般為

4、：(Al2O3) N 55%、w(SiO2) 15%，當(dāng)鋁釩土中的鐵含量較高時(shí)，可適當(dāng)降低對(duì)Al2O3含量 的要求。堿對(duì)硫鋁酸鹽水泥的性能有不利影響，一般要求鋁釩土中的堿(R2O) 含量不超過(guò)0.5%。適當(dāng)成分的含氯含鋁工業(yè)廢渣也可用作硫鋁酸鹽水泥熟料生 產(chǎn)的鋁質(zhì)原料。石膏石膏作為硫質(zhì)原料主要供硫鋁酸鹽水泥熟料形成過(guò)程中所需要的三氧化硫 成分。生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥熟料所用石膏的成分要求一般為：硬石膏，w(SO3) N 45%、w(SiO2) 3%:二水石膏，w(SO3) N35%、w(SiO2) 3%。適當(dāng)成分 的的磷石膏、氟石膏及脫硫石膏等工業(yè)廢渣也可作為硫鋁酸鹽水泥熟料的硫質(zhì)原 料使用。燃料煤

5、硫鋁酸鹽水泥熟料煅燒一般使用煙煤，其一般要求為：熱值N 2400kj/kg、 灰分20%、揮發(fā)分N25%。硫鋁酸鹽水泥生料的配料計(jì)算硫鋁酸鹽水泥熟料所含有的礦物為：無(wú)水硫鋁酸鈣(c4a3s )、硅酸二鈣 (C2S)、鐵鋁酸四鈣(C4AF)、鈣鈦礦(CT)及方鎂石(MgO)。配料計(jì)算 主要考慮鈣和硫的配入量要滿(mǎn)足形成上述礦物的要求，為此，引入堿度系數(shù)(Cm) 和硫比(P)兩個(gè)參數(shù)。按各成分的重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，堿度系數(shù)和鋁硫比計(jì)算公式如下：(2.7)C _w(CaO) - 0.7w(Tig)(2.7)m=1.87w(SiO ) + 0.73(w(Al O ) - 0.64w(Fe O ) +1.40

6、w(Fe O )22 32 32 3(2.8)P=攔3)(2.8)ms%)根據(jù)上述公式，當(dāng)堿度系數(shù)等于1時(shí)，氧化鈣剛好滿(mǎn)足要求，由于熟料中存 在富余的氧化鈣會(huì)對(duì)水泥性能產(chǎn)生急凝等不利影響，所以配料時(shí)一般將堿度控制 在0.950.98。根據(jù)無(wú)水硫鋁酸鈣中各氧化物的組成計(jì)算，當(dāng)鋁硫比等于3.82時(shí)， so3剛好滿(mǎn)足形成無(wú)水硫鋁酸鈣的要求，考慮到在熟料燒成時(shí)SO3會(huì)有一定量的 損失，因此配料計(jì)算時(shí)一般將鋁硫比控制在3.82以下。硫鋁酸鹽水泥生料的制備原材料的破碎與均化由于生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥所使用的鋁質(zhì)原料沒(méi)有儲(chǔ)量很大且品位均勻的礦藏， 所以堆場(chǎng)的預(yù)均化和破碎后的預(yù)均化工藝尤為重要。硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)工藝

7、中原材料破碎一般選用兩級(jí)，一級(jí)破碎一般選用式 破碎機(jī)，二級(jí)破碎一般選用反擊式破碎機(jī)。由于鋁釩土硬度大，易碎性差，破碎 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中與物料接觸的部位磨損很快，一般的破碎設(shè)備都很難適應(yīng)。生料的粉磨硫鋁酸鹽水泥生料中，鋁質(zhì)原料的比例大概在35%左右，由于鋁質(zhì)原料難 磨，造成生料整體易磨性差，同樣的粉磨設(shè)備，磨至同樣的細(xì)度，生產(chǎn)能力會(huì)降 低25%甚至更多。因此，硫鋁酸鹽水泥生料的粉磨一般選用閉路球磨系統(tǒng)，而 不選用其他粉磨工藝。硫鋁酸鹽水泥生料細(xì)度要求與硅酸鹽水泥基本相同，一般控制在0.08mm方 空篩篩余8%12%，用窯外分解等新型干法工藝燒成時(shí)，生料可控制粗一些， 燒成工藝落后時(shí)，生料要控制細(xì)一些

8、。硫鋁酸鹽水泥熟料的煅燒(1)硫鋁酸鹽水泥熟料的煅燒工藝20世紀(jì)80年代是硫鋁酸鹽水泥熟料煅燒工藝技術(shù)的起步階段，采用的是6 1.6/1.9X39m的小型中空干法回轉(zhuǎn)窯工藝，90年代發(fā)展為帶有旋風(fēng)預(yù)熱器和立筒 預(yù)熱器的較先進(jìn)的6 2.5 X40m新型干法回轉(zhuǎn)窯工藝，2000年以后進(jìn)一步發(fā)展為 更先進(jìn)的窯外分解煅燒工藝。隨著技術(shù)的發(fā)展，硫鋁酸鹽水泥的質(zhì)量和產(chǎn)能也在逐步提高，目前生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥熟料最大的窯外分解窯可日產(chǎn)熟料1000t。硫鋁酸鹽水泥煅燒要避免還原氣氛，所以立窯不能用于硫鋁酸鹽水泥的生 產(chǎn)。(2)煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料的物理、化學(xué)變化過(guò)程原料脫水，包括物理水和結(jié)晶水；石膏轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水石膏

9、；釩土的水鋁石分解，形成a Al原料脫水，包括物理水和結(jié)晶水；石膏轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水石膏；釩土的水鋁石分解，形成a Al2O3,物料中出現(xiàn)a-Si2O2和300450 C450600CaA12O3、aA12O3、aSi2O2 和 Fe2O3 持續(xù)增加；CaCO3分解，產(chǎn)生CaO和CO2,CO2從廢棄中逸出； 游離CaO迅速增加，2CaO A12O3 Si2O2開(kāi)始形成;3CaO 3A12O3 CaSO4礦物開(kāi)始形成；600850C850900C900950C9501000C4aSi2O2和CaSO4含量迅速減少;10001050C 3CaO - 3A12O3 - CaSO4 和 2CaO - A12O

10、3 - Si24aSi2O2和CaSO4含量迅速減少;10501150C 3CaO - 3A12O3 CaSO4 和 2CaO -A12O3 - Si2O2 的量持續(xù)增加， 出現(xiàn)B2CaO - SiO2,游離CaO吸收率達(dá)23；11501250 C 3CaO - 3A12O3 - CaSO4 繼續(xù)增加，游離 CaO 和 2CaO - A12O3 Si2O2 消失，在 1250C 出現(xiàn) 4CaO - 2Si2O2 CaSO4礦物，此時(shí)試 樣的礦物組成主要為3CaO -3A12O3 CaSO4、B2CaO SiO2、4CaO 2Si2O2 CaSO4 游離CaSO4和少量鐵相。12501300C

11、4CaO 2Si2O2 CaSO4 消失，分解為 a2CaO SiO2和游 離CaSO4，此時(shí)熟料的主要礦物為3CaO 3A12O3 CaSO4和2CaO SiO2，還有 少量鐵相和CaSO4，以及微量的MgO,普通硫鋁酸鹽水泥已完全形成；13001400C礦物熟料無(wú)明顯變化；1400C 以上 3CaO 3A12O3 CaSO4 及 CaSO4 開(kāi)始分解，產(chǎn)生 12CaO 7A12O3 等急凝礦物，出現(xiàn)熔塊。硫鋁酸鹽水泥的制成工藝水泥組分的確定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)硫鋁酸鹽水泥GB20472規(guī)定，硫鋁酸鹽水泥由熟料、石膏和 石灰石組成。三種成分的比例根據(jù)小磨試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求確定。水泥 粉磨階段要求要求石膏中的CaSO4+CaSO4 2H2O含量不小于85%，石灰石中的 泥