来源:工业固废网
水泥生产中遇到的质量问题 摘要 :对水泥生产过程中出现的一些质量问题进行探讨,主要包括进厂粉煤灰中出现氨味、脱硫石膏品质对水泥质量的影响、替代燃料如何使用、熟料氯离子高等问题,进行分析和解决。
水泥生产中遇到的质量问题
00
引言
近年来水泥行业结构发生了重大变革,落后产能陆续被淘汰,行业重组整合正在加速开展,对环保和质量的要求也越来越严格,水泥企业面临着前所未有的挑战。2023年4月国家市场监督管理总局下发了关于工业产品生产单位落实质量安全主体责任监督管理的规定,即加强工业产品的质量管理又提上了新日程。
我国是水泥生产大国,水泥生产历史悠久,生产技术成熟、先进,本文就现如今水泥生产过程中出现的一些影响水泥质量的问题做了简单的探讨,其中主要对进厂粉煤灰中出现氨味的问题、脱硫石膏品质对水泥质量的影响、替代燃料该如何使用、熟料氯离子高该如何解决等问题做了简单的论述。
01
煤灰氨味重
粉煤灰作为水泥生产中一种重要的原材料,既可以用作水泥生料配料中的铝质校正原料来使用,又可以作为水泥粉磨当中的混合材来使用,其用量大,使用效果好。但由于粉煤灰来源复杂,不同地区、不同电厂的粉煤灰其质量也各异,因此必须对进厂的粉煤灰进行区分、检验,质量合格后方可使用[1]。
近年来,由于粉煤灰质量问题而出现的水泥质量问题层出不穷,其中最为普遍存在的问题为粉煤灰氨味重,使用氨味重的粉煤灰粉磨生产的水泥,加水搅拌时会散发出较浓的氨味,试体成型时会有膨胀现象,试饼安定性试验表现不明显,但雷氏夹试验膨胀值大于6.0以上,且水泥胶砂强度也会降低,当实际应用于大面积施工时会导致浇筑面产生大量气泡,硬化后的混凝土孔隙较多,强度大幅降低,且在密闭空间施工时氨味更重,严重影响施工的质量。
为保证水泥质量,防止使用不合格氨味重的粉煤灰,公司制定进厂粉煤灰验收方法,实行三方共同取样,在罐车打灰过程中,由工作人员在指定时间段内瞬时取样,取样量不低于500g,粉煤灰取样后首先对外观颜色进行查看,然后进行气味辨别,取约100g粉煤灰加常温水拌和至净浆状态,静置3min后,如闻有明显氨味,则予以拒收,如无异味再进行其他物理化学性能的检测。此种检验方法,大幅度降低了含氨粉煤灰的进厂量,但是市场上仍然存在大量的含氨粉煤灰,因此为了杜绝此种现象,最好的方法是找到如何利用现有手段消解掉粉煤灰中的铵离子。
02
脱硫石膏差异大
使用适量的脱硫石膏可以改善水泥的安定性、凝结时间,提高水泥的强度,但是不同地区、厂家的脱硫石膏也会出现各种各样的质量问题[2]。2023年3月底,进厂一批脱硫石膏,含有大量白、褐色块状不明物(见图1)。
其各项化学指标均符合标准要求,且含硫较高、含水较低,但是使用后水泥初凝、终凝时间明显延长,早期强度下降明显,而对后期强度影响却不大,表1是脱硫石膏对比试验的结果。
脱硫石膏A为含有白、褐色块装不明物的脱硫石膏,其含硫量偏高,含水量更低,在7%左右。脱硫石膏B为不含不明物的脱硫石膏。与B水泥相比,A水泥初凝、终凝时间分别延长100min左右,1d抗压强度约降低4MPa,3d、28d抗压强度相差不大,即脱硫石膏A可以延长水泥的初凝和终凝时间,对水泥的1d抗压强度影响较大,对水泥的3d、28d抗压强度影响不大。
这种脱硫石膏使用后,容易造成水泥生产质量控制中的误判,因此,需要特别提起注意。
03
替代燃料难利用
替代燃料近几年在水泥生产中得到广泛推广,其价格低廉、热值较高,用于水泥生产有利于保护环境、节约资源,其主要来源于废弃秸秆、废轮胎、废旧衣服等生物质、橡胶、棉质、塑料制品等[3]。以枣庄中联为例,其使用的替代燃料含有大量的棉花、塑料制品(见图2)。
即替代燃料中废弃衣服、塑料袋等生活垃圾较多,有时还能够发现一些医疗废物,不排除其带有病毒的可能性。在夏季高温天气也会挥发出大量异味,对其储存、检验、利用产生一定的影响。替代燃料产生的热量不稳定,在试用时间内反应,其使用量不容易把握,且在投料过程中,容易堵塞下料口。替代燃料在燃烧过程中容易受热气流影响,未燃烧充分的燃料会被带到上升管道,容易造成气流不畅,系统风压不正常,最终导致分解炉热工制度不稳定,温度上下波动较大。据试用替代燃料的其他水泥生产企业反应,使用替代燃料期间,还会产生熟料氯离子偏高的现象,其原因可能是替代燃料中含有氯离子化合物,在高温环境下,受热分解生成氯离子带入到回转窑系统中,导致熟料氯离子偏高。因此,目前对替代燃料的使用还在探索和研究之中。
04
熟料氯离子高
熟料是水泥粉磨的主要原料,因此熟料中的氯离子含量将直接影响水泥当中的氯离子。通过长期的实践验证,熟料中的氯离子含量最好低于0.055%,才能有效保证生产的水泥氯离子含量达标。但在生产过程中,难免会碰到熟料氯离子偏高的现象,导致氯离子偏高的原因大多为:回转窑热工制度不稳定掉落氯离子含量高的窑皮,停窑检修期间清理旋风预热器产生大量的结皮,又或者进厂原材料验收不准确导致原材料中的氯离子含量过高,这些都会导致生产的熟料氯离子偏高。为了保证生产的熟料质量能够满足用于水泥粉磨,必然要求熟料生产过程中减少或者避免出现氯离子偏高的现象[4]。
在2023年4月底,生产的熟料氯离子突然升高,经过详细的排查,使用的各种原材料包括石灰石、铝土、煤矸石、粉煤灰、铁石尾砂、砂岩、煤、脱硫剂、节煤剂等氯离子含量均在控制范围内,预热器及回转窑系统均正常运转,因此排除了原材料及系统的问题,为找到带入氯离子的源头,对整个生产系统进行了分解分析,最终找到增湿塔内的物料氯离子异常偏高,经过验证分析得出,增湿塔内的水分氯离子含量严重超标,其带入的氯离子严重影响了熟料的质量,后经过技术改造,将水路更改后,熟料氯离子含量恢复正常。
05
结论
水泥行业在经历了产能高速发展的时代后,新一轮的变革重组正在加速开展,落后产能正在不断淘汰,加之国家对产能、环保、安全、质量等领域的要求不断严格,水泥企业面临着前所未有的挑战,因此水泥行业必须团结起来,加强技术交流、沟通就显得尤为重要,本文对现如今水泥生产中遇到一些常见的质量问题进行了简单的论述,其主要内容有:
1)粉煤灰氨味重,用于水泥生产,会导致水泥安定性不良、强度降低,用于施工严重影响施工质量,因此必须加强对进厂粉煤灰的验收工作,如果能够找到一种消解粉煤灰中铵离子的方法,可以从根本上解决问题。
2)脱硫石膏质量各异,所用于生产的水泥性能也有所不同,因此在水泥生产过程中,应根据脱硫石膏的来源,及时进行试验,以防造成水泥生产质量控制中的误判。
3)替代燃料难于利用,品种多样、成分复杂、热值不稳定是替代燃料难于利用的重要原因,替代燃料在水泥生产中的综合利用还缺乏系统的研究,因此不可盲目使用,以免造成对水泥质量的影响。
来源: 《中国水泥》 作者:刘晓娟,刘乐,秦兴磊等