低堿水泥的生產實踐

甘美強

（桐廬南方水泥有限公司，浙江 桐廬 311500）

某些混凝土工程的破壞，是由于水泥水化所析出的KOH和NaOH與集料中活性的二氧化硅相互作用，形成了堿的硅酸鹽凝膠，產生膨脹應力，致使混凝土開裂和破壞，影響混凝土的耐久性，即產生所謂的堿集料反應。

影響堿集料反應膨脹的主要因素除了活性集料本身的結構特征、粒徑和含量外，還跟水泥的堿含量有關，當水泥的堿含量（Na2O+0.658K2O）在0.6%以下時，不會發生過大的膨脹，是預防混凝土堿集料反應的主要途徑之一。

1 生產任務的來源

杭黃高鐵東起浙江省杭州市，西至安徽省黃山市，全長285km，共設10個站，其中浙江省境內185km，桐廬南方水泥有限公司地理位置處于浙江段的中間，其中杭州至建德段高鐵建設時間45個月，計劃需要低堿水泥80萬t。根據區域公司市場營銷部、生產技術部對建設路段周邊水泥生產企業的調研，召開了低堿水泥生產技術專題研討與協調會，認為我公司生產低堿水泥的條件相對較好，決定由我公司實施低堿水泥試生產，參與工程建設供貨競標。接到任務后，公司迅速成立低堿水泥試生產小組，組織編制低堿水泥生產質量管理實施細則，著手試生產方案的迅速實施。

2 公司概況及生產條件

我公司是具有礦山開采、熟料燒成、水泥粉磨、余熱發電、碼頭起運能力的全能型水泥生產工廠，擁有2條2 500t/d新型干法熟料生產線，和1條年產120萬t的水泥生產線，相應輔助設施配套齊全，生產可調節能力較強。自2004年投產以來，生產的熟料、水泥產品品質優良，在業內享有很高的美譽度，深得用戶的信賴。

根據中鐵集團對投標企業生產能力的實地考察，和相應生產經營資質的審核，完全符合中鐵集團對我公司生產條件與供應能力的招標要求。主要工藝設備配置見表1。

3 低堿水泥的技術要求

低堿水泥的各項技術指標除了滿足《通用硅酸鹽水泥》國家標準第1號修改單（GB175-2007/XG2009）要求外，還需滿足《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（鐵建設〔2010〕255號），《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》（鐵建設〔2010〕240號），以及《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》對水泥的要求。低堿水泥的技術要求和檢驗方法見表2。

4 原燃材料的檢測與分析

公司的2條2 500t/d熟料生產線，1號生產線的熟料全部用于市場外銷，2號生產線的熟料配套水泥粉磨生產線。公司熟料生產從開始投產以來，一直采用四組分工藝配料，自己擁有的石灰石和砂巖礦山，材料品位均比較好，CaO含量日常檢測均在53.5%左右，砂巖SiO2含量通常＞70%；外購頁巖Al2O3含量一般在17%左右，由于零星采購，質量波動較大；外購銅渣作為鐵質原料，Fe2O3含量一般在45%以上，因此，原材料的品位總體較好，正常生產出來的熟料堿含量一般在0.6%左右。原材料堿含量見表3。

表1 主要工藝設備配置

表2 低堿水泥的技術要求和檢驗方法

表3 原材料堿含量（%）

5 生料配料試驗方案的確定

由于自有礦山石灰石品位高、品質穩定，自有砂巖礦含硅量70%左右，外購頁巖鋁含量17%左右，只要生產過程控制得當，特別是外購頁巖質量的進廠控制，熟料堿含量低于0.6%應該沒有問題?？紤]到低堿熟料質量的穩定性，為提高低堿水泥的熟料質量保證，結合2條熟料生產線不同的配套條件和成本因素，決定對2條熟料生產線實行差異化生產，要求2號線熟料游離氧化鈣控制≤1.2%，堿含量≤0.5%。配料設計方案見表4。

表4 配料設計方案

表5 熟料化學成分對比（%）

表6 率值和礦物組成（%）對比

表7 P·O42.5低堿水泥檢測結果

6 低堿熟料試生產

根據生料配料設計方案，參照原先公司正常生產熟料的質量控制過程，根據熟料工序實行差異化生產要求，嚴格執行低堿水泥生產質量管理實施細則的內控要求，在試生產小組的精心策劃和指導下，加強工序質量驗收和檢測控制，加強中控操作數據監控，穩定火焰控制，適當上調各級預熱器出口溫度約10℃左右，控制煅燒過程液相量產生；生料中堿含量的降低，煙室結皮現象隨之減輕；控制出窯熟料結粒，加強篦冷機對熟料的冷卻效果，改善熟料質量。

低堿熟料堿含量分析對比。2號窯生產線試生產的低堿熟料中堿含量0.49%，堿含量低于1號窯生產線正常生產的熟料0.11%。在使用同一煤種的情況下，2號窯生產線堿含量低的主要原因是生料配料中原料堿含量的嚴格控制。熟料化學成份對比見表5，率值和礦物組成對比見表6。

7 低堿水泥的試生產

合格低堿熟料試生產成功后，嚴格按化驗室要求進行熟料庫底多點搭配，轉運至熟料配料庫，提高熟料質量均衡性，按照低堿水泥試生產設計方案，采用堿含量較低的石灰石、礦渣作為混合村摻入（石灰石堿含量≤0.15%；礦渣堿含量≤0.50%；石膏≤0.30%）。三氧化硫控制指標按1.80±0.20%控制，比表面積控制在330±15m2/kg范圍，通過小磨試樣自檢，并送國家水泥質量監督檢驗中心檢測，堿含量等質量指標完全能夠滿足水泥性能要求。投入正式生產后，首批試制的水泥產品經試用檢測，用戶反饋指標均優于招標要求，并且低堿水泥對混凝土外加劑適應性良好，用戶充分認可。低堿水泥檢測結果見表7。

現有水泥庫6個，總容量1.8萬t，實際可周轉容量為1.3萬余t，其中42.5普通水泥庫4個，32.5復合水泥庫2個，如果要同時生產3個水泥品種，日常生產組織和保供難度較大。為保障重點工程建設，我們只能放棄P·C32.5復合水泥的生產。同時為了加大散裝水泥發貨能力，在原有2個散裝水泥裝車庫旁邊，投入資金再建1個約300t的散裝水泥庫，專門用于低堿水泥的裝車發貨，避免了低堿水泥發貨時，散裝庫需要經常洗庫的程序，保證了質量，提高了效率。

8 低堿水泥生產的體會

（l）低堿水泥的生產組織需要精心策劃，制訂試生產行動方案和實施細則，有利于試生產工作的順利實施。

（2）生料中堿含量的降低，有利于熟料煅燒過程的控制，有害成分的減少，預熱器、分解爐、煙室結皮現象明顯減少，穩定了熟料質量。

（3）由于生產工序緊密，為防止入磨熟料溫度過高，必須提高篦冷機的冷卻效率，加速熟料冷卻效果，有利于熟料質量和易磨性提高。

（4）低堿水泥的磨制過程，必須嚴格執行質量內控指標，在品種轉換時嚴格按照洗磨洗庫要求，適當加大檢測頻次，確保入庫低堿水泥質量。

（5）值此杭黃高鐵即將開通運營之際，能夠為本區域首條鐵路的建設提供產品服務保障，我們感到十分自豪，更為我們今后開拓水泥新品種積累了經驗，奠定了基礎，增強了信心。