技术 | 提高白水泥熟料白度的原材料优选实验

前言

相比于普通硅酸盐水泥来说，白水泥矿物组成和生产工艺比较相似，然而白水泥的质量要求主要表现在强度和白度方面，水泥熟料白度影响因素比较多，原材料、燃料质量，生料质量，熟料煅烧和漂白冷却等因素都会对白水泥质量造成影响，其中原材料的影响程度最深。这主要是由于原材料当中包含的硅，镁，铁等元素的氧化物含量比较高，尤其是氧化铁会极大影响白水泥白度。所以在生产白水泥过程中，为了提升熟料白度，去严格控制原材料当中着色元素的含量。本文主要是分析白水泥白度影响因素，并且寻找出白水泥原材料的最佳优化组合方案。

1.1 原材料预处理分析

白石灰原材料中主要包含石灰石、铝制材料和硅质材料，因此在试验期间对上述原材料进行高温烘干处理，完成烘干处理之后在室温条件下实施冷却处理。

使用小型振动磨粉进行研磨，粒径为80μm，之后放入到密封袋进行存储。

1.2 分析原材料成分

分析此次试验所原材料化学成分，详细结果如表1所示：

表1 原材料化学成分分析

由于白水泥是由矿物组成，联合白水泥白度和强度高要求标准，对高含硅率、高配合比配料方案进行设计。饱和比KH为0.86±0.01，IM为2.4±0.1，SM为5.3±0.2，通过以上参数开展试验研究。

2.1 石灰石优选方案分析

相比于普通硅酸盐水泥来说，白色硅酸盐水泥组分存在不同，水泥含铁量比较低，熟料当中的氧化铁含量小于30%。通过分析石灰石化学成分可知，此次试验主要应用含钙量高，铁含量比较低的石灰石，该类原材料可以应用到白水泥中。对于高镁废石来说，由于高镁夹层中氧化镁含量超标，大多数超过3.5%，因此无法作为水泥原料使用，以免影响水泥稳定性。尽管高镁废石中氧化镁含量比较高，但是氧化钙含量也比较高，且氧化铁含量低于15%。因此能够在白水泥生产中混合使用石灰石，有效达到固废环境治理效果，再加上其具备良好的搭配优化作用，因此能够应用到白水泥输料生产研制中。

此次试验选材主要应用优选法，此种技术方法能够有效控制不同因素，并使其保持在相同条件下，之后对各项不同变量进行比较分析，以此获取最佳因素。表2为试验设计方案。在实验室高温炉中投入混合样品进行处理，在高温条件下煅烧半小时之后进行水淬冷却。烘干之后进行研磨处理半小时。实施烘干处理处理，能够确保熟料白度无限接近于最高白度。在工业生产期间由于存在技术工艺缺陷，生产环境和煤粉掺入量影响，导致熟料白度损失率大。之后检测熟料物理性能，详情结果如表2所示。

表2 石灰石优选生料配和熟料物理性质

通过上述结果能够看出，石灰石内白度标准度不足，由于高镁废石特点为含钙量高，铁含量比较低，所以使用石灰石、高镁废石组合方式，可以使生料氧化铁含量降至最低。

2.2 硅质材料最佳优选方案

矽砂、页岩、叶腊石是白水泥中所包含的重要硅质材料，按照最优方案可知，石灰石样品包含石灰石、高镁废石；优选变量为硅质材料，控制变量为铝矾土，设计方案如表3所示。硅质材料属于优选变量，表3为设计试验方案。通过熟料煅烧实验可以检测分析熟料物理性能，详细检测结果如表3所示。

表3 硅质材料优选生料配比和熟料物理性能

从上述检测结果可以看出，样品白度比较接近最高白度。在白水泥生产过程中使用叶腊石作为硅质原料首选，通过添加叶腊石可以有效减少铝制材料消耗。其次，矽砂当中氧化铁含量比较低，可以显著提升白水泥熟料白度。然而由于矽砂当中二氧化硅含量比较高，耐磨性能差，因此会影响工业生产窑内煅烧工艺。所以在生产白水泥时，将矽砂作为配料，添加适量的矿化剂，并且使熟料煅烧温度降至合理范围内，以此提升熟料生产品质。

2.3 铝质材料最佳优选方案

铝矾土硫化物和氧化铁含量比较低，因此可以作为白水泥生产原料。由于我国铝矾土产地集中在贵州地区，从该地区采购运输的成本比较高，因此此次试验采用工业废铝渣。

综上所述，通过对白水泥熟料白度，生产成本和原材料强度进行实验分析，在实际生产期间需要使用含硅率高、饱和比高的配料方案。在选择原材料时，使以高镁废石、石灰石组合方式实施，将叶腊石作为硅质原料，以此促使铝制材料消耗量降至最低。所以对于生产企业来说，其应当按照成本要求选择适宜的叶腊石作为硅质材料。在生产白水泥时，将矽砂作为配料，添加适量的矿化剂，并且使熟料煅烧温度降至合理范围内，以此提升熟料生产品质；铝渣和铝矾土1:1搭配使用，此种组合方式能够显著提升应用效果，使用铝渣代替铝矾土将会损失白度。

作者：杨德勇

来源：《四川宗盛特种水泥有限公司》

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