技术 | 生产高速铁路水泥的实践

引言

山西潞城市卓越水泥有限公司现有1条3200t/d预分解窑熟料生产线，年产熟料100万t，水泥200万t。熟料烧成系统采用成都设计院的喷旋相结合的复合流场型分解炉，及Ф4.3m×62m的回转窑。该生产线以生产 普通42.5水泥和普通52.5水泥为主，投产以来熟料易磨性好，质量稳定，水泥强度高，深受用户喜爱。2017年，公司市场营销部承接50万t太焦高速铁路(山西省太原市至河南省焦作市)水泥的大订单，公司领导高度重视，立即成立高铁水泥联合办公室与高铁水泥试生产专业小组，由生产处牵头，化验室以及供应处参与，确定高铁专用水泥配料方案，编制生产细则，共同完成生产、检测、发运任务。本文介绍我公司高铁水泥的生产情况，供同行参考。

因考虑高铁建设重点工程混凝土质量和耐久性，铁道部下发铁建设2005(160)号行业标准《铁路混凝土工程施工质 量验收 补充标准》，其中对水泥的质量要求见表1。

我公司是具有矿山开采、熟料煅烧、水泥粉磨、余热发电的全能型自动化水泥生产企业。太焦高铁指挥部实地考察后，确认我公司的生产条件、经营资质以及产品质量保障能力完全符合招标要求。

生产线主要工艺设备配置见表2。

我公司自投产以来，生料配料一直采用石灰石、砂岩、钢渣、粉煤灰四组分配料，原材料化学成分分析见表3，原煤的工业分析见表4。从表1可以看出，高铁水泥要求碱含量R₂O≤0.60%，以控制混凝土碱 集料反应 。生产低碱水泥的前提是低碱熟料，因此，对进厂原燃料精挑细选，由专人负责进厂原燃材料的质量控制。矿山开采结 合石灰石地质的变化，明确开采范围，因石灰石覆盖土碱含量偏高，因此加强石灰石含土量的控制，同时对碱含量高的1#粉煤灰停止进厂，确保所进的原材料能满足生产高铁水泥熟料的配料要求。

与普通水泥熟料相比，铁路水泥熟料三率值的确定，应适当提高熟料中C3S和C2AF的含量，以提高水泥的强度，耐磨性，增 大应变能力。降低C3A的含量，以减小收缩变形的影响。因高铁水泥熟料要求碱含量低，熟料液相量会降低，应适当增加钢渣配比，提高液相量。

为此，制定的配料方案熟料三率值为：KH=0.92±0.01 ， SM=2.45±0.1 ， AM=1.35±0.1。

熟料碱含量指标为R2O≤0.55%，游离氧化钙f-CaO≤1.10%，铝酸盐矿物C3A≤8.0%。

由于配料方案中AM偏低，铁含量高，液相黏度小，液相出现早，烧结范围窄，预热器易出现结皮，因此对窑系统操作提出更高的要求。

5.1 强化系统通风，避免出现还原气氛

加大窑系统拉风量，提高分解炉的喷旋效果，合理调整三次风 阀，使窑炉用风匹配，窑内通风顺畅。遵循“薄料快转，长焰顺烧”的原则，保证完整的火焰形状，使烧成带窑皮平整，避免出现“短焰急烧”。为确保熟料f-CaO不超标，窑喂料量由275t/h降低至 260t/h，分解炉出口温度由880℃降低至870℃，以降低系统结皮风险，分解炉出口负压控制在900Pa以内。

5.2 加强现场巡检和工艺清理工作

针对预热器容易出现积料结皮的C5进口、C5锥体、窑尾烟室、分解炉缩口等部位，及时检查清理，保证预热器空气炮的正常工作，避免因结皮导致的通风不良现象，严格控制C1出口CO≤0.025%，确保入窑分解率达到93%以上。

5.3 加强熟料冷却效果，改善熟料易磨性

高铁熟料化学分析见表5，熟料矿物组成及物理性能见表6。

我公司采用辊压机挤压联合粉磨系统，在熟料库底下料时，坚持多点搭配的原则，提高熟料质量均衡性，按照高铁水泥的质量要求，采用碱含量较低的矿渣作为混合材(矿渣碱含量R2O ≤0.50%，石膏碱含量R2O≤0.30%)，提高水泥后期强度。

高铁水泥的质量配比及其碱含量见表7。

粉磨过程中，加强水泥成品的质量检测，增加检测频次，制定细度内控指标：比表面积330±15m2/kg，0.08mm方孔筛筛余8.0±1.0%，以减小标准偏差。首批水泥产品经检测，高铁用户反馈各项指标均优于招标要求，并且对混凝土外加剂适应性良好。

高铁水泥物理与化学指标检测结果见表8。

我公司有8个水泥库，其中42.5级普通水泥库4个，52.5级水泥库2个，32.5级水泥库2个，总容量4万余吨，实际可周转容量为3万t。如果要同时保障4个水泥品种，日常生产组织难度较大。为保障国家高铁重点工程建设，公司降低了42.5级和32.5级水泥的产销量。用2个水泥库储存高铁水泥，出库时坚持搭配下料，提高水泥质量均匀性。同时为了加大散装水泥发货能力，在原有3个散装水泥库旁边，再建2个约100t的散装水泥库，专门用于高铁水泥的装车发货，避免高铁水泥发货时，散装库需要经常洗库的程序，保证水泥质量，提高生产效率。

高铁水泥的生产是一项系统工程，从原材料质量的把控，到配料方案的选择以及煅烧参数的调整都需要精细策划。经过认真的组织研讨，高铁水泥的生产特别顺利，各项技术指标均优于招标要求，获得太焦高铁指挥部的好评。为今后开拓水泥新品种积累了经验，奠定了基础，增强了信心。

作者：赵武魁

来源：《中国水泥》

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