質(zhì)量控制:控制晶體形貌改善熟料質(zhì)量
物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)決定其物理性能,哪么在實(shí)際生產(chǎn)中怎樣通過控制晶體的微觀結(jié)構(gòu)達(dá)到改善水泥熟料質(zhì)量的目的呢?某水泥企業(yè)經(jīng)過近一年的跟綜分析,并分別取樣檢驗(yàn)表明:不同操作方法下的熟料晶體結(jié)構(gòu)特征不同,并且熟料強(qiáng)度間存在較大的差距。即可通過從宏觀上控制燒成帶和窯內(nèi)冷卻帶長度的方法來控制晶體尺寸大小或控制燒成帶長度與窯內(nèi)熱力強(qiáng)度之間的合理匹配來設(shè)控熟料微觀形貌,從而達(dá)到改善熟料性能的目的。
點(diǎn)評(píng):
硅酸鹽水泥熟料是多礦物組成的集合體,主要包括Alite(簡稱阿里特或A礦)、Belite(簡稱貝利特或B礦)、黑色中間相(C3A)和白色中間相Celite簡稱C礦,C4AF),以及少量的游離氧化鈣、方鎂石、玻璃相等。各組成的顯微結(jié)構(gòu)特征是在生產(chǎn)過程中形成的,又直接影響到水泥熟料的質(zhì)量。
A礦是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一,是含有MgO和Al2O3等微量組分的C3S固溶體。由于固溶氧化物的種類及固溶程度不同,A礦的組成變化較大。在實(shí)際生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料中,A礦常以單斜晶系存在,理想的A礦晶體形態(tài)為六方板狀、柱狀或片狀。
B礦也是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一,其化學(xué)組成為含有Fe2O3、Al2O3、MgO、R2O等微量組分的硅酸二鈣的固溶體,純C2S的變體較多,分別屬于三方、單斜和斜方晶系。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中B礦一般以單斜晶系存在。光片的B礦一般呈圓粒狀,常具有兩組相互交叉的雙晶紋,或一組平行的聚片雙晶紋。由固相反應(yīng)先期形成的C2S在溫度升高時(shí),其邊棱由于部分地溶入液相,B礦的晶體形貌特征是常呈近圓粒狀半自形晶。
正常熟料的巖相桔構(gòu),具有如下特征:
(1)阿利特呈完整形的柱狀或板狀,邊緣整齊,無圓形或不規(guī)則形的晶體,礦物顆粒大小均齊;
(2)貝利特多數(shù)是圓形,又有銳角交叉雙晶條紋,礦物顆粒均齊;
(3)黑白中間相不分明,或僅有呈樹枝狀的黑色中間相;
(4)阿利特與與貝利特各自呈小堆或單個(gè)晶體顆粒互相交替均勻分布于整個(gè)視域;
(5)包裹和熔現(xiàn)象少見;
(6)游離氧化鈣和方鎂石很少。
硅酸鹽水泥熟料的顯微結(jié)構(gòu)與原料性質(zhì)、生產(chǎn)工藝條件(窯型、物料在燒成帶的停留時(shí)間、燒成溫度、冷卻制度)、生料細(xì)度、均勻性等密切相關(guān),是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥熟料的重要條件。
運(yùn)用金相顯微換研究硅酸鹽水泥熟料可以研究:阿利特和貝利特的含量及其特低、礦物顆粒的大小、礦物分布的均勻性、中朗物的含量和分布狀態(tài)、游離氧化鈣和方鎂石的含量與分布狀態(tài)、黑色中間相與白色中間相的形態(tài)及相對(duì)含量。
運(yùn)用金相顯微鏡可以判斷熟料燒成制度和原料組分的影響:不同冷卻速度的熟料、煅燒溫度低的熟料、短焰急燒的熟料、生料細(xì)度粗、生料混合不均勻的熟料、游離氧化鈣高的熟料、液相成份不同的熟料、含堿、含結(jié)晶二氧化硅(燧石)、方鎂石高的熟料、還原氣氛的熟料。
燒成帶長度、窯內(nèi)冷卻帶長度決定了熟料晶體尺寸的大小。在煅燒過程中,從長焰煅燒、正常煅燒、比正常較高熱力煅燒到逼火煅燒,隨燒成帶長度及窯內(nèi)冷卻帶長度的逐漸減小,燒成帶熱力強(qiáng)度逐漸增加,造成晶體尺寸逐漸減小,且晶體形貌向有利于熟料質(zhì)量的方向發(fā)展。但當(dāng)燒成帶過短時(shí),物料在燒成帶停留的時(shí)間短而不能充分反應(yīng),造成熟料質(zhì)量急劇下降(如竄生現(xiàn)象),A礦晶體尺寸普遍小于30μm且整體形貌較差。延長燒成帶以后,熟料晶體形貌得到改善,A礦晶體尺寸增大到30~~40μm左右,且表面包裹物基本消失,明顯提高熟料質(zhì)量。
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