關于水泥生產(chǎn)材料幾個問題的思考
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,城市建設、交通建設等各方面的鋼筋混凝土結構的工程項目越來越多,而對這類工程的主要施工材料——水泥的需求也越來越多。基于水泥在各種工程中的重要性,工程建設各方對水泥質(zhì)量的要求也隨之提高,而水泥的生產(chǎn)制造方。也就必須重視影響水泥使用質(zhì)量的生產(chǎn)材料的使用和配比以及質(zhì)量情況。而且隨著科技的發(fā)展,社會的進步和人們環(huán)保意識的增強,水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展越來越得到重視。這就要求在原材料的使用上,更加注重技術、環(huán)保和實用性的配比。
1 水泥生產(chǎn)材料中堿含量控制
水泥中含堿量對工程混凝土的質(zhì)量有著重大的影響,對所使用水泥堿含量配比的不同,對工程混凝土的影響程度也不同,為保證工程的質(zhì)量,就必須注重水泥中堿含量的比例。因此水泥生產(chǎn)就必須對原材料含堿量,進行合理的控制。
目前根據(jù)國內(nèi)外大量的調(diào)查和研究,發(fā)現(xiàn)堿因素極大地影響水泥的抗裂性。水泥中堿含量的多少,對水泥的抗裂性有很大的影響。當含堿量低于0.6%Na2O時,水泥的抗裂能力就會明顯的增加,而再一步降低直到其含量幾乎為0%時,水泥的抗裂能力將會得到很大的改善,當然要在水泥生產(chǎn)中將堿含量降為零,那是做不到的。但是卻可以在水泥的生產(chǎn)材料上,進行控制,適當?shù)臏p少對堿含量高的材料的運用。盡管目前并不要求任何情況下都對水泥的含堿量進行限制。但是大量的實際工程監(jiān)測表明,高含堿量是導致混凝土收縮裂縫生成,進而導致混凝土結構物劣化的重要原因。所以在水泥的生產(chǎn)制造中,在生產(chǎn)原料上,無論是否使用活性骨料,都必須將水泥中的含堿量減少到最小。
2 水泥生產(chǎn)材料的可持續(xù)性
隨著科技的進步,人們環(huán)保和資源利用可持續(xù)化意識的增強,現(xiàn)代水泥生產(chǎn)的發(fā)展趨勢是以節(jié)能、降耗、環(huán)保為中心,走可持續(xù)發(fā)展的道路。與此相適應,對水泥生產(chǎn)材料的使用,也開始重點關注原料的生態(tài)和環(huán)保,以便能生產(chǎn)出低能耗、高性能的水泥,同時也對工業(yè)及城市廢棄物的資源化利用,水泥制備及應用等方面進行研究,以便推動水泥材料的科學性與技術性的發(fā)展。
以節(jié)能環(huán)保、實用高效為導向,以便實現(xiàn)清潔生產(chǎn)和高效率節(jié)約化生產(chǎn)為目標,走可持續(xù)發(fā)展的道路,是21世紀水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢。在水泥生產(chǎn)材料使用的研究方向主要是減少水泥生產(chǎn)材料在生產(chǎn)中化合后產(chǎn)生的有害氣體(CO:、S02等)的排放,要求在原料的采用上,增加對低品位原燃料、工業(yè)廢棄資源的使用范圍和程度。
對水泥生產(chǎn)材料的可持續(xù)化方向的使用,一方面是要提高水泥生產(chǎn)材料使用的節(jié)能化和高性能化,而增加工業(yè)廢棄物的使用,以及減少材料化學反應后的廢氣廢物排出量是主要手段之一。
當前世界經(jīng)濟高度發(fā)展和工業(yè)化進程加快,粉煤灰、高爐礦渣、鋼渣、煤矸石、特種冶金渣等大量的廢渣排放。從環(huán)保和水泥工業(yè)的可持續(xù)性出發(fā),各國水泥生產(chǎn)研究人員開始了對工業(yè)廢渣的利用研究。目前對普遍存在的工業(yè)廢渣,如粉煤灰、礦渣等在水泥生產(chǎn)中的利用,已經(jīng)得到廣泛的應用。我國是水泥生產(chǎn)大國,但目前我國水泥工業(yè)存在產(chǎn)品質(zhì)量低、生產(chǎn)能源資源消耗高、環(huán)境污染嚴重等問題,嚴重的影響到了我國水泥工業(yè)制造的可持續(xù)發(fā)展。因此,在生產(chǎn)水泥時,重要的環(huán)節(jié)之一就是要注意對水泥生產(chǎn)材料的合理選擇開發(fā)利用低消耗、環(huán)保極具性能特色的水泥生產(chǎn)材料。通過對水泥原料的選擇,從生產(chǎn)源頭上,以實現(xiàn)對水泥工業(yè)污染排放的控制,推進可持續(xù)發(fā)展在水泥制造業(yè)上的進程。而另一方面,還要在生產(chǎn)技術和設備上做出相應的配備,只有技術和設備及時跟上。才能有效的保證環(huán)保節(jié)能水泥生產(chǎn)材料的可持續(xù)效應.為此必須向著規(guī)?;⒐?jié)能化以及自動化的方向發(fā)展,加強對高效預熱分解系統(tǒng)、自動化控制及網(wǎng)絡技術和以高效除塵技術、炯氣脫硫除氮技術為基礎的新的熟料燒成方法等的開發(fā)和應用,保證水泥生產(chǎn)材料在環(huán)保節(jié)能高效上有技術和設備支持。使水泥工業(yè)進入可持續(xù)發(fā)展時期。
3 生料的使用
水泥的生產(chǎn)從原料的角度劃分,有生料和熟料兩種。二者的材料結構有差異,在水泥生產(chǎn)中的使用工序也不同。生料主要是指由石灰石、黏土、鐵礦粉等按比例磨混的材料。目前我國水泥生產(chǎn)在生料的使用上和結構搭配上,存在一些問題。諸如高品位石灰石、黏土、鐵粉、礦化劑等傳統(tǒng)原料的使用,不高效,不經(jīng)濟,不合理,比如高品位石灰石中的CaCO3的分解需要高溫度,一般條件下其起始分解的溫度在830℃左右,而要到達沸騰分解溫度則要950℃,終止分解的溫度則是高達1100℃,這導致水泥能耗居高不下。因此,調(diào)整水泥生產(chǎn)生料的構成,對水泥工業(yè)而言至關重要??梢葬槍嶋H情況,對石灰石、黏土原料、鐵質(zhì)原料等水泥生產(chǎn)材料的使用上進行調(diào)整。首先,要以低品位化為石灰石的調(diào)整方向。其次,在黏土原料上,調(diào)整方向應該趨向巖礦化,選用化學成分與黏土成分相同的巖礦,與傳統(tǒng)黏土原料相比,具有SiO2粘度低、活性高、熔點低、潛能高的特點,可以有效的提高黏土的使用效率和效果。最后,在鐵礦粉的使用上,可以選用含銅、鉛、鋅、錫、銀等金屬的工業(yè)廢渣。比如在選用金屬礦時,可以選用礦含鐵高的金礦尾砂。金礦尾砂是金礦選礦后,排出的粉砂狀廢渣。我國每年都有大量的金礦尾砂產(chǎn)生,這些廢棄的尾砂不僅需耗費大量的人力物力。而因為其易隨風飛揚將會導致環(huán)境的嚴重污染。長期以來對金礦尾砂的處理尚未有行之有效的辦法,而把金礦尾砂運用于水泥生產(chǎn),作為水泥生產(chǎn)原料,就可以從經(jīng)濟和環(huán)保上實現(xiàn)對金礦尾砂的整治處理。根據(jù)分析。金礦尾砂的許多化學成分,可以適量的減少水泥原料中石灰石、黏土的分量,而且金礦尾砂具有易磨、易燒的特點,是較理想的水泥原料。
同時要注意對水泥生產(chǎn)材料的配比,根據(jù)所生產(chǎn)水泥的性能要求,對石灰石、黏土、鐵礦粉等生料原材料進行恰當?shù)恼{(diào)配,以生產(chǎn)出實際工程所需要的水泥。根據(jù)不同原料有不同易燒性的特點,在調(diào)整原料結構比例的同時,還要調(diào)整配方率值。因為通過易燒性的調(diào)整有利于熟料礦物匹配結構,也就有它最佳的三率值。
4 熟料的使用
在1450℃左右的溫度煅燒水泥生料。煅燒后的產(chǎn)物叫熟料。在水泥生產(chǎn)中,在熟料的控制上做到合理科學,有助于水泥質(zhì)量的提高和性能的增強。在熟料的應用上,一是可以加強低鈣水泥熟料的開發(fā)和研制。用硅酸二鈣為主導,制造低熱硅酸鹽水泥。其優(yōu)勢是可以降低能耗,減少廢氣排放,降低綜合生產(chǎn)成本。在燒成溫度上比通用硅酸鹽水泥低??梢钥刂圃?350℃左右;產(chǎn)生的二氧化碳等廢氣,排放量可以降低10%以上。此外。低熱硅酸鹽水泥的抗硫酸鹽性能度高,干縮低,耐磨性能好,可以適應高性能混凝土在高工作、高強度和高耐久上的要求,可以提高水泥的質(zhì)量,有利于企業(yè)的市場擴張。二是可以加強對高膠凝性高鈣水泥熟料體系的研究。高性能水泥制備和應用是國家重點研究開發(fā)的項目,其中的關鍵研究之一就是提高水泥熟料的膠凝性,以便提高水泥的性能。要建立熟料體系礦相匹配的優(yōu)化理論,研究出可以適用水泥實際生產(chǎn)過程中的熟料率值控制方法。掌握硅酸鹽熟料的高溫摻雜和低溫礦化效果上的差異,進而實現(xiàn)高CaS含量硅酸鹽水泥熟料高膠凝化的多元復合摻雜的實現(xiàn)。高膠凝性高鈣水泥熟料的應用,有利于造出強度與耐久性兼優(yōu)的高性能、環(huán)保水泥。
5 結束語
對水泥生產(chǎn)而言,生產(chǎn)材料的運用和控制,是制造出高效、節(jié)能、環(huán)保的水泥的關鍵環(huán)節(jié)之一。要在科技發(fā)展,社會進步。人類環(huán)保意識日益增強的今天,保證水泥生產(chǎn)的質(zhì)量和效益,是水泥產(chǎn)業(yè)必須重視的問題,這涉及到行業(yè)的生存和發(fā)展。水泥生產(chǎn)材料的組成、配比和高科技的應用,是水泥生產(chǎn)過程中必須處理好的主要問題。要保證水泥制造業(yè)的健康發(fā)展,就必須從生產(chǎn)的材料上進行系統(tǒng)的改革和科學的調(diào)配,從材料的使用上,保證水泥的質(zhì)量。
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