f-CaO對熟料安定性影響的“臨界區(qū)域”

1　“臨界區(qū)域”的界線確定

　　
1.1　建立熟料安定性與fCaO對應(yīng)表
　　

筆者以本廠1998年3、4月兩臺立窯的熟料化學(xué)分析和物理檢驗原始記錄為依據(jù)，將相關(guān)的數(shù)據(jù)匯總整理成熟料安定性與fCaO對應(yīng)表，見表1。

注：1.“√”表示安定性合格；“×”表示安定性不合格。2.“A”為1號窯；“2A”為2號窯，兩窯配料及煅燒方法相同。

1.2　繪制熟料安定性與fCaO對應(yīng)圖
　　

以橫軸表示fCaO，以縱軸表示安定性是否合格，以每一編號的熟料fCaO為橫坐標(biāo)，如果其安定性合格則對應(yīng)點標(biāo)繪在Ⅰ區(qū)(縱坐標(biāo))內(nèi)，用符號“°”表示；如果其安定性不合格則對應(yīng)點標(biāo)繪在Ⅱ區(qū)(縱坐標(biāo))內(nèi)，用符號“·”表示。將對應(yīng)表中每一編號熟料的各自對應(yīng)點標(biāo)繪在圖中(注意:同一fCaO含量(橫坐標(biāo))的安定性對應(yīng)點在標(biāo)繪時不能重合)，見圖1。

圖1　熟料安定性與fCaO對應(yīng)示意圖

1.3　根據(jù)對應(yīng)圖確定“臨界區(qū)域”
　　

從圖1可以看出:
　　

1)當(dāng)fCaO<2.20%時，熟料的安定性絕大多數(shù)是合格的。按圖中該區(qū)域的點數(shù)計算，合格數(shù)占總數(shù)的百分比為49/52×100%=94.2%。
　　

2)當(dāng)fCaO>2.60%時，熟料安定性絕大多數(shù)是不合格的。按圖中該區(qū)域的點數(shù)計算，不合格數(shù)占總數(shù)的百分比為42/46×100%=91.3%。
　　

3)當(dāng)2.20%≤fCaO≤2.60%時(即圖中陰影部分)，圖中該區(qū)域合格數(shù)與不合格數(shù)之比為12/12，各占50%。當(dāng)熟料fCaO處于該區(qū)域中時，熟料的安定性可能合格，也可能不合格。很顯然，按上圖結(jié)果其“臨界區(qū)域”即為2.20%～2.60%。
　　

4)從全圖來看，熟料fCaO從較低逐步升高到2.40%附近時，熟料安定性由合格轉(zhuǎn)為可能合格、可能不合格的“臨界狀態(tài)”，繼續(xù)升高則轉(zhuǎn)為不合格。

1.4　“臨界區(qū)域”的基本特性
　　

通過以上的分析，我們可以得知“臨界區(qū)域”應(yīng)具有這樣的基本特性:即fCaO含量在“臨界區(qū)域”內(nèi)時熟料安定性合格(或不合格)的概率各占50%左右。fCaO含量在“臨界區(qū)域”的左(右)邊時，熟料安定性合格(不合格)的概率相對較大，并且離“臨界區(qū)域”越遠(yuǎn)，則熟料安定性合格(不合格)的概率越大。

2　“臨界區(qū)域”的成因解釋

　　在進行安定性試驗的試餅體內(nèi)，隨著水化作用的進行以及在試餅沸煮過程中產(chǎn)生兩種相反作用的力。一種是由fCaO、MgO等物質(zhì)與水反應(yīng)產(chǎn)生的體積膨脹力，它對試餅起破壞作用。這種力在MgO等其它因素保持穩(wěn)定時，隨著fCaO的增高而增大。另一種起相反作用的力則是試餅體內(nèi)熟料礦物水化并凝結(jié)硬化而產(chǎn)生的維持試餅完整的粘結(jié)力。這種力在熟料礦物組成及其它條件(如煅燒等)保持穩(wěn)定時是基本不變的。當(dāng)試餅體內(nèi)的膨脹力小于粘結(jié)力時，沸煮后試餅是完好的；反之，沸煮后試餅則會被破壞。而當(dāng)這兩種對試餅起相反作用的力彼此相當(dāng)時，試餅即處于可能是完好，也可能是被破壞的“臨界狀態(tài)”。換句話說，也就是熟料安定性處于可能合格也可能不合格的“臨界狀態(tài)”。對應(yīng)于這種“臨界狀態(tài)”就產(chǎn)生了fCaO對熟料安定性影響的“臨界區(qū)域”。

3　確定“臨界區(qū)域”應(yīng)注意的問題

　　需要特別說明的是，“臨界區(qū)域”是相對的，有條件的，而不是絕對的。在用前面所述方法來確定“臨界區(qū)域”時應(yīng)當(dāng)注意以下幾點。
　　

1)對熟料安定性具有一定影響的其它因素，如熟料中的MgO、SO₃等必須保持穩(wěn)定。
　　

2)“臨界區(qū)域”的寬度原則上要求盡可能的小。但有的時候區(qū)域的界線并不十分明顯，這就需要更多的“點”來進一步確定。而當(dāng)fCaO較低(高)、安定性合格率較高(低)時，大部分的“點”會比較集中地落在待確定的“臨界區(qū)域”的左(右)側(cè)，Ⅰ(Ⅱ)區(qū)內(nèi)，這時“臨界區(qū)域”的界線就比較難以確定了。但這并不能說明“臨界區(qū)域”不存在。
　　

3)由于其它某個不確定因素的特別影響，不排除在“臨界區(qū)域”的左(右)邊出現(xiàn)極少數(shù)不合格(合格)的“點”的可能性(見對應(yīng)圖)。但這極少數(shù)例外的“點”不應(yīng)成為確定“臨界區(qū)域”的影響因素。
　　

4)對于不同的生產(chǎn)廠，由于熟料安定性影響因素存在一定的差異，因而其“臨界區(qū)域”也會有所差異。另外對于同一生產(chǎn)廠在不同時期、不同生產(chǎn)條件下的“臨界區(qū)域”也不盡相同。fCaO和安定性的檢測結(jié)果比較連續(xù)地，并且逐步增多地出現(xiàn)與已確定的“臨界區(qū)域”不符合(即已確定的“臨界區(qū)域”的左(右)邊比較連續(xù)地，并且逐步增多地出現(xiàn)不合格(合格)的“點”)的情況時，則說明由于某些影響因素的變化導(dǎo)致“臨界區(qū)域”的界線產(chǎn)生了變化。這時應(yīng)該剔除離現(xiàn)在時間較遠(yuǎn)的部分“點”，再加上近期的數(shù)據(jù)和結(jié)果(包括與前期已確定的“臨界區(qū)域”不符合的“點”)來重新確定“臨界區(qū)域”的界線。

4　“臨界區(qū)域”的應(yīng)用意義

　　熟料安定性合格率是衡量熟料質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。相對于回轉(zhuǎn)窯而言，由于立窯煅燒方法的缺陷以及其它工藝條件的影響，立窯熟料的安定性合格率普遍較低。因此立窯的熟料生產(chǎn)與質(zhì)量控制難度更大。因此運用“臨界區(qū)域”的基本原理對于立窯熟料安定性的控制具有一定的指導(dǎo)作用。
　　

1)與生產(chǎn)過程同步繪制熟料安定性與fCaO的對應(yīng)圖，確定其“臨界區(qū)域”(并及時掌握其變化)基本的原則和思路是:盡量控制fCaO不超出“臨界區(qū)域”(最好不超過其下限)。這樣可獲得較高的熟料安定性合格率。而fCaO也不致過于偏高，將兩者控制得恰到好處。只要安定性合格率能夠達(dá)到較高水平，fCaO能高則高，沒有必要過分追求低fCaO以獲得安定性的高合格率(因為要求fCaO越低，其生產(chǎn)控制的難度越大)。
　　

2)在“臨界區(qū)域”產(chǎn)生一定的變化時，就要對熟料fCaO的控制目標(biāo)進行必要的調(diào)整。如果區(qū)域界線向左移動，則說明當(dāng)前的fCaO水平下熟料安定性合格率較低，應(yīng)從嚴(yán)控制fCaO；如果區(qū)域界線向右移動，則說明當(dāng)前的fCaO水平下安定性合格率很高，可適當(dāng)放寬fCaO的控制。同時根據(jù)區(qū)域界線的變化(位移)量亦可得到fCaO控制目標(biāo)的參考調(diào)整量。