如何把控原物料礦物成分含數對熟料煅燒的影響

任君艷

（新疆和靜天山水泥有限責任公司，新疆 和靜 841300）

在水泥生產過程中，熟料煅燒是重要的環節，采用的原物料礦物成分較好的材料，可提升熟料強度，進而提升水泥強度。對原物料礦物質成分進行分析，可有助于提升熟料煅燒性能，使水泥強度符合使用要求。

一、原料的性能測試

以硅酸鹽類型水泥進行分析，該類型水泥的原料以鈣質、硅質以及校正等原料為主，每個原料所對應的生產要求各不相同。硅酸鹽水泥熟料中，鈣質原料是重要的組成部分，其中CaO是熟料礦物的代表。對原料性能進行測試時，原料的性能包括安定性、不溶物等，在水泥熟料中加入含量小于3%的MgO物質，可避免水泥安定性受到影響。而熟料的生產和質量影響因素，是由K2O和Na2O物質影響，該物質具有一定的堿性，在水泥熟料中K2O含量應低于1.3%。在對原料進行試驗時，通過XRF、XRD、不溶物以及熱分析等方法，對原料的性能進行分析。

二、原料不溶物的測定

選取一線石灰石、二線石灰石、DC砂巖、黃河淤沙以及HF砂巖，對上述原料進行不溶物測定試驗，分析原料中不溶物質量分數占比，發現接近SiO2含量占比。SiO2該物質具有穩定的化學性質，在原料中不溶物的主要成分以SiO2物質為主。

三、原料的XRD分析

（一）石灰石的XRD分析

通過XRD圖譜對一線石灰石和二線石灰石分析進行分析發現，每種物質內CaO特征衍射峰變化可知，二線石灰石要低于一線石灰石，而MgO、SiO2衍射峰測試結果相同。

（二）砂巖的XRD分析

對HF砂巖、DC砂巖以及黃河淤沙，上述三種硅質原料進行XRD分析，SiO2衍射峰分別對應3.32、42.6、1.02，該衍射峰值證明DC砂巖衍射峰尖銳程度要低于HF砂巖，此時DC砂巖中SiO2含量是處在較低的水平，采用熒光分析法得到的分析結果是相同的。在對MgO衍射峰進行測試發現，每種硅質原料測試結果與實際情況相同。在對黃河淤沙中SiO2衍射峰進行分析時發現，衍射峰尖銳程度較高，會使原料中SiO2呈現較高的結晶程度，但是會低于DC砂巖和HF砂巖，相比于XRF分析可知，兩次試驗得到的結果是相同的。

（三）原料的差熱分析

1.石灰石的差熱分析

對原料的差熱進行分析時，以石灰石為主通過熱重法進行差熱分析，通過熱重曲線按照微分方法，繪制出熱重微分曲線，可對石灰石熱分解過程進行充分的分析。

在溫度為787.5℃一線石灰石呈現出最大的反應速率，而在827.0℃時會完成分解。根據繪制的熱重曲線可知，在804.6℃時二線石灰石呈現出最大的反應速率，在837.2℃時會完成分解。在配制生料時使用不同硅質原料進行配制，若溫度在834.2℃時高硅砂巖呈現出最大的反應速率，在831.2℃時硅砂巖呈現出最大反應速率，在845.0℃時黃河淤沙呈現最大的反應速率，對不同硅質原料進行煅燒時，所需的溫度不同都會影響煅燒過程。

2.石灰石對熟料煅燒及性能的影響

對石灰石進行熟料燒制過程中，該物質中氧化鈣含量應在45%-48%范圍內。在一線和二線石灰石中HF值規定范圍內，一線CaO的含量為49.62%，二線CaO的含量為為48.60%，在對石灰石熟料進行煅燒過程中，不同品質的石灰石會影響到煅燒及其性能。

3.組成設計與配料

在原料配制中加入一線石灰石、HF砂巖、煤矸石以及粉煤等，生產出水泥熟料，此時一線石灰石HK=0.87、SM=2.6、IM=1.6。若以二線石灰石進行原料配制，將每個使用的原料進行編號，分別為B1、B2、B3、B4，若以平均石灰石進行配制時，編號分別為C1、C2、C3、C4。

四、熟料煅燒及礦物形成

（一）熟料中f-CaO的含量

將熟料放置在1450℃下環境內進行煅燒，此時熟料燒結效果聊那個號，呈青黑色的餅質物質，對不同熟料中測定f-CaO含量發現，若KH和SM值呈現上升趨勢，f-CaO含量在熟料中的占比增加。以一線石灰石為例，二線石灰石中f-CaO含量較高，在二線石灰石中有較高含量的MgO物質。以平均石灰石為例，若將MgO的含量在熟料中的占比控制在低于2%時，會使液相粘度降低的同時，液相表面張力以及數量會增加，利于A礦的形成，使熟料的色澤發生變化。

（二）水泥性能

增強熟料早期強度，應提升KH和SM值，在對三組A、B、C試樣進行強度對比時發現，B組強度最小，證明將一線石灰石作為鈣質原料進行熟料煅燒，可使熟料的強度提升。若采用各50%的一線和二線石灰石配制熟料時，在28d養護期內熟料強度較高，此時水泥性能最為明顯。使用一線石灰石配制水泥熟料，熟料中含有低于1%的MgO，此時進行熟料煅燒時，可降低煅燒溫度和液相粘度，提升液相數量，使熟料的燒成以及礦物形成更加迅速。

五、硅質原料對熟料煅燒及性能的影響

以硅質原料進行熟料燒制時，分別對HF砂巖、DC砂巖以及黃河淤沙作為原料進行熟料煅燒時進行分析，同時對影響的性能因素進行研究。

（一）組成設計與配料

將平均石灰石、HF砂巖、煤矸石以及粉煤作為原料進行熟料配制，設 定KH=0.87、0.90、0.93，SM=2.6，IM=1.6， 和KH=0.90，IM=1.6，SM=2.8，將編號設定為C1-C4。若將原料配制成平均石灰石、DC砂巖、煤矸石以及粉煤時，在設定的率值下將編號設定為D1-D4。若以平均石灰石、HF砂巖、黃河淤沙以及粉煤進行熟料配制時，不同率值下設定編號為E1-E4。

（二）熟料煅燒及礦物形成，熟料中f-CaO的含量物料

將熟料進行1450℃高溫煅燒，對此刻試樣中f-CaO含量進行測定發現，KH和SM值增加時f-CaO含量也會提升，此次試驗結果與前期試驗相同。對DC砂巖配制的熟料進行煅燒，f-CaO含量會低于HF砂巖含量，而采用黃河淤沙配制熟料進行煅燒，f-CaO會明顯提升，此時生料的易燒性能會降低。

熟料早期強度會隨KH和SM值升高而升高，在對C1-C4試樣進行試驗對比后發現，C1組強度低于C2組5.69MPa，而C3高于C21.62MPa，C4高于C21.87MPa，以HF砂巖為原料進行熟料配制，在KH=0.09時，熟料早期強度會明顯提升。而黃河淤沙作為原料進行熟料配制時，其中堿性物質含量提升，會增加液相粘度，同時使f-CaO吸收和C3S形成受到影響，熟料早期強度因此會大幅度下降。

六、飽和比對熟料煅燒及性能的影響

對石灰石飽和比進行分析時，由于水泥熟料中CaO含量降低，會減少飽和酸性氧化對CaO含量的需求。在熟料中KH值對原料中CaO飽和程度有明顯的影響，對熟料煅燒以及性能的影響較大。

總結：

綜上所述，在對熟料煅燒以及性能影響因素進行分析時發現，原物料礦物成分含量對其影響較大。在試驗中對一線、二線石灰石硅質原料進行熟料配制研究發現，若以二線石灰石作為熟料原料，應提升煅燒溫度可獲得良好的水泥熟料。若以DC砂巖為原料進行熟料配制，應使配料率KH=0.9、SM=2.6、IM=1.6，可提升熟料性能。