水泥生料易燒性與熟料煅燒效率的相關性研究

黃慶鋒

（華潤水泥（封開）有限公司，廣東 肇慶 526500）

熟料煅燒是水泥生產過程中最為重要的換機額，同時也是保障水泥質量以及生產產量的重要途徑，這樣的方式能夠降低生產水泥時所消耗的資源，有效提升水泥企業的經濟效益。而若想達到上述目的，不僅要積極引入先進的水泥生產技術，還要對水泥生產原料的質量進行有效的管理與控制。水泥生產質量主要涉及以下幾方面內容，一是生料的易燒性；二是生料的均勻性；三是生料的細度，上述幾方面中水泥的易燒性會在很大程度上影響水泥熟料的煅燒效果，進而影響水泥的生產數量。

1 生料的易燒性基本概念

在生產水泥的過程中，原材料自身的性質以及物質構成等因素會在一定程度上影響原材料的燃燒效率以及燃燒速度，例如物質顆粒以及化學成分等等，同時原材料的燃燒質量也會對水泥生產數量以及熟料質量等造成較大的影響。通常情況下水泥生料的的易燒性若是較好，在生產的過程中所需溫度較低，反之則需要較高的煅燒溫度。水泥生料易燒性的檢測方法通常可以借助灼燒的方式進行，分析材料中氧化鈣的含量以此對水泥生料易燒性進行有效的判定[1]。若水泥原材料中氧化鈣的含量較高，表明水泥生料的易燒性較低，反之則表明水泥生料的易燒性較高。

2 影響生料易燒性的因素分析

從水泥原材料的灼燒角度分析，水泥生料的易燒性常常會受到多種因素的影響和限制，其中對水泥生料易燒性影響最為直接的便是礦物組成，化學組成和顆粒組成三方面因素，而煅燒溫度以及原材料數量等因素對水泥原材料的影響是在生產的過程中受外在因素影響而產生的。

在原來的分析中相關研究人員僅僅發現了原材料的化學組成和熟料的相液組成兩方面因素，卻在一定程度上忽視了水泥生料的礦物質組成和顆粒組成因素。在不斷的試驗和分析中相關研究人員逐漸發現，材料的礦物質組成和顆粒組成兩方面因素也會對水泥原材料的材料的易燒性造成較大程度的影響和限制。從反應動力學角度分析，在水泥材料的眾多影響因素中原材料的礦物質組成與其他影響因素相比較，其對水泥生料的易燒性影響最為嚴重，究其根本原因在于水泥生料中含有的碳酸鹽類型以及晶體質量等內在因素影響和制約的。水泥生料在煅燒的過程中，原材料內部含有的碳酸鈣會在溫度的影響下逐漸分解，而分解的速度以及效率等則是取決于材料內部此種物質的密度以及規則程度。若是規則程度相對較小，分解出的物質密度便會相對較小，氧化反應也會越發強烈，水泥熟料的易燒性也會有所增強[2]。

水泥原材料在恒定溫度下不同物質的碳酸鹽分解效率也存在較大的差異性，按照分解效率由高到低進行排列，分別是方解石、白云石以及鐵白云石。而不同性質的黏土礦物質和碳酸鈣的反應能力也天差地別，按照反應能力由高到低的順序排列分別是高齡石、伊利石以及白云母。一般情況下大部分土質原材料中均含有較多的二氧化硅物質，在煅燒的過程中能夠與氧化鈣物質發生化學反應，而不同性質礦石中由于二氧化硅含量有所不同，因此與氧化鈣產生的化學反應也存在較大的差別，按照二氧化硅的反應能力由高到低進行排列，分別是玻璃礦渣、黏土礦物質以及云母[3]。

3 主要原料

水泥在生產的過程中，其煅燒效果以及生產中能源的消耗情況會受到原材料的影響和制約，并且在水泥生料煅燒的過程中，各種外在因素和內在因素也會對反應變化以及煅燒效果等產生較大的影響，其中影響最大的便是水泥原材料的物理性質，會影響煅燒過程中原材料的反應變化，進而影響水泥的生產質量。現階段，用于水泥生產過程中的原材料分為以下幾種。

一是石灰質原料，此種原料中包含了一定數量的白云石、粘土以及燧石等雜質，并對水泥生產造成一定的影響，妨礙原料的化學反應以及水泥的煅燒效果。另外石灰石中含有的方解石，此類物質的形態以及結構等也會對水泥熟料的煅燒效果等產生一定的影響。基于此，相關工作人員應當對水泥材料的性質以及結構等因素進行嚴格的檢驗和控制，最大限度地提升熟料的生產質量。

二是粘土質原料[4]。這部分材料是水泥生產過程中最為主要的原材料之一，其主要構成成分包括風化分解之后的花崗巖以及玄武巖。在水泥實際生產過程中，相關工作人員應當對粘土質原材料的含砂量以及性質特點等因素進行分析，保障煅燒的質量和效果。

三是相關的校正原料等。在水泥生產過程中主要應用的石英砂材料最為校正材料，以此有效提升水泥生產的質量以及效果。通常情況下用于校正作用的原料分為以下幾種，分別是鐵礦石、鋁土礦以及高嶺土，其中鐵礦石主要適用于水泥原料鐵物質含量相對較少時比較適用[5]。

4 實驗和比較

4.1 實驗方案的設計

為了加強和明確水泥生料的易燒性以及熟料煅燒效率之間的相關性，相關工作人員可以設計兩組實驗，通過對比不同成分的實驗結果，來了解兩者之間存在什么樣的相關性聯系。在確定成分比例方面，可以將煅燒原料成分保持一致性，但是可以將鋁質校正原料以及高嶺土的比例稍加進行變動，通過水泥生產數量以及相關數據信息來確定其對最終生產結果的影響。與此同時，為了防止回轉窯熱效率對兩組實驗結果精確性的影響，在實驗的過程中，相關研究人員可以采用天然氣作為媒介對水泥原材料進行煅燒。在此過程中，水泥熟料的成分也會對水泥易燒性造成較大的影響，基于此，相關研究人員應當對不同的實驗率值等因素進行合理的把控，保障不同實驗的率值基本相等，最大限度地防止水泥熟料成分對其易燒性造成較大的制約[6]。

4.2 易燒性比較

通過實驗數據信息比較可以得知，鋁土礦生料在實際煅燒的過程中，其所含有的游離氧化鈣含量處于不斷減少的狀態，通過研究人員對實驗中對這一成分在不同溫度下的變化趨勢進行分析和研究可以得知，鋁土礦生料在1200℃左右溫度下其含有的游離氧化鈣物質含量相對較少，而另外一個實驗中的高嶺土生料在1400℃左右的溫度下其含有的游離氧化鈣物質含量相對較少。上述兩組實驗數據信息的對比可以發現，高嶺土生料在實際煅燒的過程中發生了化學反應，在煅燒過程中比鋁土礦生料消耗了更多的游離氧化鈣物質，有效提升了水泥生料的煅燒效果，從上述實驗中可以得知，含有高嶺土校正原料的生料更適用與水泥材料的煅燒生產，能夠有效提升煅燒效果，保障水泥產品的質量和產量[7]。

與此同時，除了校正材料之外，在水泥實際生產過程中其易燒性也會被石英砂物質的含量所影響，因此，在開展實驗操作的過程中，高嶺土生料中所含有的石英砂物質與鋁土礦生料相比較，數量更少。而石英砂物質中硅的主要表現形式便是石英，在煅燒過程中會與高嶺土中的其他性質材料發生化學反應，在一定程度上影響了硅的分解溫度，導致石英砂物質在較低的溫度下便開始出現分解反應，極大地增強了水泥生料的易燒性[8]。

4.3 煅燒效率對比

在對比來兩組實驗的煅燒效率時，研究人員應對水泥的實際生產過程進行細致的探究，在同一時間段內，水泥生產廠家可以設計兩套生產方案進行生產操作，其中一組使用鋁土礦作為生產材料，另外一組使用高嶺土作為主要生產材料，并對生產效率以及能源消耗等情況進行細致的分析與對比，以此判斷生料易燒性和熟料煅燒效率之間的相關性。經過實驗數據信息對比可以發現，兩組設計方案所生產的水泥生產的質量均符合國家相關標準要求，并且使用高嶺土作為生產材料的一組中，生產效率以及回轉窯的生產能力均得到了不同程度的增強。而高嶺土材料中石英砂物質的含量與另外一組相比較相對較少，其含量減少了約2.4%，有效提升了生料的易燒性。因此，綜合實驗數據結果分析可以得知，將高嶺土作為主要材料進行煅燒不僅能夠有效提升生料的易燒性以及熟料的煅燒效率，海恩能夠大幅度提升水泥產品的生產數量，滿足經濟市場中對水泥產品的用量需求，能夠大幅度降低生產過程中各種能源的損耗情況。在本組實驗中，高嶺土作為主要生產材料的一組中回轉爐熟料消耗情況約為每噸熟料27kwh，而鋁土礦生料消耗數量則為30kwh，因此，有效大幅度降低了對天然氣能源的消耗數量，有利于保護生態環境，促進水泥產業的有序發展。基于此，在日后的水泥生產過程中，天然氣以他能源以及石英砂的消耗數量將會有所減少，而石英砂數量的大幅度降低能夠有效提升煅燒效率，將生產中的能源消耗控制在合理的范圍之內，堅持走綠色、環保的發展之路。與此同時，石英砂物質數量的降低還能大幅度降低物質分解的反應溫度，增加回轉窯中的耐火材料的燃燒時間，提升了回轉爐的耐磨損程度，有效提升了生產的穩定性與安全性[9]。

5 在水泥生產過程當中改善水泥生料易燒性的具體方法

利用礦化劑改善生料的易燒性。

在以往的水泥生產過程中，水泥生料的易燒性的衡量標準實際上是就是原料中的硫化碳和石灰飽和度的液相量的對比值，兩者之間的比值越小，水泥生料便具有較強的易燒性，反之，比值越大，水泥生料的易燒性越差。并且通過對我國各地區水泥生產廠家進行深入地調查和研究可以發現，各個水泥生產廠家所使用的生產原料以及生產技術均存在較大的差異性，但是將生產原料與礦化劑進行有效融合，均能夠提升水泥生料的易燒性。除此之外，煅燒過后的水泥原料中的氧化鈣物質含量與之前相比也大大降低。這種化學藥劑的使用對于水泥生產廠家來說，不僅能夠大幅度降低生產投入成本，還能有效提升水泥生產質量，提升水泥生產廠家在社會中的形象，并獲得較大的經濟效益和社會效益。另外，將礦化劑投入到水泥生產過程中，還能大幅度提升煅燒的反速率，縮短水泥生料的反應時間，極大地提升了回轉窯的生產效率，這對于水泥生產廠家來說是極為有利的。

6 結語

綜上所述，在對水泥生料易燒性與熟料煅燒效率的相關性研究中不難發現，上述兩種因素都會對水泥產品的質量以及產量等造成不同程度的影響，因此設計兩種生產方案，選擇兩種不同類型的生料作為水泥生產的主要材料，經過對比實驗數據信息可以發現，在生產中生料的校正原料種類會對生料的易燒性以及熟料的煅燒效率造成較大的影響，而將高嶺土作為主要的校正材料不僅能夠有效降低能源的消耗，提升煅燒效率，還能保障水泥產品的質量。同時，為了提升水泥生料的易燒性，還可以借助礦化劑，將其應用于實際生產中，能夠提升水泥生料的易燒性，降低原料中氧化鈣物質含量，大幅度水泥生產廠家的生產投入成本，有效提升水泥生產質量，促進水泥生產廠家有序發展。