如何把控原物料矿物成分含数对熟料煅烧的影响

任君艳

（新疆和静天山水泥有限责任公司，新疆 和静 841300）

在水泥生产过程中，熟料煅烧是重要的环节，采用的原物料矿物成分较好的材料，可提升熟料强度，进而提升水泥强度。对原物料矿物质成分进行分析，可有助于提升熟料煅烧性能，使水泥强度符合使用要求。

一、原料的性能测试

以硅酸盐类型水泥进行分析，该类型水泥的原料以钙质、硅质以及校正等原料为主，每个原料所对应的生产要求各不相同。硅酸盐水泥熟料中，钙质原料是重要的组成部分，其中CaO是熟料矿物的代表。对原料性能进行测试时，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物质，可避免水泥安定性受到影响。而熟料的生产和质量影响因素，是由K2O和Na2O物质影响，该物质具有一定的碱性，在水泥熟料中K2O含量应低于1.3%。在对原料进行试验时，通过XRF、XRD、不溶物以及热分析等方法，对原料的性能进行分析。

二、原料不溶物的测定

选取一线石灰石、二线石灰石、DC砂岩、黄河淤沙以及HF砂岩，对上述原料进行不溶物测定试验，分析原料中不溶物质量分数占比，发现接近SiO2含量占比。SiO2该物质具有稳定的化学性质，在原料中不溶物的主要成分以SiO2物质为主。

三、原料的XRD分析

（一）石灰石的XRD分析

通过XRD图谱对一线石灰石和二线石灰石分析进行分析发现，每种物质内CaO特征衍射峰变化可知，二线石灰石要低于一线石灰石，而MgO、SiO2衍射峰测试结果相同。

（二）砂岩的XRD分析

对HF砂岩、DC砂岩以及黄河淤沙，上述三种硅质原料进行XRD分析，SiO2衍射峰分别对应3.32、42.6、1.02，该衍射峰值证明DC砂岩衍射峰尖锐程度要低于HF砂岩，此时DC砂岩中SiO2含量是处在较低的水平，采用荧光分析法得到的分析结果是相同的。在对MgO衍射峰进行测试发现，每种硅质原料测试结果与实际情况相同。在对黄河淤沙中SiO2衍射峰进行分析时发现，衍射峰尖锐程度较高，会使原料中SiO2呈现较高的结晶程度，但是会低于DC砂岩和HF砂岩，相比于XRF分析可知，两次试验得到的结果是相同的。

（三）原料的差热分析

1.石灰石的差热分析

对原料的差热进行分析时，以石灰石为主通过热重法进行差热分析，通过热重曲线按照微分方法，绘制出热重微分曲线，可对石灰石热分解过程进行充分的分析。

在温度为787.5℃一线石灰石呈现出最大的反应速率，而在827.0℃时会完成分解。根据绘制的热重曲线可知，在804.6℃时二线石灰石呈现出最大的反应速率，在837.2℃时会完成分解。在配制生料时使用不同硅质原料进行配制，若温度在834.2℃时高硅砂岩呈现出最大的反应速率，在831.2℃时硅砂岩呈现出最大反应速率，在845.0℃时黄河淤沙呈现最大的反应速率，对不同硅质原料进行煅烧时，所需的温度不同都会影响煅烧过程。

2.石灰石对熟料煅烧及性能的影响

对石灰石进行熟料烧制过程中，该物质中氧化钙含量应在45%-48%范围内。在一线和二线石灰石中HF值规定范围内，一线CaO的含量为49.62%，二线CaO的含量为为48.60%，在对石灰石熟料进行煅烧过程中，不同品质的石灰石会影响到煅烧及其性能。

3.组成设计与配料

在原料配制中加入一线石灰石、HF砂岩、煤矸石以及粉煤等，生产出水泥熟料，此时一线石灰石HK=0.87、SM=2.6、IM=1.6。若以二线石灰石进行原料配制，将每个使用的原料进行编号，分别为B1、B2、B3、B4，若以平均石灰石进行配制时，编号分别为C1、C2、C3、C4。

四、熟料煅烧及矿物形成

（一）熟料中f-CaO的含量

将熟料放置在1450℃下环境内进行煅烧，此时熟料烧结效果聊那个号，呈青黑色的饼质物质，对不同熟料中测定f-CaO含量发现，若KH和SM值呈现上升趋势，f-CaO含量在熟料中的占比增加。以一线石灰石为例，二线石灰石中f-CaO含量较高，在二线石灰石中有较高含量的MgO物质。以平均石灰石为例，若将MgO的含量在熟料中的占比控制在低于2%时，会使液相粘度降低的同时，液相表面张力以及数量会增加，利于A矿的形成，使熟料的色泽发生变化。

（二）水泥性能

增强熟料早期强度，应提升KH和SM值，在对三组A、B、C试样进行强度对比时发现，B组强度最小，证明将一线石灰石作为钙质原料进行熟料煅烧，可使熟料的强度提升。若采用各50%的一线和二线石灰石配制熟料时，在28d养护期内熟料强度较高，此时水泥性能最为明显。使用一线石灰石配制水泥熟料，熟料中含有低于1%的MgO，此时进行熟料煅烧时，可降低煅烧温度和液相粘度，提升液相数量，使熟料的烧成以及矿物形成更加迅速。

五、硅质原料对熟料煅烧及性能的影响

以硅质原料进行熟料烧制时，分别对HF砂岩、DC砂岩以及黄河淤沙作为原料进行熟料煅烧时进行分析，同时对影响的性能因素进行研究。

（一）组成设计与配料

将平均石灰石、HF砂岩、煤矸石以及粉煤作为原料进行熟料配制，设 定KH=0.87、0.90、0.93，SM=2.6，IM=1.6， 和KH=0.90，IM=1.6，SM=2.8，将编号设定为C1-C4。若将原料配制成平均石灰石、DC砂岩、煤矸石以及粉煤时，在设定的率值下将编号设定为D1-D4。若以平均石灰石、HF砂岩、黄河淤沙以及粉煤进行熟料配制时，不同率值下设定编号为E1-E4。

（二）熟料煅烧及矿物形成，熟料中f-CaO的含量物料

将熟料进行1450℃高温煅烧，对此刻试样中f-CaO含量进行测定发现，KH和SM值增加时f-CaO含量也会提升，此次试验结果与前期试验相同。对DC砂岩配制的熟料进行煅烧，f-CaO含量会低于HF砂岩含量，而采用黄河淤沙配制熟料进行煅烧，f-CaO会明显提升，此时生料的易烧性能会降低。

熟料早期强度会随KH和SM值升高而升高，在对C1-C4试样进行试验对比后发现，C1组强度低于C2组5.69MPa，而C3高于C21.62MPa，C4高于C21.87MPa，以HF砂岩为原料进行熟料配制，在KH=0.09时，熟料早期强度会明显提升。而黄河淤沙作为原料进行熟料配制时，其中碱性物质含量提升，会增加液相粘度，同时使f-CaO吸收和C3S形成受到影响，熟料早期强度因此会大幅度下降。

六、饱和比对熟料煅烧及性能的影响

对石灰石饱和比进行分析时，由于水泥熟料中CaO含量降低，会减少饱和酸性氧化对CaO含量的需求。在熟料中KH值对原料中CaO饱和程度有明显的影响，对熟料煅烧以及性能的影响较大。

总结：

综上所述，在对熟料煅烧以及性能影响因素进行分析时发现，原物料矿物成分含量对其影响较大。在试验中对一线、二线石灰石硅质原料进行熟料配制研究发现，若以二线石灰石作为熟料原料，应提升煅烧温度可获得良好的水泥熟料。若以DC砂岩为原料进行熟料配制，应使配料率KH=0.9、SM=2.6、IM=1.6，可提升熟料性能。