煅烧制度与水泥熟料岩相结构特点综述

江斌 肖慧丽 恽进进

摘 要 采用岩相分析方法对不同煅烧熟料样品的显微结构进行系统检测和分析，归纳总结出不同煅烧温度、冷却速率和还原气氛等因素下的熟料岩相显微结构特点。

关键词 熟料;岩相;煅烧制度

引言

目前国内水泥企业对熟料质量品質的评价和管理办法主要体现在化学分析和物理性能检测上，借以控制生料和熟料的质量。水泥熟料形成的复杂性在于熟料强度不仅与熟料的化学成分有关，而且与生料的化学成分及煤质的化学组成有关，还与熟料的煅烧及冷却制度相关。原料的化学成分相同，结晶程度不同，熟料强度可能会完全不同。烧成制度相同熟料的冷却制度不同，熟料强度也会千差万别。

1正常熟料岩相结构

当生料配料合理，率值在正常范围内、熟料煅烧制度良好、窑内通风正常、反应完全、冷却速率较快时煅烧而成的水泥熟料称之为正常熟料，这种熟料宏观上表现为结构致密[1]。

2矿巢岩相结构

当生料均化效果差，生料中成分分布不均，不同的部位化学成分不同，煅烧出来的熟料岩相矿物分布不均，A矿、B矿亦出现分层排列或成对堆积的现象，此种现象表明熟料中局部率值发生变化。

当一种矿物的不规则堆积，而且在矿物颗粒之间有明显的界线，此种矿相分布特点称为矿巢。最常见的矿巢有B矿矿巢（图1，2）和游离钙矿巢（图3）。

B矿矿巢分两种：一种是原料中粗粒石英、长石形成的B矿矿巢，此种矿巢中间体少，粗大的B矿几乎紧紧连在一起（图1）;另一种矿巢中间体少，此种B矿巢往往是由于窑内粗粒煤粉不均匀沉降造成（图2）[2]。

3轻烧/急烧熟料结构

当烧成温度不足，未达到反应所需温度，这种熟料称为欠烧熟料。欠烧熟料通常在1300℃左右烧成，熟料球呈棕色或黑色。欠烧的主因是煤发热量低或来料不均，物料所得热量少。欠烧熟料的外观：熟料颗粒细小、粉尘多，疏松易碎、无光泽、立升重低、化学分析结果显示游离氧化钙高于正常值;熟料的岩相结构A矿含量少、晶形呈无定形且晶体颗粒细小（图4），B矿大多为γ-C2S，中间体少，同时熟料矿物保持了固相反应的特征，熟料中孔洞大而多，形态不规则[3]。

急烧熟料是指烧成时间不足的熟料。物料在烧成带停留时间短，料球内层欠烧，外层煅烧正常。

4还原料岩相结构

回转窑正常煅烧应是空气略过量，若窑内O2不足，燃料燃烧不完全产生CO形成还原气氛，若熟料中留有碳粒，则这部分热量就全部损失。还原气氛烧成，窑内热力强度低，高价态的过渡型元素氧化物被还原成低价的，产生各色熟料，如黄心料和绿心料。当还原气氛严重，Fe3+被还原成Fe2+，造成固溶分离，会使B矿裂解成手指状和树叶状等（图5、图6）。同时窑皮中液相提早出现黏度降低，回转窑后结圈长大。后结圈使窑内通风不良，还原气氛加重，破坏窑内的正常煅烧。

5慢冷熟料岩相结构

正常急冷熟料的岩相结构是矿物轮廓清晰，表面光洁（见图7）。当熟料冷却速率慢时，A矿分解出B矿。而分解出来的B矿呈小圆粒状，分布在A矿的周边，形如花环，故称之为花环状结构（图8）。A矿分解，其边棱不再平整，已有残缺，更有甚者呈港湾状。另一种慢冷引起的显微结构特点是，C3A晶体呈现出不规则的片状。

6高碱熟料岩相结构

熟料中碱主要是K2O和Na2O等碱金属氧化物，以K2O为例，当熟料中K2O含量较高时，C2S中1/24CaO被K2O所替代形成钾硅酸钙。钾硅酸钙外貌和B矿很像，结晶呈不规则颗粒状，有时呈圆形其上并有交叉双晶纹，经常和小颗粒的β-C2S共生（图9），类似于鱼骨状树叶状。

7结束语

在煅烧过程中，温度、液相量、生料细度和均匀性，原材料悬浮度，通风，生料组分性质，矿化剂对熟料的产量和品质有很大的影响，熟料急冷是提高熟料质量的重要途径，必须采取有效的措施提稿熟料冷却程度，通过使用先进的生产方法，充分利用窑余热，减少燃料的不完全燃烧，减少燃料消耗煅烧过程，保护资源。

参考文献

[1] 邵国有.硅酸盐岩相学[M].武汉：武汉理工大学出版社，1991：12.

[2] 陈子国，王建平，张新霞，等.岩相分析对水泥熟料生产的指导作用[J].分析与检验/技术，2014，（8）：19-21.

[3] 康洁琼，朱其川，吴小意.岩相分析在水泥质量改进中的应用[J].技术/工艺，2013，（5）：98-104.