煅燒制度與水泥熟料巖相結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜述

江斌 肖慧麗 惲進(jìn)進(jìn)

摘 要 采用巖相分析方法對不同煅燒熟料樣品的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)檢測和分析，歸納總結(jié)出不同煅燒溫度、冷卻速率和還原氣氛等因素下的熟料巖相顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 熟料;巖相;煅燒制度

引言

目前國內(nèi)水泥企業(yè)對熟料質(zhì)量品質(zhì)的評價和管理辦法主要體現(xiàn)在化學(xué)分析和物理性能檢測上，借以控制生料和熟料的質(zhì)量。水泥熟料形成的復(fù)雜性在于熟料強(qiáng)度不僅與熟料的化學(xué)成分有關(guān)，而且與生料的化學(xué)成分及煤質(zhì)的化學(xué)組成有關(guān)，還與熟料的煅燒及冷卻制度相關(guān)。原料的化學(xué)成分相同，結(jié)晶程度不同，熟料強(qiáng)度可能會完全不同。燒成制度相同熟料的冷卻制度不同，熟料強(qiáng)度也會千差萬別。

1正常熟料巖相結(jié)構(gòu)

當(dāng)生料配料合理，率值在正常范圍內(nèi)、熟料煅燒制度良好、窯內(nèi)通風(fēng)正常、反應(yīng)完全、冷卻速率較快時煅燒而成的水泥熟料稱之為正常熟料，這種熟料宏觀上表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)致密[1]。

2礦巢巖相結(jié)構(gòu)

當(dāng)生料均化效果差，生料中成分分布不均，不同的部位化學(xué)成分不同，煅燒出來的熟料巖相礦物分布不均，A礦、B礦亦出現(xiàn)分層排列或成對堆積的現(xiàn)象，此種現(xiàn)象表明熟料中局部率值發(fā)生變化。

當(dāng)一種礦物的不規(guī)則堆積，而且在礦物顆粒之間有明顯的界線，此種礦相分布特點(diǎn)稱為礦巢。最常見的礦巢有B礦礦巢（圖1，2）和游離鈣礦巢（圖3）。

B礦礦巢分兩種：一種是原料中粗粒石英、長石形成的B礦礦巢，此種礦巢中間體少，粗大的B礦幾乎緊緊連在一起（圖1）;另一種礦巢中間體少，此種B礦巢往往是由于窯內(nèi)粗粒煤粉不均勻沉降造成（圖2）[2]。

3輕燒/急燒熟料結(jié)構(gòu)

當(dāng)燒成溫度不足，未達(dá)到反應(yīng)所需溫度，這種熟料稱為欠燒熟料。欠燒熟料通常在1300℃左右燒成，熟料球呈棕色或黑色。欠燒的主因是煤發(fā)熱量低或來料不均，物料所得熱量少。欠燒熟料的外觀：熟料顆粒細(xì)小、粉塵多，疏松易碎、無光澤、立升重低、化學(xué)分析結(jié)果顯示游離氧化鈣高于正常值;熟料的巖相結(jié)構(gòu)A礦含量少、晶形呈無定形且晶體顆粒細(xì)?。▓D4），B礦大多為γ-C2S，中間體少，同時熟料礦物保持了固相反應(yīng)的特征，熟料中孔洞大而多，形態(tài)不規(guī)則[3]。

急燒熟料是指燒成時間不足的熟料。物料在燒成帶停留時間短，料球內(nèi)層欠燒，外層煅燒正常。

4還原料巖相結(jié)構(gòu)

回轉(zhuǎn)窯正常煅燒應(yīng)是空氣略過量，若窯內(nèi)O2不足，燃料燃燒不完全產(chǎn)生CO形成還原氣氛，若熟料中留有碳粒，則這部分熱量就全部損失。還原氣氛燒成，窯內(nèi)熱力強(qiáng)度低，高價態(tài)的過渡型元素氧化物被還原成低價的，產(chǎn)生各色熟料，如黃心料和綠心料。當(dāng)還原氣氛嚴(yán)重，F(xiàn)e3+被還原成Fe2+，造成固溶分離，會使B礦裂解成手指狀和樹葉狀等（圖5、圖6）。同時窯皮中液相提早出現(xiàn)黏度降低，回轉(zhuǎn)窯后結(jié)圈長大。后結(jié)圈使窯內(nèi)通風(fēng)不良，還原氣氛加重，破壞窯內(nèi)的正常煅燒。

5慢冷熟料巖相結(jié)構(gòu)

正常急冷熟料的巖相結(jié)構(gòu)是礦物輪廓清晰，表面光潔（見圖7）。當(dāng)熟料冷卻速率慢時，A礦分解出B礦。而分解出來的B礦呈小圓粒狀，分布在A礦的周邊，形如花環(huán)，故稱之為花環(huán)狀結(jié)構(gòu)（圖8）。A礦分解，其邊棱不再平整，已有殘缺，更有甚者呈港灣狀。另一種慢冷引起的顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，C3A晶體呈現(xiàn)出不規(guī)則的片狀。

6高堿熟料巖相結(jié)構(gòu)

熟料中堿主要是K2O和Na2O等堿金屬氧化物，以K2O為例，當(dāng)熟料中K2O含量較高時，C2S中1/24CaO被K2O所替代形成鉀硅酸鈣。鉀硅酸鈣外貌和B礦很像，結(jié)晶呈不規(guī)則顆粒狀，有時呈圓形其上并有交叉雙晶紋，經(jīng)常和小顆粒的β-C2S共生（圖9），類似于魚骨狀樹葉狀。

7結(jié)束語

在煅燒過程中，溫度、液相量、生料細(xì)度和均勻性，原材料懸浮度，通風(fēng)，生料組分性質(zhì)，礦化劑對熟料的產(chǎn)量和品質(zhì)有很大的影響，熟料急冷是提高熟料質(zhì)量的重要途徑，必須采取有效的措施提稿熟料冷卻程度，通過使用先進(jìn)的生產(chǎn)方法，充分利用窯余熱，減少燃料的不完全燃燒，減少燃料消耗煅燒過程，保護(hù)資源。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵國有.硅酸鹽巖相學(xué)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，1991：12.

[2] 陳子國，王建平，張新霞，等.巖相分析對水泥熟料生產(chǎn)的指導(dǎo)作用[J].分析與檢驗/技術(shù)，2014，（8）：19-21.

[3] 康潔瓊，朱其川，吳小意.巖相分析在水泥質(zhì)量改進(jìn)中的應(yīng)用[J].技術(shù)/工藝，2013，（5）：98-104.