水泥生料易烧性与熟料煅烧效率研究

褚国涛

摘    要：水泥是当前建筑工程施工以及工业生产中使用较多的一种材料，因此，当前工程建设对水泥的需求量不断提升。在水泥的生产过程中，生料的易烧性以及熟料的煅烧效率对于水泥生产效率有着极大的影响，应当受到重视。本文结合实验数据，对于水泥生产中生料的易烧性和熟料的煅烧效率进行了分析。

关键词：水泥生产;生料易烧性;熟料煅烧效率

1  引言

在水泥的加工过程中，生产人员需要对生料进行加工，并采用煅烧对物料进行处理。在生产中，衡量生料易烧性的主要依据是生产中最终产品的转化效率。熟料的成分较为复杂，在熟料的煅烧中，生产人员要完成对生料的预热、生料的煅烧以及熟料的冷却输送，煅烧效率会受到生产系统热效率的影响。分析生料的易烧性和熟料的煅烧效率有助于生产人员发现生产工序中存在的不足，可以有效的优化生产流程，提升水泥的生产量，满足当前工程建设需求。

2  主要原料

在水泥的生產中，生料的原材料会影响熟料的煅烧效率以及生产能耗。在生料的短少过程中，其反应过程以及生产效率会受到多种因素的影响，影响最大的因素就是原料的物理特性，其直接影响生料在高温之下的反应活性，进而影响水泥生产速率。在当前的水泥生产中，主要的材料包括石灰质原料、粘土质原料以及相应的一些校正原料。

石灰质原料中一般包含白云石、粘土以及燧石等杂质，燧石在生产过程中不易发生化学反应，对于生产过程中生料的化学反应活跃度有着较大的影响。燧石的纯度会直接影响短少效果，纯度越低，煅烧效率也越低。除此之外，石灰石中的方解石的结构、形态以及晶体完整度等也会影响熟料的煅烧效率，因此，在实际生产中，工作人员需要对原料的配比以及性质进行管理，提升熟料生产效率和生产质量。

粘土质原料也是当前水泥生产中的重要原料，其主要成分包括风化分解之后的花岗岩以及玄武岩。在实际生产中，技术人员可以借助对粘土质原料的化学成分、含砂量以及黏土本身的可塑性等性质进行分析，以此来提升煅烧效率。石英砂也是当前水泥生产中常见的一种生料组成成分，其主要的作用是硅质校正原料，可以提升水泥的生产质量。

在生产中，常见的校正原料包括铁矿石、铝土矿以及高岭土。铁矿石一般会在原料中铁含量不足时进行使用，一般会使用钢铁行业在生产中的贫矿原料作为校正材料，含铁量一般低于50%。

3  实验和比较

3.1  实验方案的设计

为了对水泥生产过程中生料的易烧性以及熟料煅烧效率之间的关系进行研究，实验人员可以分别设计两组成分不同的实验组进行对比，以此来了解两者之间的关系。在成分的选择上，实验组可以在基本成分一致的前提之下，对铝质校正原料以及高岭土成分进行变动，借助生产结果和数据来了解原料差异对生产效率的影响。为了避免回转窑热效率影响实验结果，在实验中，技术人员可以使用天然气来进行原材料的煅烧，同时，熟料成分会影响易烧性，因此，在实验中，技术人员应当对不同方案的率值进行控制，保证不同组率值接近，避免熟料成分对易烧性产生不良影响。

3.2  易烧性比较

实验数据显示，高岭土配置的生料在易烧性上由于铝土矿配置生料，在原料的煅烧加工过程中，实验材料中的游离氧化钙含量不断下降，实验人员对这一成分岁温度变化的趋势的进行了分析，可以发现，铝土矿生料在1280℃之下的游离氧化钙含量较少，高零度生料在1450℃之下的游离氧化钙含量最低，这说明了高岭土生料在煅烧中形成阿利特的反应广泛发生，大量的游离氧化钙在煅烧过程中被消耗，提升了煅烧效率，这说明含有高岭土校正原料的生料更加易于煅烧，煅烧效率更高。下图为铝土矿和高岭土在生料制备中易烧性的变化趋势。

图1  铝土矿和高岭土在生料制备中易烧性的变化趋势

除了校正材料之外，在生产过程中石英砂的含量也会影响生料的易烧性，在实验中，高岭土制备的生料相比于铝土矿生料，使用的石英砂数量更少，石英砂之中的硅的主要形式是石英，高岭土中的硅和其他化合物进行结合，有效的降低了硅的分解温度，使得生料中的石英砂可以在较低温度之下分解，有助于提升生料的易烧性。

3.3  煅烧效率对比

在煅烧效率的对比上，实验人员针对水泥生产过程进行了分析，在一年中，厂家可以安装两种配料方案来进行水泥的生产，一组使用铝土矿材料，另一组则使用高岭土材料，对生产效率以及消耗进行对比，以此来明确生料易烧性和熟料煅烧效率之间的关系。实验结果显示，水泥的生产质量满足国家和生产建设的需求。使用高岭土的生料在生产中效率更高，回转窑的生产能力得到了提升。高岭土原料中石英砂的数量较少，结合实验数据，高岭土生料中石英砂用量相比于铝土矿生料减少了2.37%，易烧性得到了较大的提升。使用高岭土替代铝土矿可以有效的提升生料的易烧性以及熟料的煅烧效率，且生产的水泥质量满足建设工程的需求，也降低了煅烧过程中的能源消耗，满足当前国家发展和工程建设的需求。使用高岭土生料的回转窑在生产中的平均消耗为每吨熟料26.9kwh，相比于铝土矿生料降低了3.3kwh，有效的降低了天然气的使用量，有助于这一行业的可持续发展。

在未来的发展中，水泥生产中天然气和能源的能耗将不断降低，同时石英砂的使用数量也会逐渐减少。减少生产中石英砂可以改进煅烧过程，提升煅烧的效率，提升生料的易烧性和煅烧效率，有效的降低了水泥生产过程中的能源消耗。同时，石英砂数量的减少也降低了反应温度，延长了回转窑中的耐火材料使用寿命，避免了内部设备的严重磨损，提升了操作稳定性。

4  结束语

在水泥的生产中，生料的易烧性以及熟料的煅烧效率直接影响水泥的生产效率和生产质量。通过实验可以看出，在生产中生料的校正原料种类会影响生料的易烧性以及熟料的煅烧效率，高岭土为主要校正原料可以有效的提升生产加工效率，降低生产中的能源消耗。

参考文献：

[1] 肖承汉.论影响水泥生料易烧性的因素[J].能源与环境，2004（1）：52～53.

[2] 肖承汉.论影响水泥生料易烧性的因素[J].新世纪水泥导报，2003（5）：42～43.

[3] 王雅琴，周勇敏，周松林.影响水泥生料易烧性能几个因素的初步研究[J].水泥工程，2002（6）：21～23.

[4] 赵介山.水泥生料易烧性实验研究与评价[J].广东建材，2002（3）：23～27.