红外分析方法在水泥化学分析中的运用研究

刘 佩

中国建筑材料工业地质勘查中心湖北总队（430034）

红外分析方法在水泥化学分析中得到广泛应用的主要原因是其具备独特的优势，如样品测定所需的时间较短，提供的信息更全面、更准确，并且不受样品物态的影响与限制。通过红外分析方法对水泥化学性质的检测，能够明确水泥各项指标，提升水泥质量。

1 样品制备方法

采用红外分析方式对水泥进行检测时，水泥样品通常是液态、固态或气态等形式，但固态样品居多。固态样品制备可以采取不同方式，如糊状法、压片法。

1）糊状法。 将 2～3 mg 水泥样品先放置在玛瑙研钵中研细，然后向其中滴入一滴氟化煤油或者六氯丁二烯。 用刮刀及时将糊状水泥样品刮至NaCl和KBr 盐片上，并将其放在可拆式液槽上进行测定工作。

2）压片法。 先将 1～2 mg 水泥样品放置在 200 mg 的干燥KBr 粉末中，然后在研钵中进行研磨、混均，研磨2～5 min 即可，最后将水泥样品转移到压片模具中；在此过程中，对环境的要求较高，要确保是在低真空环境中， 使用大约1 000 MPa 压力，维持5 min。将水泥样品压成透明薄片，其厚度要保证在 1～2 mm 之间。 在压片期间，要使用高纯 KBr，高纯 KBr 应在 4 000～400 cm－1区域之间无吸收峰[1]。压好透明样品薄片后，将其放置在样品槽中，为后续绘制红外吸收光谱图打下良好基础，使谱图的完整性与科学性得到保障。 除此之外，水泥样品浓度与厚度要控制在合理范围内， 确保样品透过率在5%～90%之间。

2 在熟料矿物定性分析中的应用

熟料矿物的性能会对水泥性能产生直接影响。所以，在水泥生产与研究工作中，及时对熟料矿物进行定性分析是一项基本工作内容。 在水泥生产中，通过熟料红外光谱图与单矿物红外光谱图的比较，能够确定熟料的成分。 硅酸盐水泥熟料的单矿特征吸收谱带有不同组成部分， 如C3S94 cm-1、C3A945 mm-1等。 在水泥新品研发工作中，通过对水泥生料煅烧工艺条件的分析和研究，能够了解单矿物红外线光谱图特征吸收谱带。 在此期间，会出现没有现存光谱图的情况，可以通过制备单矿的方式，得到红外线光谱，从而明确特征吸收谱带[2]。 在固溶体研究中，针对结晶程度相对较差的固体，使用红外线光谱可以得出有一定区别的谱图。 如通过对固溶体的某矿A 红外光谱与纯A 矿谱图的比较可以明确，尽管矿物相同，但是谱图吸收带位置和形状都会发生变化。 这说明A 矿溶液中的部分离子形成固溶体，其特征发生变化。 总之，将红外分析方法应用于熟料矿物定性分析中具有良好的效果。

3 红外分析技术在回转窑筒的运用分析

某水泥厂引进丹麦史密斯公司的先进设备，采用双列五级旋风预热器和煅烧炉组成的4.75 m×75 m 窑。 为了保护窑衬和筒体，引进了红外测温系统。

红外扫描系统位于窑外30～100 m 处。工作时，可沿与窑轴线平行的直线快速扫描。 扫描频率为8次/s，角度为 90°，每次回转窑可完成 200～300 次以上的扫描工作。 辐射点的覆盖范围为25～40 cm，扫描仪输出的电流信号代表该点的温度。 计算机可以同时读取窑速。 扫描信号经过预处理后，以温度阵列的形式存储在计算机专用存储器中。 数组中的每个温度值表示窑面上特定小矩形区域的温度。 计算机系统根据温度阵列系统的基本信息，生成点函数和图形函数，供管理者进行决策。 采用红外扫描系统连续测量温度，绘制温度分布图，有助于找到窑身、窑皮和耐火材料的最佳状态，使窑和窑衬在最佳工况下工作。 要利用回转窑停工时段，及时测量窑内工作情况，记录每段耐火砖的实际厚度，计算磨损率，记录窑皮的生长情况。

4 结语

红外分析方法在水泥化学检测中发挥着不可替代的作用。 分析测试人员要熟悉和掌握红外分析方法，明确该方式的优势与特点，根据检测结果情况，分析水泥各项指标及化学性质，及时对水泥生产工艺进行调整，使水泥的质量和水泥的利用率得以提升。