冀东水泥滦县有限责任公司 河北唐山 063708
摘要：依据单矿物强度发展理论，提高C3A 含量可提高熟料的3d 抗压强度，缩短熟料的凝结时间；提高C3S含量可提高熟料的3d 和28d 抗压强度；提高C2S 含量，则熟料的3d 和28d 抗压强度会降低。目前，绝大部分工厂仍根据熟料各氧化物含量，运用鲍格公式计算出各矿物含量。
关键词：水泥熟料；强度；分析
硅酸盐熟料的主要矿物C3S、C2S、C3A 和C4AF 对熟料的强度起着不同的作用。矿物究竟对熟料的3d、28d 抗压强度及凝结时间有多大的影响，哪种因素对熟料的强度起主导作用，结合该公司多年的生产数据，进行了统计分析。
一、C3A 含量对熟料物理性能的影响
1、C3A 含量对熟料物理性能的影响可以看出，提高C3A 含量，熟料的3d 抗压强度增长不明显，凝结时间也不会相应地缩短。当熟料中C3A含量较低样品为5.88%和6.02%时，熟料的3d 抗压强度并没有降低，而仍受熟料C3S 含量的影响保持在较高水平达30.8MPa、31.5MPa；当熟料中C3A 含量较高样品达到10.27%、10.56%时，熟料的3d 抗压强度也没有提高，而是仍受C3S 含量降低的影响，分别为27.3MPa、25.8MPa。熟料的凝结时间也变化不大。在C3A 含量适当偏高，C4AF含量较低的情况下样品，熟料28d 抗压强度明显提升，分别达到61.5MPa 和62.3MPa。但当C3A 含量过高时，样品，熟料28d 抗压强度又会下降。
2、C4AF 含量对熟料物理性能的影响。C4AF 含量对熟料物理性能的影响可以看出，提高熟料中C4AF 含量会大幅度地降低熟料28d 抗压强度，同时凝结时间会相应延长。碱含量在一定范围内，早期强度与碱含量之间为正的相关关系，后期强度与碱含量为负的相关关系。当碱含量过高时，早期和后期强度均下降，并且降低幅度较大。当熟料中C4AF 含量样品的8.45%提高到样品的15.47%时，熟料的28d 抗压强度由62.4MPa 降低到了52.1MPa，熟料的初凝时间由1h47min 延长至2h51min，终凝时间由2h22min 延长至3h40min。
3、矿物组成与熟料强度的回归分析。为了进一步寻找熟料矿物组成的最佳匹配，对该公司熟料样品的计算矿物组成和相应的熟料强度进行了回归分析，结果见表。
从表可看出，与熟料3d 抗压强度相关性相对较好的主要是C3S、C2S 及fCaO，C3A 和C4AF 与3d 抗压强度几乎不成线性关系，没有显著的影响。这一点与前面各矿物对熟料强度的影响统计结果一致，即提高C3S 含量可大幅提高熟料的3d 抗压强度。与熟料28d 抗压强度相关性相对较好的主要是C3A、C4AF 及fCaO，而C3S 和C2S 与28d 抗压强度则几乎不成线性关系，没有显著的影响。这一点与单矿物强度发展的理论有较大出入，说明C3A 的提高及C4AF 的降低有利于提高熟料的煅烧质量，提高熟料28d 抗压强度。
二、熟料煅烧对强度的影响
日常生产所设计的熟料率值及矿物组成只是理论数值，实际生产过程中熟料实际矿物含量与理论数值差距的大小在很大程度上取决于熟料的煅烧状况。
1、分解炉温度对熟料强度的影响。分解炉温度的提高，加速生料中碳酸钙的分解，提高了其反应能力。再加上窑内高温火焰的强化煅烧和高窑速的多次翻滚，物料温升加速，煅烧充分。表现为分解炉温度高，C5 出口温度低，窑尾温度容易提高，窑前火焰发亮，窑主电动机电流较高，物料结粒较大，比较均匀，熟料升重较高。在这样的窑况下通过提高熟料KH 和SM，提高C3S 和C2S 的含量，可显著地提高熟料的3d 和28d 抗压强度。如若分解炉温度较低，生料中碳酸盐分解不完全，往往还伴随有煤粉的不完全燃烧，生料预热不够，物料入窑后流速较快，固相反应较慢，高温带被迫缩短，物料在高温带停留时间短，液相形成不足，熟料欠烧。表现为分解炉温度较低，而C5 出口温度往往较高，窑尾温度难以提高，窑内发浑，物料结粒发散，熟料升重偏低，颜色较浅。在这种窑况下，如若仍沿用高KH 和SM的配料方案，虽然fCaO 不高，由化学成分计算的C3S 和C2S 含量也较高，但往往使熟料的强度下降，尤其28d 抗压强度的下降更为明显。在此情况下，适当降低熟料的KH 和SM，降低C3S 含量，提高C2S 和C3A 含量，反而会显著提高熟料的28d 抗压强度。这就是为什么在窑内有结圈时，在减产烧圈过程中，由于系统温度的提高，虽然由于熟料中煤灰掺入量的增加，熟料KH 下降，C3S 含量降低，C2S 含量增加，但熟料28d 抗压强度却往往较高的原因。
2、熟料流动度的影响
（1）熟料中SO3含量对流动度影响。通过跟踪做熟料的流动度，发现熟料中SO3越高，熟料流动度越小，而且SO3对熟料流动度影响的程度大。SO3每增加0.1%，流动度约减小10mm由于熟料中的SO3是以无水CaSO4形势存在，加水后，迅速吸水形成网状二水石膏，使水泥浆失去流动性。因此，熟料中SO3越高，熟料的流动度越小。但若水泥低温放置一段时间，在放置时间无水石膏慢慢吸潮，形成不是网状的二水石膏，再加水后，不影响水泥水化了，使水泥流动性好转。这也解释了同一批生产的水泥，不同时间出库，做的流动度有很大差别的原因。
（2）加危废对熟料流动度及强度影响。加危废对熟料流动度及强度的影响取决于危废中含硫和碱含量的多少及危废掺量。若危废含硫和碱高且掺量大，带入熟料中的硫和碱就高，对熟料流动度及28天抗压强度影响就大，但对3天抗压强度影响不大，当熟料中危废加到7t/h，流动度大幅降低，由180mm降到135mm。而熟料28天抗压强度，在窑定额一定时，加危废对熟料强度的影响，主要取决于带入的碱含量，随着带入的碱含量增高，28天抗压强度逐渐降低，而没加危废，但其他因素基本相同，只是钾含量比12月份低0.05%，而9月份熟料强度是52.9MPa，加危废降低熟料强度1.2MPa，需要强调，加危废对熟料强度的影响除了与带入的碱含量有关外，还与危废的细度及加入的均匀与否有关。危废细度粗并且加入不均匀时，影响熟料煅烧质量，降低熟料强度。
三、对熟料强度影响较大的因素
1、季节对熟料强度的影响。夏季与冬季由于气温的影响，熟料冷却效果不同，该公司使用第二代篦式冷却机，熟料急冷状态差异很大，熟料的抗压强度明显不同可以看出，在熟料率值基本相同的情况下，熟料的28d 抗压强度在4～8 月气温相对较高的季节，会有所下降，相差近2MPa。
2、MgO 的影响，由于石灰石进厂量较少，不同矿点的石灰石无法有效进行搭配，对高镁矿点和低镁矿点先后集中使用可知，熟料中的MgO 含量增高并没有造成其强度的下降。在熟料篦冷机取一瞬时样，化学分析熟料中MgO 含量高达7.82%，但其安定性测定时在沸煮箱内沸煮仍合格，雷氏夹指针间距与正常熟料一样，做胶砂试块的3个月与6个月强度，仍由28d 抗压强度的62.5MPa 增长到73.4MPa 和98.6MPa，并没有出现强度倒缩现象。从公司熟料来看MgO 含量对熟料强度影响不大。
3、生料细度的影响。该公司4500t/t生产线，采用了重型机械厂的MLS2619 和MLS3626 立式生料磨，细度分别控制在0.08mm 筛余小于18.00% 和16.00%。在生产线一度将生料细度指标放宽到小于22.00%，0.20mm 筛余达到了3.2%；生产中发现，在生料细度较粗时，生产线熟料3d、28d 抗压强度都没有明显降低；4500t/t生产线熟料Loss 偏高1.05%，4500t/t生产线由于系统烧成温度更高，熟料Loss 也与正常生料没有明显变化。
对生料细度具有更强的适应性。熟料的矿物组成对熟料强度的影响并不是简单的线性相关关系，而且受煅烧过程影响很大。季节变化会影响熟料的强度；新型干法生产中MgO 含量和生料细度对熟料的强度影响不是十分显著。根据不同的窑况，制定适宜的配料方案，确保熟料的高温速烧、快速急冷，只有充分的煅烧，完全的反应，才能获得较高的熟料强度。
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论文作者:王占民
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/15
标签：熟料论文; 抗压强度论文; 含量论文; 强度论文; 生料论文; 矿物论文; 较高论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;