淺談如何提高水泥熟料的強度等級

摘要：硅酸鹽水泥熟料是配制硅酸鹽水泥的主要材料，它的強度等級的高低直接影響到水泥強度的高低。文章主要從四個方面提出了提高水泥熟料強度等級的措施。

關鍵詞：提升；熟料；強度；等級；措施

我公司為 Φ4.0х60M的2500T/d單系列預熱器帶TSD分解爐的生產線，帶TDF爐型單系列低壓損五級旋風預熱器一套，在2008年2月調試生產，由于各方面原因，熟料強度一直在52-58Mpa范圍內波動，公司多次開會研究，收獲不大，在2012年5月份公司成立技術攻關小組，從主要配料方案，煅燒制度和冷卻方法，三方面分析原因并采取措施，使熟料強度有了明顯改善，經過三個多月的試產，9月份熟料質量最小值達到55.0Mpa，最大值達到64.8Mpa，取得了明顯效果，受到公司表彰，現針對具體措施做以敘述。

1影響熟料強度的因素

1.1原材料預均化和配料方案等

1.1.1生產初期，由于經驗不足，石灰石料場儲存量供應不足，公司外購大量石灰石，礦點多，成分波動大，品質摻雜不齊，對均化又沒有高度重視，使出磨生料的CaO合格率一直在40%左右回旋，Fe2O3合格率也只能達到60%，對熟料的質量造成一定影響。

1.1.2由于進廠原燃材料波動大，當時習慣高溶劑配方，生料Fe2O3控制值較高，大部分控制值在2.8%-3.2%。熟料燒結范圍窄，經常發生結大球和結圈現象，看火工常采用停料燒圈的方法，也對熟料的質量造成一定影響。

1.2礦物組成對熟料強度的影響

在生產過程中，我們曾多次調整配料組成，尋求最佳的配料方案，以生產高強度的優質熟料。經過對熟料質量統計分析，尋求礦物組成與熟料強度之間的關系來確定熟料中最佳的礦物組成。

1.2.1C3S含量對熟料的影響：C3S是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物，通常含量在50%左右，C3S水化較快，早期強度較高，后期強度也增長較多，但是如果熟料中C3S含量過高，煅燒困難，且f-CaO增高，相反會降低熟料強度，

1.2.2C2S也是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物，一般含量在20%左右，水化反應慢，早期強度低，但后期強度增長較快。

1.2.3C3AF的水化迅速，早期強度較高，它的強度3d內就大部分揮發出來，以后幾乎不再增長。

1.2.4C4AF的水化速度在早期介于C3S與C3A之間，早期強度也較高，后期強度還能增長，適當提高它的含量，有利于質點擴散，促進C3S的形成，但超過限量時，它會使液相粘度大大降低，燒結范圍變窄，熟料易結大塊或節圈。

1.3煅燒工藝對熟料強度的影響

窯內的溫度與熟料強度成正比，只有使窯內煤粉完全燃燒，煅燒氣氛介于氧化和還原之間，才能使火焰達到最佳溫度，熟料強度自然提高，因此在煅燒過程中如單純增加燃料，過分提高窯內溫度反而會使還原氣氛增多，C3S和C4AF晶體遭到破壞，熟料強度會降低。

2提高熟料強度的措施

2.1加大對原、燃材料的預均化

對于購進的石灰石、石膏、鐵粉、粘土、原煤等原材料、燃料要根據進場檢驗指標及企業內控標準的要求，進行充分的機械式均化；要求化驗室應定期到礦山、煤場調查、取樣分析，把對進廠原燃材料的質量控制推前到礦山、煤場，進廠后嚴格現場管理，按不同礦口、品種、品位分類堆放，并及時做好化學分析，根據分析結果，實行定量搭配，以期達到均勻一致；對預均化的原燃材料再進行二次化驗分析，根據分析結果進行配料。

2.2選擇最佳配方工藝

2.2.1提高生料合格率：專門配備生料均化員一名，負責生料的均化和搭配，及時同化驗室工藝員聯系調整配料方案，提高入窯生料合格率，使CaO合格率提高到55%，Fe2O3合格率提高到70%。

2.2.2優化配料方案：根據幾個月生產熟料的質量統計和數據經驗得知：當C3S=56.52%，C2S=23.00%，C3A=9.00%，C4AF=10.60%時，熟料強度提高，由計算公式可得 ：（1）KH=C3S+0.8838C2S/C3s+1.3256c2s=56.52+0.8838×23.00/56.52+1.3256×23.00=0.833；（2）SM（n）=C3S+1.3254C2S/1.4341C3A+2.0464C4AF=56.52+1.3254×23.00/1.4341×9.00+2.0464×10.60=2.51；（3）IM（p）=1.1501C3A/C4AF=1.1501×9.00/10.60=1.61。因此，我們將配料方案定位KH=0.880±0.02；SM（N）=2.5±0.1；IM（P）=1.60±0.10。

2.3優化煅燒工藝

提高窯內煅燒溫度，我們采取：①選用熱值高的燃煤，②預熱空氣或燃料③減少窯內熱量散失。④適當控制空氣過剩系數；我們降低窯內物料填充率，使其從原來12%-14%降低到9%左右。增大燃料燃燒空間，使其充分燃燒，增強了窯內通風可及時將燃燒產物中的CO2和H2O帶走，有益于窯內溫度的提升，同時將窯速從2.5r/min提高到3.2r/min，即“薄料燃燒”，此煅燒制度使物料在窯內靈活滾動，增加了物料與熱氣流的接觸機會，增加了輻射傳熱的程度，使物料的受熱均勻，熟料礦物晶體尺寸小活性高，熟料質量高。

2.4優化冷卻方法

快速冷卻是各廠的共識，大多數廠家都實施厚料層操作，料層厚度在600-800mm之間，厚料層操作系統阻力大，冷卻風量小，如料層太薄，冷卻風量大，雖然會對熟料強度有所提高，但會增加熟料的熱耗，我們采用中厚料層，二層厚度控制在500mm左右，篦床上的熟料在冷卻風的作用下處于最大程度的松動狀態，加大篦冷機一、二室的風量，石量控制三、四室的風量，減少其他室的風量。

3結論

3.1我廠原料化學成分見表1：從表1可以看出我廠原材料不夠理想，在這種條件下通過實施以上工藝措施，提高了熟料強度。

表1原材料化學成分（%）

名稱 LOSS S1O2 AL2O3 Fe2O3 CaO Mgo K2o ∑

石灰石 42.28 5.96 1.42 0.67 48.46 1.27 0.98 99.34

粉煤灰 - 50.63 26.90 7.66 4.55 1.03 1.87 99.25

砂巖 - 92.93 1.87 1.06 1.11 0.48 0.66 99.61

鐵粉 - 33.95 5.67 43.82 4.22 - 2.72 98.95

3.2采取措施后熟料強度對比見表2。

表2

項目 臺時產量（t/h） f-cao/% C3s/% C2s/% C3a/% C4af/% 3d/Mpa抗壓強度 28d/Mpa

抗壓強度

使用前 7.4 1.49 59.96 15.26 4.23 15.84 28.6 54.72

使用后 10.2 0.72 55.96 18.64 9.06 10.97 34.9 64.7

通過以上技術途徑的改造，熟料強度比以前平均提高6-8mpa，同時臺時產量提高2.8t/h，取得了令人滿意的結果。

參考文獻

[1] 田亞超.優選配料方案改善熟料性能[J].水泥,2002年第1期.

[2] 沈威.水泥工藝學第三章[M].武漢理工大學出版社.

[3] 硅酸鹽水泥熟料[S].GB/T 21372-2008.

作者簡介：董福成（1971.02- ），男，陜西富平人，武漢工業大學硅酸鹽專業畢業，硅酸鹽工程師，1992年參加工作，長期從事水泥及水泥制品的質量管理工作。

摘要：硅酸鹽水泥熟料是配制硅酸鹽水泥的主要材料，它的強度等級的高低直接影響到水泥強度的高低。文章主要從四個方面提出了提高水泥熟料強度等級的措施。

關鍵詞：提升；熟料；強度；等級；措施

我公司為 Φ4.0х60M的2500T/d單系列預熱器帶TSD分解爐的生產線，帶TDF爐型單系列低壓損五級旋風預熱器一套，在2008年2月調試生產，由于各方面原因，熟料強度一直在52-58Mpa范圍內波動，公司多次開會研究，收獲不大，在2012年5月份公司成立技術攻關小組，從主要配料方案，煅燒制度和冷卻方法，三方面分析原因并采取措施，使熟料強度有了明顯改善，經過三個多月的試產，9月份熟料質量最小值達到55.0Mpa，最大值達到64.8Mpa，取得了明顯效果，受到公司表彰，現針對具體措施做以敘述。

1影響熟料強度的因素

1.1原材料預均化和配料方案等

1.1.1生產初期，由于經驗不足，石灰石料場儲存量供應不足，公司外購大量石灰石，礦點多，成分波動大，品質摻雜不齊，對均化又沒有高度重視，使出磨生料的CaO合格率一直在40%左右回旋，Fe2O3合格率也只能達到60%，對熟料的質量造成一定影響。

1.1.2由于進廠原燃材料波動大，當時習慣高溶劑配方，生料Fe2O3控制值較高，大部分控制值在2.8%-3.2%。熟料燒結范圍窄，經常發生結大球和結圈現象，看火工常采用停料燒圈的方法，也對熟料的質量造成一定影響。

1.2礦物組成對熟料強度的影響

在生產過程中，我們曾多次調整配料組成，尋求最佳的配料方案，以生產高強度的優質熟料。經過對熟料質量統計分析，尋求礦物組成與熟料強度之間的關系來確定熟料中最佳的礦物組成。

1.2.1C3S含量對熟料的影響：C3S是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物，通常含量在50%左右，C3S水化較快，早期強度較高，后期強度也增長較多，但是如果熟料中C3S含量過高，煅燒困難，且f-CaO增高，相反會降低熟料強度，

1.2.2C2S也是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物，一般含量在20%左右，水化反應慢，早期強度低，但后期強度增長較快。

1.2.3C3AF的水化迅速，早期強度較高，它的強度3d內就大部分揮發出來，以后幾乎不再增長。

1.2.4C4AF的水化速度在早期介于C3S與C3A之間，早期強度也較高，后期強度還能增長，適當提高它的含量，有利于質點擴散，促進C3S的形成，但超過限量時，它會使液相粘度大大降低，燒結范圍變窄，熟料易結大塊或節圈。

1.3煅燒工藝對熟料強度的影響

窯內的溫度與熟料強度成正比，只有使窯內煤粉完全燃燒，煅燒氣氛介于氧化和還原之間，才能使火焰達到最佳溫度，熟料強度自然提高，因此在煅燒過程中如單純增加燃料，過分提高窯內溫度反而會使還原氣氛增多，C3S和C4AF晶體遭到破壞，熟料強度會降低。

2提高熟料強度的措施

2.1加大對原、燃材料的預均化

對于購進的石灰石、石膏、鐵粉、粘土、原煤等原材料、燃料要根據進場檢驗指標及企業內控標準的要求，進行充分的機械式均化；要求化驗室應定期到礦山、煤場調查、取樣分析，把對進廠原燃材料的質量控制推前到礦山、煤場，進廠后嚴格現場管理，按不同礦口、品種、品位分類堆放，并及時做好化學分析，根據分析結果，實行定量搭配，以期達到均勻一致；對預均化的原燃材料再進行二次化驗分析，根據分析結果進行配料。

2.2選擇最佳配方工藝

2.2.1提高生料合格率：專門配備生料均化員一名，負責生料的均化和搭配，及時同化驗室工藝員聯系調整配料方案，提高入窯生料合格率，使CaO合格率提高到55%，Fe2O3合格率提高到70%。

2.2.2優化配料方案：根據幾個月生產熟料的質量統計和數據經驗得知：當C3S=56.52%，C2S=23.00%，C3A=9.00%，C4AF=10.60%時，熟料強度提高，由計算公式可得 ：（1）KH=C3S+0.8838C2S/C3s+1.3256c2s=56.52+0.8838×23.00/56.52+1.3256×23.00=0.833；（2）SM（n）=C3S+1.3254C2S/1.4341C3A+2.0464C4AF=56.52+1.3254×23.00/1.4341×9.00+2.0464×10.60=2.51；（3）IM（p）=1.1501C3A/C4AF=1.1501×9.00/10.60=1.61。因此，我們將配料方案定位KH=0.880±0.02；SM（N）=2.5±0.1；IM（P）=1.60±0.10。

2.3優化煅燒工藝

提高窯內煅燒溫度，我們采取：①選用熱值高的燃煤，②預熱空氣或燃料③減少窯內熱量散失。④適當控制空氣過剩系數；我們降低窯內物料填充率，使其從原來12%-14%降低到9%左右。增大燃料燃燒空間，使其充分燃燒，增強了窯內通風可及時將燃燒產物中的CO2和H2O帶走，有益于窯內溫度的提升，同時將窯速從2.5r/min提高到3.2r/min，即“薄料燃燒”，此煅燒制度使物料在窯內靈活滾動，增加了物料與熱氣流的接觸機會，增加了輻射傳熱的程度，使物料的受熱均勻，熟料礦物晶體尺寸小活性高，熟料質量高。

2.4優化冷卻方法

快速冷卻是各廠的共識，大多數廠家都實施厚料層操作，料層厚度在600-800mm之間，厚料層操作系統阻力大，冷卻風量小，如料層太薄，冷卻風量大，雖然會對熟料強度有所提高，但會增加熟料的熱耗，我們采用中厚料層，二層厚度控制在500mm左右，篦床上的熟料在冷卻風的作用下處于最大程度的松動狀態，加大篦冷機一、二室的風量，石量控制三、四室的風量，減少其他室的風量。

3結論

3.1我廠原料化學成分見表1：從表1可以看出我廠原材料不夠理想，在這種條件下通過實施以上工藝措施，提高了熟料強度。

表1原材料化學成分（%）

名稱 LOSS S1O2 AL2O3 Fe2O3 CaO Mgo K2o ∑

石灰石 42.28 5.96 1.42 0.67 48.46 1.27 0.98 99.34

粉煤灰 - 50.63 26.90 7.66 4.55 1.03 1.87 99.25

砂巖 - 92.93 1.87 1.06 1.11 0.48 0.66 99.61

鐵粉 - 33.95 5.67 43.82 4.22 - 2.72 98.95

3.2采取措施后熟料強度對比見表2。

表2

項目 臺時產量（t/h） f-cao/% C3s/% C2s/% C3a/% C4af/% 3d/Mpa抗壓強度 28d/Mpa

抗壓強度

使用前 7.4 1.49 59.96 15.26 4.23 15.84 28.6 54.72

使用后 10.2 0.72 55.96 18.64 9.06 10.97 34.9 64.7

通過以上技術途徑的改造，熟料強度比以前平均提高6-8mpa，同時臺時產量提高2.8t/h，取得了令人滿意的結果。

參考文獻

[1] 田亞超.優選配料方案改善熟料性能[J].水泥,2002年第1期.

[2] 沈威.水泥工藝學第三章[M].武漢理工大學出版社.

[3] 硅酸鹽水泥熟料[S].GB/T 21372-2008.

作者簡介：董福成（1971.02- ），男，陜西富平人，武漢工業大學硅酸鹽專業畢業，硅酸鹽工程師，1992年參加工作，長期從事水泥及水泥制品的質量管理工作。

摘要：硅酸鹽水泥熟料是配制硅酸鹽水泥的主要材料，它的強度等級的高低直接影響到水泥強度的高低。文章主要從四個方面提出了提高水泥熟料強度等級的措施。

關鍵詞：提升；熟料；強度；等級；措施

我公司為 Φ4.0х60M的2500T/d單系列預熱器帶TSD分解爐的生產線，帶TDF爐型單系列低壓損五級旋風預熱器一套，在2008年2月調試生產，由于各方面原因，熟料強度一直在52-58Mpa范圍內波動，公司多次開會研究，收獲不大，在2012年5月份公司成立技術攻關小組，從主要配料方案，煅燒制度和冷卻方法，三方面分析原因并采取措施，使熟料強度有了明顯改善，經過三個多月的試產，9月份熟料質量最小值達到55.0Mpa，最大值達到64.8Mpa，取得了明顯效果，受到公司表彰，現針對具體措施做以敘述。

1影響熟料強度的因素

1.1原材料預均化和配料方案等

1.1.1生產初期，由于經驗不足，石灰石料場儲存量供應不足，公司外購大量石灰石，礦點多，成分波動大，品質摻雜不齊，對均化又沒有高度重視，使出磨生料的CaO合格率一直在40%左右回旋，Fe2O3合格率也只能達到60%，對熟料的質量造成一定影響。

1.1.2由于進廠原燃材料波動大，當時習慣高溶劑配方，生料Fe2O3控制值較高，大部分控制值在2.8%-3.2%。熟料燒結范圍窄，經常發生結大球和結圈現象，看火工常采用停料燒圈的方法，也對熟料的質量造成一定影響。

1.2礦物組成對熟料強度的影響

在生產過程中，我們曾多次調整配料組成，尋求最佳的配料方案，以生產高強度的優質熟料。經過對熟料質量統計分析，尋求礦物組成與熟料強度之間的關系來確定熟料中最佳的礦物組成。

1.2.1C3S含量對熟料的影響：C3S是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物，通常含量在50%左右，C3S水化較快，早期強度較高，后期強度也增長較多，但是如果熟料中C3S含量過高，煅燒困難，且f-CaO增高，相反會降低熟料強度，

1.2.2C2S也是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物，一般含量在20%左右，水化反應慢，早期強度低，但后期強度增長較快。

1.2.3C3AF的水化迅速，早期強度較高，它的強度3d內就大部分揮發出來，以后幾乎不再增長。

1.2.4C4AF的水化速度在早期介于C3S與C3A之間，早期強度也較高，后期強度還能增長，適當提高它的含量，有利于質點擴散，促進C3S的形成，但超過限量時，它會使液相粘度大大降低，燒結范圍變窄，熟料易結大塊或節圈。

1.3煅燒工藝對熟料強度的影響

窯內的溫度與熟料強度成正比，只有使窯內煤粉完全燃燒，煅燒氣氛介于氧化和還原之間，才能使火焰達到最佳溫度，熟料強度自然提高，因此在煅燒過程中如單純增加燃料，過分提高窯內溫度反而會使還原氣氛增多，C3S和C4AF晶體遭到破壞，熟料強度會降低。

2提高熟料強度的措施

2.1加大對原、燃材料的預均化

對于購進的石灰石、石膏、鐵粉、粘土、原煤等原材料、燃料要根據進場檢驗指標及企業內控標準的要求，進行充分的機械式均化；要求化驗室應定期到礦山、煤場調查、取樣分析，把對進廠原燃材料的質量控制推前到礦山、煤場，進廠后嚴格現場管理，按不同礦口、品種、品位分類堆放，并及時做好化學分析，根據分析結果，實行定量搭配，以期達到均勻一致；對預均化的原燃材料再進行二次化驗分析，根據分析結果進行配料。

2.2選擇最佳配方工藝

2.2.1提高生料合格率：專門配備生料均化員一名，負責生料的均化和搭配，及時同化驗室工藝員聯系調整配料方案，提高入窯生料合格率，使CaO合格率提高到55%，Fe2O3合格率提高到70%。

2.2.2優化配料方案：根據幾個月生產熟料的質量統計和數據經驗得知：當C3S=56.52%，C2S=23.00%，C3A=9.00%，C4AF=10.60%時，熟料強度提高，由計算公式可得 ：（1）KH=C3S+0.8838C2S/C3s+1.3256c2s=56.52+0.8838×23.00/56.52+1.3256×23.00=0.833；（2）SM（n）=C3S+1.3254C2S/1.4341C3A+2.0464C4AF=56.52+1.3254×23.00/1.4341×9.00+2.0464×10.60=2.51；（3）IM（p）=1.1501C3A/C4AF=1.1501×9.00/10.60=1.61。因此，我們將配料方案定位KH=0.880±0.02；SM（N）=2.5±0.1；IM（P）=1.60±0.10。

2.3優化煅燒工藝

提高窯內煅燒溫度，我們采取：①選用熱值高的燃煤，②預熱空氣或燃料③減少窯內熱量散失。④適當控制空氣過剩系數；我們降低窯內物料填充率，使其從原來12%-14%降低到9%左右。增大燃料燃燒空間，使其充分燃燒，增強了窯內通風可及時將燃燒產物中的CO2和H2O帶走，有益于窯內溫度的提升，同時將窯速從2.5r/min提高到3.2r/min，即“薄料燃燒”，此煅燒制度使物料在窯內靈活滾動，增加了物料與熱氣流的接觸機會，增加了輻射傳熱的程度，使物料的受熱均勻，熟料礦物晶體尺寸小活性高，熟料質量高。

2.4優化冷卻方法

快速冷卻是各廠的共識，大多數廠家都實施厚料層操作，料層厚度在600-800mm之間，厚料層操作系統阻力大，冷卻風量小，如料層太薄，冷卻風量大，雖然會對熟料強度有所提高，但會增加熟料的熱耗，我們采用中厚料層，二層厚度控制在500mm左右，篦床上的熟料在冷卻風的作用下處于最大程度的松動狀態，加大篦冷機一、二室的風量，石量控制三、四室的風量，減少其他室的風量。

3結論

3.1我廠原料化學成分見表1：從表1可以看出我廠原材料不夠理想，在這種條件下通過實施以上工藝措施，提高了熟料強度。

表1原材料化學成分（%）

名稱 LOSS S1O2 AL2O3 Fe2O3 CaO Mgo K2o ∑

石灰石 42.28 5.96 1.42 0.67 48.46 1.27 0.98 99.34

粉煤灰 - 50.63 26.90 7.66 4.55 1.03 1.87 99.25

砂巖 - 92.93 1.87 1.06 1.11 0.48 0.66 99.61

鐵粉 - 33.95 5.67 43.82 4.22 - 2.72 98.95

3.2采取措施后熟料強度對比見表2。

表2

項目 臺時產量（t/h） f-cao/% C3s/% C2s/% C3a/% C4af/% 3d/Mpa抗壓強度 28d/Mpa

抗壓強度

使用前 7.4 1.49 59.96 15.26 4.23 15.84 28.6 54.72

使用后 10.2 0.72 55.96 18.64 9.06 10.97 34.9 64.7

通過以上技術途徑的改造，熟料強度比以前平均提高6-8mpa，同時臺時產量提高2.8t/h，取得了令人滿意的結果。

參考文獻

[1] 田亞超.優選配料方案改善熟料性能[J].水泥,2002年第1期.

[2] 沈威.水泥工藝學第三章[M].武漢理工大學出版社.

[3] 硅酸鹽水泥熟料[S].GB/T 21372-2008.

作者簡介：董福成（1971.02- ），男，陜西富平人，武漢工業大學硅酸鹽專業畢業，硅酸鹽工程師，1992年參加工作，長期從事水泥及水泥制品的質量管理工作。