紅外分析方法在水泥化學分析中的運用研究

劉 佩

中國建筑材料工業地質勘查中心湖北總隊（430034）

紅外分析方法在水泥化學分析中得到廣泛應用的主要原因是其具備獨特的優勢，如樣品測定所需的時間較短，提供的信息更全面、更準確，并且不受樣品物態的影響與限制。通過紅外分析方法對水泥化學性質的檢測，能夠明確水泥各項指標，提升水泥質量。

1 樣品制備方法

采用紅外分析方式對水泥進行檢測時，水泥樣品通常是液態、固態或氣態等形式，但固態樣品居多。固態樣品制備可以采取不同方式，如糊狀法、壓片法。

1）糊狀法。 將 2～3 mg 水泥樣品先放置在瑪瑙研缽中研細，然后向其中滴入一滴氟化煤油或者六氯丁二烯。 用刮刀及時將糊狀水泥樣品刮至NaCl和KBr 鹽片上，并將其放在可拆式液槽上進行測定工作。

2）壓片法。 先將 1～2 mg 水泥樣品放置在 200 mg 的干燥KBr 粉末中，然后在研缽中進行研磨、混均，研磨2～5 min 即可，最后將水泥樣品轉移到壓片模具中；在此過程中，對環境的要求較高，要確保是在低真空環境中， 使用大約1 000 MPa 壓力，維持5 min。將水泥樣品壓成透明薄片，其厚度要保證在 1～2 mm 之間。 在壓片期間，要使用高純 KBr，高純 KBr 應在 4 000～400 cm－1區域之間無吸收峰[1]。壓好透明樣品薄片后，將其放置在樣品槽中，為后續繪制紅外吸收光譜圖打下良好基礎，使譜圖的完整性與科學性得到保障。 除此之外，水泥樣品濃度與厚度要控制在合理范圍內， 確保樣品透過率在5%～90%之間。

2 在熟料礦物定性分析中的應用

熟料礦物的性能會對水泥性能產生直接影響。所以，在水泥生產與研究工作中，及時對熟料礦物進行定性分析是一項基本工作內容。 在水泥生產中，通過熟料紅外光譜圖與單礦物紅外光譜圖的比較，能夠確定熟料的成分。 硅酸鹽水泥熟料的單礦特征吸收譜帶有不同組成部分， 如C3S94 cm-1、C3A945 mm-1等。 在水泥新品研發工作中，通過對水泥生料煅燒工藝條件的分析和研究，能夠了解單礦物紅外線光譜圖特征吸收譜帶。 在此期間，會出現沒有現存光譜圖的情況，可以通過制備單礦的方式，得到紅外線光譜，從而明確特征吸收譜帶[2]。 在固溶體研究中，針對結晶程度相對較差的固體，使用紅外線光譜可以得出有一定區別的譜圖。 如通過對固溶體的某礦A 紅外光譜與純A 礦譜圖的比較可以明確，盡管礦物相同，但是譜圖吸收帶位置和形狀都會發生變化。 這說明A 礦溶液中的部分離子形成固溶體，其特征發生變化。 總之，將紅外分析方法應用于熟料礦物定性分析中具有良好的效果。

3 紅外分析技術在回轉窯筒的運用分析

某水泥廠引進丹麥史密斯公司的先進設備，采用雙列五級旋風預熱器和煅燒爐組成的4.75 m×75 m 窯。 為了保護窯襯和筒體，引進了紅外測溫系統。

紅外掃描系統位于窯外30～100 m 處。工作時，可沿與窯軸線平行的直線快速掃描。 掃描頻率為8次/s，角度為 90°，每次回轉窯可完成 200～300 次以上的掃描工作。 輻射點的覆蓋范圍為25～40 cm，掃描儀輸出的電流信號代表該點的溫度。 計算機可以同時讀取窯速。 掃描信號經過預處理后，以溫度陣列的形式存儲在計算機專用存儲器中。 數組中的每個溫度值表示窯面上特定小矩形區域的溫度。 計算機系統根據溫度陣列系統的基本信息，生成點函數和圖形函數，供管理者進行決策。 采用紅外掃描系統連續測量溫度，繪制溫度分布圖，有助于找到窯身、窯皮和耐火材料的最佳狀態，使窯和窯襯在最佳工況下工作。 要利用回轉窯停工時段，及時測量窯內工作情況，記錄每段耐火磚的實際厚度，計算磨損率，記錄窯皮的生長情況。

4 結語

紅外分析方法在水泥化學檢測中發揮著不可替代的作用。 分析測試人員要熟悉和掌握紅外分析方法，明確該方式的優勢與特點，根據檢測結果情況，分析水泥各項指標及化學性質，及時對水泥生產工藝進行調整，使水泥的質量和水泥的利用率得以提升。