如何得到高强度的熟料

  人们常常认为易烧性好的生料容易获得较高的熟料强度，也常常认为预分解窑采用的配料方案应该是中等的KH（0.88-0.92）值，较高的SM（2.5-2.7），较高的IM（1.5-1.7）。那么预分解窑能煅烧SM为2.2的熟料吗？获得的熟料强度高吗（KH=0.88-0.92）？回答是肯定的，不仅可以，而且还能获得很高的强度。南宁地区几个水泥厂熟料28天强度普遍大于60Mpa。华润南宁水泥厂28天强度高达70多Mpa。是易烧性太好吗？答案却是否定的、且似乎是相反的。生产实践常可以得到易烧性越差强度越高的结果。

  水泥生产的复杂性在于，熟料强度不仅与熟料化学成分有关，而且与生料的化学成分及煤灰的化学组成有关；原料的化学成分相同，结晶程度不同，熟料强度可能会完全不同。烧成制度相同，熟料的冷却制度不同，熟料强度的也会千差万别。但，煅烧过程是对熟料强度影响最大的环节。

  一个厂最大宗的原料石灰石往往是无法改变的，硅、铝质原料往往也很难改变。如何利用现有的工艺（生产）条件、不改变原料的情况下，得到更高的熟料强度，是我们急切需要关注与解决的问题。当然，获得高的熟料强度，应该是在优质、高产、低消耗的前提下获得。

  理论与实践都告诉我们，生料在烧成带必须要有足够的温度以及合适的停留时间。那么究竟需要多高的温度、究竟停留多长的时间？究竟什么配料方案可以获得高的熟料强度？

  笔者认为，不同操作方法下的熟料晶体结构特征不同，并且熟料强度存在较大的差距。即可通过从宏观上控制烧成带和窑内冷却带长度的方法来控制晶体尺寸大小或控制烧成带长度与窑内热力强度之间的合理匹配来设控熟料微观形貌，从而达到改善熟料性能的目的。

  以下是川渝两地两个水泥厂熟料的岩相分析。

  一．烧成温度偏低的熟料

图1岩相结构中较多的孔存在 水浸蚀5s，反光200X

     图2点滴状和点线状黑色中间相 水浸蚀5s，反光200X

图3成堆集中分布的f-CaO矿巢 水浸蚀5s，反光200X

图4大堆分布的游离钙矿巢，组成晶体的尺寸较大 水浸蚀5s，反光200X

图5  A矿晶体结构边缘受液相溶蚀，边缘残缺不全，A矿晶体内部有大量的B矿包裹体 1%硝酸酒精浸蚀，反光200X  

图6  短柱状和六方片状A矿，边缘残缺不全，其邻近区域分布着大量游离氧化钙矿巢1%硝酸酒精浸蚀，反光200X

  岩相分析可以发现，熟料烧结情况不好，孔洞多。A矿形成不充分、A矿晶体大小不均匀、矿物相（A矿、B矿和中间相）整体分布不均匀，黑色中间相在局部区域相对集中分布。生料均匀性相对较差。

  该厂熟料28天强度仅仅47个Mpa左右。经现场调研，岩相结构不好、熟料强度低的原因是：生料由于在窑尾提前出现液相，结大块，加上烧成带形成低温长带，火力不集中，导致熟料强度低。

  二．强度适中的熟料

图7短柱状和六方片状A矿

图8  A矿晶体连生严重

图9  短柱状和六方片状A矿，A矿晶体连生严重，晶体断面呈特殊构断面存在大量特殊构造的条纹

图10 大量分布A矿假象

  图7-图10的熟料A矿发育基本正常（部分A矿分解），强度55Mpa左右。

  三．还原气氛、冷却速度慢的熟料

图11 A矿分解成B矿和二次游离氧化钙，但仍保留着A矿外形

图12  A矿分解成B矿和二次游离氧化钙

图13  六方片状A矿，晶体断面呈特殊构断面存在大量特殊构造的条纹

图14  A矿受液相溶蚀，金属铁亮点

  图11-图14 中A矿大部分分解为二次游离钙和二次B矿，有些地方还能隐约看出原来柱状或片状的A矿，而有的地方已经看不出A矿的外形。少部分保留下来的A矿，大多数受液相溶蚀，边缘残缺不全，或周边形成B矿花环，也有A矿晶体断面普遍存在平行或交叉条纹，并有大量包裹物。这种熟料的岩相特征是典型的还原慢冷熟料。熟料强度较低（28天强度45Mpa）。

  四．强度高的熟料

图15 结晶完好的熟料

  从图15中可以看出，该熟料硅率不高（SM=2.2），A矿边棱清晰，发育完整，冷却效果好。是优质熟料的特征。

  该熟料生产线为天津水泥实际研究院设计的5000t/d生产线。熟料饱和系数KH=0.92左右，SM=2.2左右，IM=1.4左右。28天强度高达69Mpa（甚至更高）。该厂采用无烟煤煅烧。由于石灰石原料很纯，MgO只有0.3左右，石英砂结晶度很高，难磨、难烧。生料中K、Na、Cl、S都较低。为保证窑的长期、安全运转采取低硅率、适中的饱和系数。

  笔者认为，恰恰是由于该生料易烧性差，不得不提高烧成带温度，加强生料的预烧（该厂尾温长期保持在1200度以上），熟料冷却效果好的情况下，取得了高强度的结果。而国内绝大多数预分解窑，由于微量元素的原因（特别是K、Na、Cl、S），尾温如果稍高（一般在1100度以下），窑尾上升烟道结皮的可能性大大增加，为保持长期安全运转，而不得不降低烧成带温度，导致熟料强度没有更高。实际造成非常大的浪费。

  四川某厂为改善生料易烧性，在生料配料中加入矿渣，热耗虽有明显降低，但由于液相在窑尾出现，导致料子结大块，进入烧成带无法烧透，强度显著降低。

  当然，烧成温度高对A矿晶型（通常认为A矿以单斜M1存在，强度高）的不同，导致熟料强度增加，是因为MgO低，还是烧成温度高（通常认为烧成温度高A矿以M1形式存在），还是两者共同作用的结果，留待笔者仔细研究后呈现给读者。