姚鵬

摘 要：硫在熟料的燒成過程中會產(chǎn)生一定的影響，本文對硫在熟料鍛燒過程中的作用規(guī)律進(jìn)行了分析，以更好的控制硫堿之間的比例，促進(jìn)熟料礦物的低溫形成， 大大降低熟料燒成的熱耗。

關(guān)鍵詞：硫；水泥熟料；實(shí)驗(yàn)；影響規(guī)律

1 硫在熟料鍛燒過程中的作用規(guī)律

1.1 原料

SO3可以降低液相初析溫度和液相粘度、增加液相量、形成過渡相，具有加快熟料礦物形成的礦化作用。對干法水泥生產(chǎn)分析和研究，知道了造成系統(tǒng)結(jié)皮堵塞的原因是由于硫、堿、氯的循環(huán)富集。干法水泥生產(chǎn)中硫在結(jié)皮堵塞的現(xiàn)象中承擔(dān)何種作用，如何讓會對水泥熟料液相初析溫度影響較大，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)配料設(shè)計(jì)時采用分析純化學(xué)試劑，硫、氯、堿由CaSO4·2H2O、二氯化鈣和NaCO3引入。

1.2 樣品制備

稱取化學(xué)試劑研磨，均勻混合，加上約8%的蒸餾水進(jìn)行攪拌，施加一定壓力壓制成圓餅狀，放烘箱烘干后放增禍內(nèi)加入硅鋁爐中鍛燒，從室溫升到400℃后以每分10℃的速率進(jìn)行升溫，分別升高到1050℃、1100℃、1310℃和1360℃，并在各溫度進(jìn)行恒溫鍛燒2小時，取出自然冷卻進(jìn)行研磨， 直到精細(xì)無顆粒。

1.3 出爐試樣特征分析

分成四種生料試樣，1樣不加硫，2樣加硫，3樣加硫堿， 4樣加硫堿氯。從煅燒熟料外觀看，前兩個溫度鍛燒的熟料餅基本上還是塊狀， 1310℃鍛燒熟料疏松，1樣完全粉化，2樣部分粉化，3樣液相較多， 4樣液相極少；1360℃鍛燒的熟料1樣完全粉化，2樣部分粉化，3樣液相最多， 4樣液相較多。這幾種狀態(tài)表明不加硫的生料1比加硫的生料2更容易粉化，加硫堿3樣容易提前出現(xiàn)液相，加硫堿氯的4樣緩解了硫堿的作用。未加硫的試樣嚴(yán)重粉化說明生成Y—C2S較多，單獨(dú)加入硫時粉化現(xiàn)象有所改善，硫堿或氯可以遏制粉化現(xiàn)象。

1.4 測試方法

（1）差熱分析（DTA）。該方法是通過差熱電偶對熱中性體與被測試樣在加熱過程中的溫差進(jìn)行測定。加熱過程中如果試樣不發(fā)生物理化學(xué)變化，不產(chǎn)生熱效應(yīng)，試樣與熱中性體無溫差，差熱電偶兩端熱電勢抵消；如果試樣產(chǎn)生物理化學(xué)變化并發(fā)生熱效應(yīng)，試樣與熱中性體有溫差，差熱電偶就會有溫差電勢產(chǎn)生。試樣與熱中性體間的溫差用時間和溫度制成圖得到差熱曲線（DTA）。試樣無熱效應(yīng)表示溫差為零，差熱曲線呈水平線。當(dāng)產(chǎn)生熱效應(yīng)曲線會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折有峰或谷出現(xiàn)。曲線轉(zhuǎn)折的時間表示物理化學(xué)變化的開始時間，峰或谷表示試樣變化最劇烈的溫度，如果熱效應(yīng)越大，峰或谷就會越高，面積也會越大。

（2）X射線衍射分析。如果X射線射入結(jié)晶物質(zhì)會出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，表現(xiàn)為衍射線的方向和強(qiáng)度兩個特征。因?yàn)榫骈g距d值與晶胞的形狀和大小關(guān)系密切， 相對強(qiáng)度I/I0值與晶胞中的原子種類、數(shù)目及位置聯(lián)系密切，依據(jù)射線衍射技術(shù)得到的d值和I/I0值，可以對對應(yīng)的結(jié)晶物質(zhì)進(jìn)行鑒別和物相分析。

1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）差熱結(jié)果分析。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析， 800℃左右吸熱峰碳酸鹽開始大量分解，1050℃左右出現(xiàn)放熱峰，水泥熟料的中間礦物、鋁酸鹽礦物及部分C2S開始形成；1300℃-1370℃出現(xiàn)第二個明顯的吸熱峰，液相形成并不斷增多。通過曲線變化形狀可以看出，在未加硫、硫堿和硫堿氯時（1樣生料）出現(xiàn)液相前沒有明顯的放熱峰，表明各種氧化物反應(yīng)和熟料礦物的形成速度較慢；加硫、硫堿和硫堿氯的（2樣3樣和4樣），各種氧化物反應(yīng)劇烈，1050℃-1100℃放熱峰明顯，說明加入硫、硫堿和硫堿氯后固相反應(yīng)加速，有利于熟料的燒成。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，首先分析固相反應(yīng)溫度，硫加入堿或堿氯時生料活性提高，固相反應(yīng)加速。硫單獨(dú)作用固相反應(yīng)溫度升高33℃，堿存在時固相反應(yīng)溫度升高32℃，堿氯存在時固相反應(yīng)溫度升高4℃，表明氯對緩解硫堿的影響有一定作用，便于低溫形成熟料礦物。其次分析液相初析溫度，加入硫液相初析溫度降低4℃，液相大量出現(xiàn)的溫度降低10℃；在堿存在時液相初析溫度降低52℃，液相大量出現(xiàn)的溫度降低66℃；在堿氯存在時液相初析溫度降低16℃，液相大量出現(xiàn)的溫度降低65℃。由此說明水泥生料在鍛燒時， 液相初析溫度降低并不是硫單獨(dú)的作用，而是與堿氯共同作用，加速溶劑礦物或低熔點(diǎn)礦物生成，液相快速大量出現(xiàn)，在加上其他因素綜合導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)皮堵塞現(xiàn)象。

（2）作用規(guī)律分析。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，溫度升高有利于熟料燒成，但硫在不同條件下作用不同， 在1050-1310℃，1試樣主要生成礦物C2S和C2F， 1360℃左右礦物組成發(fā)生變化生成C3S和C2AS；1050℃～1100℃，加硫2試樣主要生成礦物C2S和C2F，出現(xiàn)新礦相CA2， 1310℃產(chǎn)生新物相C3S， 1360℃產(chǎn)生新物相C2AS；1050-1100℃，堿存在的加硫3試樣主要生成礦物C2S和C2F， CA2轉(zhuǎn)化為C4A3S，1310℃開始出現(xiàn)C3S，1360℃時C4A3S發(fā)生分解或形成固溶體；堿氯存在時的加硫4試樣，1050℃～1100℃，主要生成礦物C2S和C2F，部分硫轉(zhuǎn)化為C4A3S，1300℃開始形成C3S，1360℃時C4A3S發(fā)生分解或形成固溶體，出現(xiàn)新物相C3A和C4AF。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷1060℃左右1樣出現(xiàn)不明顯的放熱峰，是因?yàn)镃2S和C2F生成后的放熱，4樣明顯的放熱峰是因?yàn)榱蛟趬A氯條件下降低了C4A3S形成的溫度，再加上C2S和C2F的生成，三者釋放大量熱量；2樣1070℃附近小吸熱峰出現(xiàn)是因?yàn)榱蛩徕}分解吸收了熱量；1090℃左右2樣和3樣出現(xiàn)明顯放熱峰，是因?yàn)?樣和3樣大量C2S和C2F生成后的放熱，并且2樣CA2增大了生成量，3樣CA2轉(zhuǎn)化為C4A3S，都會釋放大量熱量。另外，從液相初析溫度上分析，2樣液相初析溫度比l樣降低是因?yàn)樯纱罅康腃2AS，其熔點(diǎn)很低，且部分C4A3S融于液相，導(dǎo)致共熔點(diǎn)降低；3樣液相初析溫度最低是因?yàn)镃4A3S分解釋放 S03，加入堿形成含堿礦物和固溶體；4樣液相初析溫度降低是因?yàn)镃3A和C4AF分解融于液相。

2 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)分析，可以簡單的總結(jié)硫在堿氯條件下對水泥熟料燒成過程中的作用規(guī)律，先將碳酸鈣的晶格破壞使其活化提高分解速度，降低分解時間，加快氧化鈣釋放速率， 激發(fā)生料活性， 加快反應(yīng)速度。同時，C4A3S的形成溫度、液相初析溫度和粘度大大降低，有利于溶劑礦物的形成和C2S和CaO的快速溶解和擴(kuò)散，最終形成大量C3S，有利于熟料礦物的低溫形成， 使熟料燒成的熱耗大大降低。

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