水基岩屑作原料煅烧水泥熟料的试验.docx

1室内试验

1.1试验原材料

本试验所采用的水泥原料为四川某水泥企业提供，包括石灰石、页岩和硫酸渣。其化学成分如表1所示。水基岩屑化学成分如表2所示，其矿物分析如图1所示。

表1水泥原料的化学成分%

表2水基岩屑的化学成分%

结合水基岩屑的化学成分和矿物分析可以发现，水基岩屑中含有较多的BaSO4，此外，还含有一些CaCO3和SiO2等物质。结合表2的水基岩屑化学成分分析，其中的硫元素大部分以BaSO4的形式存在。

1.2试验方法

1）率值和试样配比确定

根据水泥企业提供的三率值，将水基岩屑按照2%和5%两种掺量配入水泥生料中，三率值为：KH=0.888，SM=2.45，IM=1.35。

图1水基岩屑XRD衍射图谱

根据三率值，对水泥企业提供的原材料用Excel里自带的线性规划法进行配料，配料结果见表3。

表3水泥生料配比%

从配料方案可以看出，2%水基岩屑掺入后，替代了水泥生料中约2%的页岩，5%水基岩屑掺入后，替代了水泥生料中约2.5%的石灰石和2.5%的页岩。

2）试样成型及煅烧

取已烘干的煤粉与各种原料按照上述配比准确称重，使各物料充分混合均匀，混合均匀后全部放置于金属模具内，用35kN压力制成直径10mm、重约10g的圆形样品后，在105℃下烘干30min，将样品放入坩埚内，置于硅钼棒的高温炉中。从室温开始以10℃/min的升温速率升温至900℃，保温30min，再升温至目标煅烧温度，出炉后急速冷却，得到水泥熟料样品，放入干燥器中等待测验。选择煅烧温度为1?450℃。

1.3测试方法

1）易烧性分析

试样中游离氧化钙（f-CaO）的测定采用乙二醇-苯甲酸法进行。游离氧化钙（f-CaO）反映了水泥熟料的易烧性，是衡量水泥熟料质量优劣的重要参考指标。

2）矿物相分析

本试验采用SMARTLAB型X射线衍射仪分析熟料样品，其目的是为了研究不同温度下熟料的矿物组成，继而分析在不同温度下矿物相的转变规律。

3）岩相分析

选择少量块状熟料样品经过抛光后，在1%硝酸酒精溶液中浸蚀1~3s，等待干燥后用金相显微镜观察熟料样品的岩相结构，并拍照记录。通过岩相分析有助于了解熟料的主要矿物组成、晶体生长情况及熟料煅烧过程中存在的问题。

1.4试验结果及分析

1）易烧性分析

对煅烧所取得的熟料中f-CaO含量进行测定，来分析判断生料易烧性，试验结果见表4。

表4水泥熟料中的f-CaO含量%

从表4可以看出，水基岩屑掺量不同的水泥熟料，f-CaO含量有所差异，随着水基岩屑掺量的提高，f-CaO含量随之增加。

2）试样的XRD分析

利用X射线衍射分析，讨论水基岩屑不同掺量下烧成熟料的物相组成，如图2所示。

图2水基岩屑不同掺量煅烧的水泥熟料XRD衍射图谱

从图2可以看出，1?450℃下，三个XRD图谱中，硅酸三钙和硅酸二钙均大量存在，其对应的特征峰也很明显。两种水基岩屑掺量的XRD图谱与基准样的XRD图谱基本一致，仅在峰强上略有差别。XRD图谱中f-CaO的特征峰很弱，说明三种水泥熟料中仅存在少量的f-CaO，与易烧性分析中的f-CaO含量吻合。

3）熟料岩相结构分析

选取部分熟料试样进行金相显微镜下的岩相结构分析，并选择有代表性的区域进行拍照，试验结果见图3。

从图3可见，三种熟料的岩相图差异较大，其中基准样的岩相图中阿利特发育正常，尺寸在30μm左右，呈六方板状，属于正常生长的阿利特矿物；掺2%水基岩屑的熟料岩相图中，也存在少量尺寸较大的阿利特，但大部分阿利特尺寸适中，为六方板状和长柱状。掺5%水基岩屑的熟料岩相图中，阿利特尺寸大小差距较大，且形状不是正常的六方板状，阿利特生长发育稍差一点；就阿利特生长而言，掺2%水基岩屑的熟料要优于掺5%水基岩屑的熟料。

图3熟料的岩相结构

2工业试验

依据室内试验作为参考，在广元某水泥企业进行现场试验，该水泥企业拥有两条5?000t/d熟料生产线。试验期间水基岩屑在生料中掺量分别为2%和5%，水基岩屑的总投加量约700t。现场试验的配料方案与室内试验一致。试验期间由第三方机构现场取样检测。

2.1原材料成分

现场试验所用原材料与室内试验一致。现场试验期间对掺入水基岩屑的水泥生料进行了化学成分检测，结果见表5。

由表5可见，两种水基岩屑掺量下的水泥生料化学成分没有明显差异，水泥生料成分中S元素含量稍稍增加，其原因是水基岩屑中BaSO4含量较多，水基岩屑掺量提高后，引入的S元素增加，导致水泥生料中S元素增多。

表5水泥生料成分检测%

2.2运行状况

试验期间原材料和燃煤投加情况依照日常生产经验正常进行。试验期间各个生产系统能够正常稳定的运行，水基岩屑加入后，没有出现设备故障和生产运行故障等情况，水泥窑内工况正常。加入水基岩屑后，SO2烟气排放增