摘 要：对A公司熟料矿物组成跟踪研究，分析矿物组成情况与熟料强度的相关性，得出有效调控熟料矿物组成优化熟料强度的方案。结果表明：通过调整KH由0.920±0.01至0.895±0.01、保持窑皮长度在24m以下、二次风温控制在1150℃左右，熟料强度由 59.5 MPa提升至65.3 MPa，水泥中熟料掺比平均降低3.48%，吨水泥材料成本下降约7.31元，能够有效降低生产成本。

关键词：熟料矿物；硅酸盐矿物；熟料强度；矿物晶型

0 引言

近年来，水泥行业持续淘汰落后产能，加快推进传统产业向绿色低碳转型，坚定的走高质量发展之路，对水泥质量管控要求更加精细化、智能化。X射线衍射仪(以下简称XRD)，该设备利用X射线射的原理，能够定量分析熟料不同矿物含量及品型占比，为熟料质量管控提供更有力的数据支持。但由于反应的温度、加热速率、气氛、物料的颗粒组成、均匀性等因素，会使熟料矿物含量的实际结果与化学计算存在较大误差，无法真实的反映实际生产情况。并且也无法反映矿物中不同品型的分布情况。本文通过对A公司熟料矿物组成与其强度的相关性情况进行分析研究，得出有效调控熟料矿物组成的方案并进行实际应用。

01 熟料矿物组成情况

对A公司近一年的熟料矿物组成情况进行跟踪分析，该公司主要硅酸盐矿物(C₃S+C₂S)为73%～80%，平均值为76.68%，C₃S中整体M₃型占比较多说明煅烧温度控制偏高，M₁/M₃型比值平均值为0.62，C₂S中主要以C₂S-β为主；C₃A含量为 1.39%～14.02%，主要以斜方型 CA为主；28d强度为 51.1～65.6 MPa，稠度为 23.0%～25.2%，见表1。

表1 A公司孰料矿物组成对比表

1.1 强度与硅酸盐矿物(C₃S、C₂S)含量关系对

C₃S、C₂S与熟料3d、28d强度进行相关性分析，如图1，表2所示。在一定矿物含量范围内，熟料3d强度与C₃S含量呈正相关，与C₂S含量呈负相关28d强度与C₃S含量呈负相关，与C₂S含量呈正相关，与C₃S+C₂S含量呈正相关但相关性较差。

图1 3d、28d强度与硅酸盐矿物含量相关性

1.2 强度与不同矿物品型关系

对3d、28d强度与C₃S、C₂S的不同晶型进行拟合分析，具体相关系数如图2，表3所示。

由图2中可看出熟料3d强度与M₁型、M₃型C₃S有着良好的正相关，而与C₂S-β呈明显的负相关。28d强度与M₁型C₃S、M₁/M₃型C₃S呈明显正相关，与M₃型C₃S呈负相关。

表3 A公司熟料强度与不同矿物晶型相关性

1.3 熟料饱和比、C₃S与强度关系

对M₃型C₃S的不同含量、熟料三率值及强度进行统计分析，结果见表4。

表4 M₃型C₃S与三率值及强度影响

随着 KH的下降，M₃型C₃S先下降，后增加，M₁/M₃型 C₃S比值先增加后减少，对应熟料28d强度先增加后降低，KH控制在0.890～0.900之间熟料矿物组成及28d强度最优。

综合分析可得出：A公司熟料硅酸盐矿物含量稳定时，适当降低 C₃S/C₂S比例，提高 C₂S含量能够有效提高熟料28d强度。稳定C₃S含量的同时，适当提高 M₁/M₃型 C₃S比值能够有效提高熟料28d强度当KH在 0.890～0.900之间时，M₁/M₃型占比最优，料28d强度最高。

从上表可以发现，M₃型C₃S含量逐步下降时，熟料KH呈下降趋势，熟料强度呈上升趋势。

分析熟料饱和比的变化C₃S晶型影响情况及熟料强度变化，见表5。

表5 KH的变化对C₃S晶型及强度影响

02 熟料矿物组成优化控制方案的拟定及应用

2.1熟料矿物组成优化控制方案拟定

结合A公司实际生产情况及控制技术的试验结果，主要从熟料三率值控制和熟料煅烧制度两方面制定优化方案，提高熟料中M₁型C₃S占比，减少M₃型C₃S含量，具体如下：

(1)熟料三率值：KH由0.920±0.01调整至0.895±0.01，SM和IM保持不变。

(2)控制合理的烧成带长度，保持密皮长度在24 m以下。

(3)二次风温控制在1150℃左右。

2.2熟料矿物组成优化控制方案应用

跟踪A公司调整后8个月熟料矿物含量及强度的变化情况，如图3。

图3 A公司孰料矿物含量及强度变化情况

M₁/M₃型C₃S比值由 0.61提升至 0.73左右，熟料强度由 59.5 MPa提升至 65.3 MPa。P·O42.5 水泥中熟料掺比下降4.19%，M32.5水泥中熟料掺比下降2.77%。吨水泥材料成本下降约7.31元(熟料成本按250元、混合材成本按40元计算)，大大降低了生产成本。

03 结论

结合熟料矿物组成与强度的相关性情况分析能够有效的优化熟料强度，A公司结合熟料矿物组成控制技术，优化了熟料矿物组成，M₁/M₃型C₃S比值由 0.61 提升至 0.73左右，熟料28d强度从59.5 MPa提升到 65.3 MPa，水泥中熟料掺比平均值降低3.48%，吨水泥材料成本下降约7.31元(熟料成本按250元、混合材成本按40元计算)，年水泥产量210万t，年节约水泥生产成本为1535.1万元，有效降低了生产成本。

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作者：高诗莹

单位：中国葛洲坝集团水泥有限公司

来源：水泥工程2024年第一期