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硅酸盐水泥熟料的易磨性及其影响因素(2)

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熟料的易磨性随我w(AI2O3)的增加而增加，尤其是w(AI2O3)＞6%后，熟料易磨性增加得更为明显。

一般认为，熟料形成过程中出现的液相量越多，所得熟料的易磨性越差，见图4。这可能是由于熟料的液相量高，硅酸盐矿物将被包裹并因此而连接紧密，熟料结构密实造成的。但 M.Tokyay的统计结果表明，熟料中液相量越多，粉磨所需能量越少。

图5说明w(f-CaO)对熟料的易磨性有显著影响，显然，两者研究结果并不相同。

硅酸盐矿物与熔剂矿物之间的比例[E=w(C3S+C2S)/w(C3A+C4AF)]，也影响熟料的易磨性,见图 6。由图6可知，当E=3.7时，熟料的粉磨功指数最小;E＞4.0后，粉磨功指数随该比例的增加略有降低。

3微量元素

硅酸盐水泥熟料中4种基本化学组分CaO,SiO2,AI2O2,Fe2O3的总质量分数在 94%~98%之间，另外还含有2%~6%的微量组分，如MgO,K2O,Na2O等。微量元素从以下几个方面影响熟料的易磨性:一是改变熟料结构，微量元素固溶到熟料矿物中，将改变其结构与表面物理状态;二是改变熟料形成过程中产生的液相量，并因此改变熟料的物理结构，如致密度和孔结构等;三是改变熟料形成过程，熟料形成温度有所变化。不同种类的微量元素会产生不同的效果。例如，w(MgO)超过2%时，就会导致熟料的易磨性下降。表3列出了某些过渡元素(以氧化物状态掺入，掺量2%)对熟料易磨性的影响。

从表3知，过渡元素Cr和Mn具有增加熟料易磨性的积极作用，而其他种类的过渡元素则降低熟料的易磨性。

4熟料的物理结构

立升重是反映熟料结构致密程度的常用参数。一般说来，由于熟料的体积质量波动不大，熟料内部空隙的多少是影响熟料立升重的关键因素。有关研究表明，不同粉磨阶段，熟料空隙率对易磨性的影响不同。粗粉磨阶段(比表面积≤150㎡/kg)，熟料空隙率增加可以有效提高熟料的易磨性;而在细粉磨阶段，两者没有什么关系。熟料中孔径为1μm~4μm范围内的孔数增加时，熟料在微细化阶段(比表面积150~300㎡/kg)的易磨性将显著提高。运用SEM法分析熟料孔隙率与其易磨性的关系表明，粉磨功指数越低的熟料，其孔隙率越高。熟料的孔结构与易磨性也可能无关。

熟料结粒尺寸也影响其易磨性。在粉磨相同比表面积(300㎡/kg)熟料的情况下，结粒尺寸＜0.5mm的熟料和结粒尺寸约8mm的熟料相比，以原始颗粒入磨，前者的粉磨能耗将增加25%左右。熟料结粒尺寸在6.5mm左右的颗粒数量较多时，熟料的易磨性较好。表4列出了出窑熟料结粒尺寸对熟料易磨性的影响。

5矿物晶体尺寸

熟料中C3S和C2S晶体尺寸是影响熟料易磨性的主要因素之一。两种主要矿物晶体尺寸越大，熟料的粉磨功指数越大，熟料的易磨性越差。文献给出了上述2种矿物晶体尺寸影响熟料易磨性的数学表达式:

矿物晶体尺寸与熟料易磨性线性相关的研究说明，随着C3S,C2S两种矿物晶体尺寸的增大，熟料的粉磨功指数减小，其易磨性相应提高。

成堆聚集的簇晶形式分布的C2S，其易磨性较差。在粗粉磨后，这种聚集形式的C2S一般仍保持原状，并在粉料中以尖角片状大颗粒形式存在。

6生料细度、煅烧温度与熟料冷却速率

生料细度与熟料烧成温度有直接关系。生料越细，熟料的烧成温度越低。在熟料化学组成一定的情况下，最高烧成温度越高，熟料在高温带停留时间越长，熟料煅烧过程中出现的液相量越多，矿物形成反应程度越充分，结晶度越高，熟料的致密度越大，结粒尺寸和硅酸盐矿物晶体尺寸越大，这样势必影响熟料的易磨性。因此，控制生料细度，降低熟料烧成温度可以改善硅酸盐水泥熟料的易磨性。一般认为，熟料冷却速率较快的熟料，其易磨性明显优于冷却速率慢的熟料。

7结论

(1)硅酸盐水泥熟料的易磨性不仅取决于熟料的化学组成，且取决于其煅烧工艺条件。真正掌握影响硅酸盐水泥熟料易磨性的因素是非常困难。这也

是众多研究结论难得一致的原因。

(2)以往研究的主要内容只涉及了基础性的问题，缺少行之有效的改善措施。

(3)改变熟料化学组成及其矿物晶体的结构尺寸，是改善硅酸盐水泥熟料易磨特性的有效方法。这方面的研究已经受到国外学者的重视。例如，制备熟料时掺入含有金属粒子的工业废弃渣，可明显改善熟料的易磨性;通过控制熟料形成过程中的熔融反应，能改善高贝利特硅酸盐水泥熟料的岩相特征，从而改善熟料的活性和易磨性。我们的研究表明，提高熟料中C3S量，降低熟料烧成温度，可以制备易磨性好的硅酸盐水泥熟料。这种熟料(w(C3S)≥70%)，在相同实验条件下，其粉磨效率比一般硅酸盐水泥熟料(w(C3S)=54%)增加40%，3d抗压强度提高13MPa，28d抗压强度与普通硅酸盐水泥熟料持平。

文章来源：《硅酸盐学报》网址: http://www.gsyxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1103/368.html