姚鵬

摘 要：硫在熟料的燒成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的影響，本文對(duì)硫在熟料鍛燒過(guò)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(guò)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(guò)渡相，具有加快熟料礦物形成的礦化作用。對(duì)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(huì)對(duì)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(shí)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(chēng)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(shí)，取出自然冷卻進(jìn)行研磨， 直到精細(xì)無(wú)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(gè)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(shuō)明生成Y—C2S較多，單獨(dú)加入硫時(shí)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(cè)試方法

（1）差熱分析（DTA）。該方法是通過(guò)差熱電偶對(duì)熱中性體與被測(cè)試樣在加熱過(guò)程中的溫差進(jìn)行測(cè)定。加熱過(guò)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(wú)溫差，差熱電偶兩端熱電勢(shì)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(huì)有溫差電勢(shì)產(chǎn)生。試樣與熱中性體間的溫差用時(shí)間和溫度制成圖得到差熱曲線（DTA）。試樣無(wú)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(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折有峰或谷出現(xiàn)。曲線轉(zhuǎn)折的時(shí)間表示物理化學(xué)變化的開(kāi)始時(shí)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(huì)越高，面積也會(huì)越大。

（2）X射線衍射分析。如果X射線射入結(jié)晶物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，表現(xiàn)為衍射線的方向和強(qiáng)度兩個(gè)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(duì)強(qiáng)度I/I0值與晶胞中的原子種類(lèi)、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(duì)對(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析， 800℃左右吸熱峰碳酸鹽開(kāi)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(kāi)始形成；1300℃-1370℃出現(xiàn)第二個(gè)明顯的吸熱峰，液相形成并不斷增多。通過(guò)曲線變化形狀可以看出，在未加硫、硫堿和硫堿氯時(shí)（1樣生料）出現(xiàn)液相前沒(méi)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(shuō)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(guò)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(shí)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(shí)固相反應(yīng)溫度升高32℃，堿氯存在時(shí)固相反應(yīng)溫度升高4℃，表明氯對(duì)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(shí)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(shí)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(shuō)明水泥生料在鍛燒時(shí)， 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(guò)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(kāi)始出現(xiàn)C3S，1360℃時(shí)C4A3S發(fā)生分解或形成固溶體；堿氯存在時(shí)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(kāi)始形成C3S，1360℃時(shí)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(huì)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(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，可以簡(jiǎn)單的總結(jié)硫在堿氯條件下對(duì)水泥熟料燒成過(guò)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(shí)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(shí)，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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