硅质原料对熟料烧成热耗的影响

1、原料中硅质成分的结构形式与熟料热耗有何关系？

硅质原料的合理选择是生产熟料节能的重要工艺手段。因此要充分调查并利用企业附近的物产资源是非常必要的。

①高能耗的硅质原料一般是：沉积岩型中多含架状、层状Si-O结构的结晶石英矿物及隐晶的高岭石矿物，一般黏土、泥质岩和砂岩、粉砂岩属于此类岩型，其Si-O结构复杂，是高能耗原料，烧成热耗高达4598kJ/kg熟料左右。

②较低能耗的硅质原料是：非晶质（除石英类外）的岩浆岩，主要是岩浆喷出岩、矿渣等。它们经高温急冷后，Si-O结构键断裂，形成较简单Si-O结构体，岩浆岩喷出的流纹、珍珠岩、松脂岩、安山岩、玄武岩等，它们与高中品位石灰石匹配，分解点与共熔点相近，易烧性好，热耗约3135~3762kJ/kg熟料。

③最低能耗的硅质原料是：Si-O结构为络阴离子团硅酸矿物，多为变质岩，其Si-O结构为链状、环状和岛状，主要有共岗片磨岩、矽卡岩，千枚岩、绿泥石片岩等，它们因O共接键少、键荷不饱和，分解温度低、熔点低、液相黏度低、反应速度快，所以相应能耗最低。

综合上述，这是对硅酸盐矿物中Si-O结构的解聚能耗高低顺序排列的：架状结构＞层状结构＞链状结构＞环状结构＞岛状结构。

2、为什么结晶SiO2在水泥烧成中要消耗较多能量？

石灰石与SiO2要想结合为C2S，必须具备两个条件：两种物料的数量恒等；两种反应物有较高亲合能力。而结晶SiO2在系统受热过程中的表现如下。

①当系统在900~950℃时，石灰石在固相期呈沸腾分解，颗粒周围形成CaO云团，而此时结晶石英还只有少量溶出[SiO4]^4-。即两个反应物量明显不均等。而使烧成反应无法进行。

②随着温度升高，结晶SiO2溶出的[SiO4]^4-越来越多，与云团外围的CaO形成C2S屏蔽层，使固相反应无法完善，尤其是SiO2细度较粗时。此时，只有少量活性的C2S、[SiO4]^4-还能主动扩散。所以，两者的亲和性无法一致。

3、为什么含简单Si-O结构的矿物原料易烧成？

①它们的解温度（450~900℃）低，与石灰石的分解温度基本同步，所以固相反应能及时进行。

②Ca、Fe、Al与[SiO4]^4-是内在接触，离子态Si-O结构体密度大，均匀度也大，并有足够O冲入，会形成直接接触反应，固相反应趋于完善，有利于生成C3S。

③这种原料因硅酸盐矿物多数是含有Ca、Fe、Al多种组成的矿物，分解时会自行调整析出新生态的含Ca硅酸盐矿物。如钙石榴石，绿帘石等在烧成中能调析出C2S、C3S及铁铝酸盐矿物，具有胶凝性。所以，用热液变质形成的金属矿、基性岩浆岩等类原料，都要比用沉积岩能耗低。

——摘选于：谢克平，《新型干法水泥生产问答千例（管理篇）》

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