化学分析在水泥生产中的重要性 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｏ￣ａｎｃｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 阚丽虹（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州７３００５０） 摘要：在水泥生产中，所有的原材料、半成品、成品都需要进行质量控制。水泥生产的质量控制包括两部分：一个是 水泥生产中的化学成分分析；一个是水泥生产中的物理性能检验。这两部分在水泥生产中都是至关重要的，本文主要谈谈 化学分析对水泥生产的作用。水泥的化学成分与水泥的矿物组成有直接关系，矿物组成和水泥熟料又有很重要的关系，水 泥熟料直接影响水泥的质量，文中主要阐述这几者之间的关系。 关键词：化学分析；水泥；水泥生料；矿物组成；率值；胶凝材料；水泥熟料；质量 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ，ａｌｌ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｅｍｉ—ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉｆｎｉｓｈｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ｐａｒｔｓ：ｏｎｅ ｉｓ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｏｎｅ ｉｓ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ，ｈｅｒｅ Ｉ ｍａｉｎｌｙ ｔａｌｋ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｓ ｄｉｒｅｃｄｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ ｃｅｍｅｎｔ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ｄｉｒｅｃｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｙｔ，ｉｎ ｔｉｍｅ Ｉ ｍａｉｎｌｙ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｅｍｅｎｔ；ｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｒａｔｅ；ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ；ｑｕａｌｉｙｔ 中图分类号：ＴＱ１７２．１＋８文献标识码：Ｂ文章编号：１００３—８９６５（２０１６）０５—００３７—０２ １化学分析在水泥生产中的重要 ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＡＩ２０３、Ｆｅ２０３和游离氧化钙，实验室 要做的就是水泥熟料全分析和游离氧化钙的测定，以便为 水泥生产主要是将石灰石、粘土、铁粉等原材料经破 后面计算熟料的石灰石饱和系数和率值提供数据，以判断 碎、粉磨、均化、预热在分解炉里分解后，经回转窑煅烧 配料是否满足要求，前面生料的生产工艺是否满足要求； 后再加入一些混合材和石膏后，经辊式破碎机，球磨机粉 游离氧化钙是熟料的有害成分，测定的目的是控制它的 磨后的胶凝材料。在整个生产过程中，所有的原材料和半 大小，以免影响水泥的质量。 成品都要求进行严格的质量控制，绝不允许不合格的半成 品和成品出厂，以免给社会造成经济和财产损失。同时也 ３水泥熟料的化学成分与矿物组成之间 给整个企业带来经济损失。化学分析只是质量控制的一部 的关系 分，它包括对原材料化学成分的分析、水泥熟料的化学分 析和混合材、石膏的化学成分分析。 水泥熟料的化学成分主要是ＣａＯ、ＳｉＯ 、ＡＩ Ｏ。、 Ｆｅ２０３，总量在９５％以上，其中还含少量的ＭｇＯ、 ２原材料的化学成分与水泥熟料的化学 ＳＯ３、Ｎａ２０、Ｋａ２０、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏｓ等，它们的总量通常占 水泥熟料的５％以下。其中游离氧化钙和方镁石对水泥 ●＇＾■，● 熟料的安定性会产生不良的影响，要严格加以。而这 水泥生产的主要原材料有石灰质原料，使用最广泛 些化学成分在水泥熟料中都不是单独存在的，它们都是以 的是石灰石，其主要成分是ＣａＣＯ ，其石灰石的品位由 两种或者两种以上存在熟料的各种矿物之中。水泥熟料 ＣａＯ的含量确定。进厂石灰石要检验ＣａＣＯ 的滴定度， 的主要矿物有以下四种：硅酸三钙，其化学式是３ＣａＯ・ 就是生料中所有碳酸盐的含量，以确定这种石灰石是否满 ＳｉＯ＝，简写Ｃ。Ｓ；硅酸二钙，其化学式是２ＣａＯ・ＳｉＯｚ， 足水泥生产的需要。如果石灰；５－ｇＪ成分波动较大，水泥厂 简写；铝酸三钙３ＣａＯ・ＡＩｚＯ。，简写Ｃ。Ａ；铁铝酸四钙， 就需要考虑对它进行预均化处理。其次，粘土质原料，主 其化学式是４ＣａＯ・ＡＩ ０３＂Ｆｅ２Ｏ３，简写Ｃ ＡＦ。另外还含 要常用的有粘土、黄土和页岩等，其主要成分是ＳｉＯ，、 有少量游离氧化钙，化学式是：ｆ—ＣａＯ；方镁石，化学 ＡＩ ０ Ｆｅ ０。，其衡量粘土质量的主要指标也是它的化学 式是ＭｇＯ；含碱矿物和玻璃体等。其中硅酸三钙和硅酸 成分、含沙量和含碱量等：如果这两种原料的化学成分还 二钙的含量占整个水泥熟料的６５％以上；铝酸三钙和铁 不能满足水泥生产的需要，就需要再加一些其他校正原料， 铝酸四钙占２２％左右。 如铝质校正原料、铁质校正原料和硅质校正原料等。水泥 在水泥生产中，适当的提高熟料中的ＣａＯ含量有助 生产半成品的质量控制主要是熟料的化学成分，熟料的物 于提高Ｃ３８的含量，但是不是说ＣａＯ含量越高越好，因 理性能，熟料中的游离氧化钙等。其中熟料的化学成分有 为ＣａＯ含量高了，会使熟料中的游离氧化钙的含量增加， ３７ ｌ 塑墨 主 从而影响水泥的安定性；相反，如果ＣａＯ含量低了，生 成的Ｃ。Ｓ的含量少了，Ｃ，Ｓ的含量增加了，降低了水泥的 三钙过少，熟料的质量也不好；所以，在水泥厂生产条件 下，为了熟料的顺利形成，而又不至于出现过多的游离氧 化钙，ＫＨ通常控制在０．８７～０．９６之间。 胶凝性；ＳｉＯ，和ＣａＯ在高温作用下化合形成硅酸盐矿物， 当ＣａＯ含量一定时，ＳｉＯ，含量高时，生成Ｃ Ｓ的含量较 多，Ｃ Ｓ的含量较少，同时相应Ａｌ ０。、Ｆｅ ０。含量就减少 了，则溶剂矿物含量就减少了，不利于Ｃ Ｓ的形成；相反， ＳｉＯ，含量低时，硅酸盐矿物的含量就减少，溶剂矿物的 含量就增加了。生料中的ＡＩ，Ｏ 主要与其它氧化物在高温 下化合生成相应的含铝相矿物铝酸三钙和铁铝酸四钙，当 Ｆｅ２Ｏ。含量一定时，增加Ａ】２Ｏ。含量，铝酸三钙含量增减， Ｆｅ２Ｏ３含量主要影响铁铝酸四钙的生成，Ｆｅ２０３含量高铁 铝酸四钙含量就高。在熟料煅烧过程中，少量的氧化镁与 硅率的物理意义：反映了水泥熟料中硅酸盐矿物 （Ｃ３Ｓ＋Ｃ２Ｓ）、和溶剂矿物（Ｃ３Ａ＋Ｃ ＡＦ）的相对含量。 硅率过高，表示硅酸盐矿物多，溶剂矿物少，对熟料强度 有利，但是给烧成造成困难；随着铝率值的不断下降，液 相量不断增加，对熟料的易烧性和操作有利。但是溶剂性 硅率过低，熟料中的溶剂矿物过多，煅烧时容易出现结大 块，结圈等现象，而且烧出来的熟料强度低，给操作带来 困难。 铝率的物理意义：反映了熟料中的Ｃ。Ａ和Ｃ ＡＦ的相 熟料中矿物结合成固溶体并溶于玻璃体中，就会降低熟料 对。铝率增大，Ｃ。Ａ增多，Ｃ ＡＦ含量相对减少，液相量 的烧成温度，增加液相量，降低液相粘度有利于熟料的烧 粘度增加，不利于Ｃ Ｆ的形成；由于Ｃ。Ａ增多，容易引起 成，还能改善水泥色泽，但是氧化镁含量较高，会影响水 水泥的快凝；但是铝率过低，Ｃ Ａ的相对含量较少，Ｃ ＡＦ 泥的安定性。 含量相对增多，液相粘度小，有利于Ｃ Ｓ的形成，但是煅 烧时窑内容易结大块，对煅烧操作不利。 ４熟料的化学成分、率值和矿物组成之 间的关系 ５结语 率值是反映水泥熟料各化学成分中氧化物含量之间 １）在生产中，我们要对原材料、半成品、成品以及 的关系，通过率值也可以反映水泥熟料的化学成分和矿物 其他的辅助材料进行准确的定量分析，以保证半成品和成 组成之间的关系，同时反映出水泥熟料的性能和对工艺烧 品的质量。 成的影响。率值是水泥生产质量控制的基本要素，也是控 ２）通过矿物组成可以计算水泥熟料的各个率值；通 制生产主要指标。水泥生产的主要率值有石灰石饱和系数 过水泥熟料的率值，可以计算熟料的化学成分；通过水泥 （ＫＨ）、硅率（ｎ）、铝率（Ｐ）三个。 熟料的矿物组成可以计算熟料的化学成分；通过熟料的化 石灰石饱和系数的物理意义：它表示在水泥熟料的总 学成分可以计算熟料的各个率值：通过熟料的化学成分可 的ＣａＯ的含量中，减去酸性氧化物Ａｌ２０ Ｆｅ２０３所需的 以计算熟料的矿物组成，熟料的化学成分可以通过分析熟 氧化钙的含量后，剩余的才与二氧化硅化合生成硅酸三钙 料的化学成分得到。 的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部被氧化钙饱和成硅 ３）生料的化学成分的分析主要用来控制原料的品质 酸三钙的量的比值。 是否满足生产工艺的要求。 理论上讲，ＫＨ值高，Ｃ Ｓ的含量高，Ｃ，Ｓ的含量少， ４）Ｓ Ｏ。的化学分析主要用来控制石膏的掺量。 ＫＨ值应值在该０．６６７～１．Ｏ０之间，这样可以使熟料全部 ５）游离氧化钙的化学分析主要用来控制熟料的质量。 生成四种主要矿物，化学也不至于有游离氧化钙的存在， 但是在实际生产中，由于原料的性质，烧成温度、液相量、 参考资料 液相粘度等因素的，生产中完全做不到，当ＫＨ接近 １时，工艺条件难以满足生产的需要，而游离氧化钙明显 ［１］李坚利周惠群水泥工艺学武汉理工大学出版社 增加，熟料的质量反而下降；当ＫＨ降低时，熟料中硅酸 ２ＯｌＯ．钜 ３８
