硅酸率

更新时间:2022-08-25 14:32

硅酸率又称硅酸系数(silica modulus,SM),简称硅率,是硅酸盐水泥生产的一项技术指标。是指硅酸盐水泥熟料中SiO含量与Al2O3加Fe2O3含量的比值[SiO2/(Al2O3+Fe2O3)]。它反映水泥熟料中硅酸盐矿物(3CaO·SiO2+2Ca0·SiO2)与熔剂矿物(3CaO·Al2O3+4CaO·Al2O3·Fe2O3)的相对含量,硅酸率过低,则熔剂矿物含量过多,煅烧时液相量较大,容易结圈和结大块,使烧成困难,影响水泥的产量和质量;硅酸率过高,则说明熔剂矿物含量较低,煅烧时液相量太小,同样使烧成困难。

简介

硅酸率又称硅酸系数(silica modulus,SM),简称硅率,是硅酸盐水泥生产的一项技术指标。是指硅酸盐水泥熟料中SiO含量与Al2O3加Fe2O3含量的比值[SiO2/(Al2O3+Fe2O3)]。它反映水泥熟料中硅酸盐矿物(3CaO·SiO2+2Ca0·SiO2)与熔剂矿物(3CaO·Al2O3+4CaO·Al2O3·Fe2O3)的相对含量,硅酸率过低,则熔剂矿物含量过多,煅烧时液相量较大,容易结圈和结大块,使烧成困难,影响水泥的产量和质量;硅酸率过高,则说明熔剂矿物含量较低,煅烧时液相量太小,同样使烧成困难。所以生产硅酸盐水泥时,硅酸率必须选择适当,才能保证正常生产。其数值范围一般为1.5~3.5之间,并以1.8~2.5比较适宜,有的认为1.9~2.5比较适宜,但中热水泥的率值可稍高。在水泥原料(石灰岩、粘土等)勘探阶段应根据有关化验结果进行配料试算。

硅酸率与水泥ISO强度的关系

自2001年4月1日,我国开始实施水泥新标准以来,水泥企业面临着严峻的考验。为适应ISO水泥新标准,各立窑厂采取了各种各样的办法来提高水泥强度,最根本的方法是优化配料方案,改善水泥颗粒级配。通过合理控制硅酸率硅酸率的大小来提高ISO强度。

硅酸率提高,ISO强度也相应提高。ISO强度比GB强度大约低一个等级,原因在于老配方的硅酸率偏低。要提高水泥的ISO强度,首先就要提高熟料强度,则必须提高熟料中硅酸盐矿物比例,即提高硅酸率。

高硅酸率生料烧结性差

硅酸率表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁含量之和的质量比,也表示了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。硅酸率高,熔剂性矿物少,熟料表现为烧结差。另外高硅酸率物料由于烧结差而发散,物料之间空隙小,局部通风阻力大,通风不良,易形成偏火、呲火等。如果硅酸率过高,则由于生料易烧性差,物料难以烧结,不能形成好的完整的底火层而出现垮边或塌窑事故。

高硅酸率配方熟料烧结液相量低

在生料配料中,采用高硅酸率,即增加SiO2的含量,则应相应降低铝或铁的量,或同时降低铝、铁含量。而Al2O3 和Fe2O3总量的大小直接关系着烧结液相量的多少。当Al203+Fe2O3降低时,液相量就减少,液相粘度增大,对硅酸三钙(C,S)的形成不利。同时矿物晶体发育不好,烧结反应不完全,即被称为难烧料。

为适应高硅酸率煅烧采取的措施

采用高硅酸率方案后,熟料烧结液相量相对较低,生料易烧性变差,这是为了提高熟料ISO强度的必然结果。虽是如此,但只要采取相应的技术措施,要烧出高强熟料仍是可能的。

提高煅烧中的实际液相量

按熟料化学成份计算出来的液相量暂且叫作“成份液相量”, 采用高硅酸率配方后,“成份液相量”虽然较低,甚至低于23% 。我们可以通过提高实际液相量来促进煅烧。提高实际液相量的途径有如下几个方面。

1.在生料配方中适当增加矿化剂掺量。矿化剂可降低液相出现的温度,增加液相量,改善液相性质,从而加速C,S的形成。

2.加高炉矿渣、钢渣或铅锌尾矿等作助熔剂,以降低物料共熔温度,从而提高液相量,降低液相粘度。

3.提高组成液相量的组份的含量。如多掺入含钙量高的煤矸石代替部分粘土,以改善生料易烧性。用煤矸石代替了50% 的粘土质原料。采用高硅酸率后,尽管成份液相量降低了,但窑的操作仍很稳定,矿物发育良好,熟料强度反而得到很大提高。

4.提高煅烧温度

液相量随温度的增高而增加。所以,提高煅烧温度是增加实际液相量的途径之一。提高窑温的关键是要用大风操作和促进窑内通风的其它措施。

改善生料易烧性

1.降低生料细度。生料细度与易烧性有较好的相关性,即生料细度越小,易烧性愈好。所以,在烧高硅酸率的生料时,宜将生料细度控制在小于8% (0.08mm方孔筛筛余),0.2mm方孔筛筛余小于0.5% 。

2.加强生料的均化。生料入窑前可采用多库搭配、机械倒库、空气搅拌等方式进行均化处理,从而改善生料的易烧性。

合理操作

对高硅酸率生料应采用暗火煅烧,并且大风大料。看火工应根据窑内的变化情况灵活操作。

小料球煅烧

小料球指的是常规料球∅10mm的一半左右。煅烧小料球的好处在于因料球直径小,由表及里的烧成路径减小了。而且料球的比表面积增大,接触传热面积增大,缩短了烧透的时间。对于大料球,烧成不均匀,有的物料表面已出现液相,而料球内部仍在进行碳酸盐分解。因此使用小料球煅烧可大大提高物料传热速度,有利于高硅酸率物料的烧结,从而提高熟料质量。

总结

为适应新标准的要求,我们必须尽力提高ISO强度。在优化配料方案时,我们应合理控制硅酸率值,尽量采用高硅酸率方案。高硅酸率配方才能真正提高ISO强度。对高硅酸率配方的生料,成份液相量较低,煅烧较为困难,但只要我们采取了合理的技术措施,高硅酸率生料也同样可以达到好烧快烧的目的。

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