石灰石特性对生料易烧性的影响

1石灰石的化学成分,% 原料 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 石灰石-1 39.06 8.29 1.82 0.61 48.66 0.75 石灰石-2 41.08 4.75 0.88 0.55 49.47 2.23 石灰石-3 39.81 5.76 1.47 0.66 49.65 1.80 摘 要:本试验研究采用了化学、X-射线衍射、扫描电子显微 镜、差热分析等现代测试方法,对几家水泥厂所用主要原料石灰石 质原料进行分析研究,进而研究石灰石特性对生料易烧性的影响。 关键字:石灰石:生料:易烧性 中图分类号:TQ172.622.19文献标识码:A 文章编号:1001-6171(2007)02-0074-03 通讯地址:1中材建设有限公司,河北 唐山 063030; 2北京工业大学,北京 100022; 收稿日期:2007-01-10; 编辑:赵 莲; 石灰石特性 对生料易烧性的影响 TheInfluenceofLimestomePropertiesonRawMealBurnability □□王强 1,王亚丽 2 影响生料易烧性的因素很多,如 原料质量、生料配方、细度、均匀性、 矿化剂和微量组分等。石灰质原料是 生产水泥熟料的主要原料,在生料配 比中约占80%的比例,其物理化学性 质及矿物特性对水泥生料的各种性 能、水泥熟料的煅烧过程以及窑系统 的工艺参数均有重要影响。本文通过 选取不同水泥厂所用的石灰石,分析 其化学成分及矿物组成、结晶状况, 在同一率值、细度及烧制条件下,研 究了石灰石与生料易烧性的关系。 1石灰石特性 (1)石灰石的化学成分 本文选取三家水泥厂的石灰石作 为研究对象。表1为石灰石的化学成 分分析结果。由表 1数据可看出,石 灰石-1的 SiO2含量较高为 8.29%, MgO含量最低为 0.75%;石灰石-2 的MgO含量较高为2.23%。 (2)石灰石的XRD分析 我们采用 X-射线衍射分析鉴定 石灰石的矿物组成,图 1为石灰石的 X-射线衍射图谱。由图可知,三厂石 灰石主要物相为方解石,其次为 α- 石英,石灰石-2和石灰石-3还含有 少量白云石。 (3)SEM分析 为了进一步研究石灰石中各矿物 相的形貌及结晶情况,采用扫描电镜 对石灰石进行了分析。图2为石灰石 扫描电镜照片,板状物为方解石晶 体;椭圆形物主要成分为 SiO2,晶粒 尺寸 1～2μm。石灰石-1中石英含量 较高,与化学成分分析中 SiO2含量 高相对应。石灰石-3中方解石晶体 晶粒粗大,晶粒尺寸较大,大多数晶 粒在10μm以上,结晶完整。石灰石- 1和石灰石-2的方解石晶体晶粒细 小,且杂质含量高,以石灰石-2中杂 质含量最高。 (4)差热分析 做各厂石灰石的差热分析,石灰 石各分解过程温度见表2。石灰石-1 启始分解温度较低,反应极大温度和 结束分解温度较高。该石灰石大量分 解温度高及分解温度范围宽。石灰 石-2启始分解温度较低,反应极大 74 CEMENTTECHNOLOGY2/2007 检测与计量 表2石灰石各分解过程温度,℃ 原料 温度,℃ 启始分解 反应极大 结束分解 石灰石-1 698 885 933 石灰石-2 697 860 903 石灰石-3 725 886 925 表3生料易烧性试验生料配合比,% 编号 石灰石-1 砂岩 铁粉 铝矾土 1 90.12 3.23 4.20 2.45 2 90.49 3.07 4.14 2.31 编号 石灰石-2 砂岩 钢渣 铝矾土 1 83.56 5.81 3.77 6.85 2 83.95 5.68 3.70 6.68 编号 石灰石-3 页岩 铁粉 砂岩 1 85.99 10.95 1.88 1.19 2 86.44 10.60 1.80 1.16 表4fCaO测定结果,% 试样编号 1350℃ 1400℃ 1450℃ 1厂 1 1.42 0.46 0.16 2 0.55 0.41 0.27 2厂 1 0.46 0.25 0.15 2 0.57 0.47 0.22 3厂 1 4.41 1.42 0.70 2 4.54 2.03 0.93 温度较低。石灰石-3启始分解温度 高于表中所列的其它石灰石,反应极 大温度和结束分解温度也较高。 2 生料易烧性研究 每个水泥厂均采用两种配料方 案 :1为 KH=0.90,SM=2.60,AM= 1.50;2为 KH=0.92,SM=2.60,AM= 1.50。生料的配合比见表3。 生 料 易 烧 性 试 验 按 国 标 GB9965-88《水泥生料易烧性试验标 准》进行。具体方法是将磨好的细度 符合要求的生料加 20%的水,借助模 具制成 !13mm×13mm的试体,置于 105～110℃的 电 热 干 燥 箱 内 烘 干 (60min以上),然后置于加热至 950℃的预烧高温炉内,恒温预烧 30min,然后立即转放到恒温分别至 1350℃、1400℃、1450℃的高温炉内, 恒温煅烧30min,试样取出后自然冷 却,然后做fCaO测试。结果见表4。 3 结果分析 三个厂的生料的易烧性都较好, 由表4数据看到,三个厂的生料的易 烧程度是2厂>1厂>3厂。这是因为 碳酸岩的颗粒组成和结晶度是决定 矿石的易碎性易磨性,分解难易和反 应活性的重要因素。 3厂的石灰石中方解石晶体尺寸 较大,其分解温度也很高,因此其生 料的易烧性较差。从CaCO3分解所得 的 CaO在硅酸盐氧化物中扩散的活 性程度,取决于分解产物CaO的缺陷 结构的不规则程度和密度,而影响最 大的是方解石晶体的大小。随着方解 石晶体尺寸的减小,分解出的CaO缺 陷结构密度增大,CaCO3晶体愈小, 分解出的CaO颗粒也愈小,分散度愈 大,在相等量熔体条件下,CaO颗粒 与熔体的接触面愈大,故CaO溶解及 参与烧成反应的数量愈多,因此其易 烧性越好。 生料中石灰石质组分主要为含 CaO方解石。2厂石灰石中杂质含量 高、分布广也有助于石灰石反应活性 的提高,其易烧性较好。 随石灰石中二氧化硅含量增多, fCaO含量也增多,生料易烧性变差。1 厂的石灰石中SiO2含量较2厂高,因 此易烧性较差一点。! 检测与计量 752007/2水泥技术