[科普中國]-硅酸率

簡介

硅酸率又稱硅酸系數(shù)（silica modulus，SM），簡稱硅率，是硅酸鹽水泥生產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。是指硅酸鹽水泥熟料中SiO含量與Al2O3加Fe2O3含量的比值[SiO2/（Al2O3+Fe2O3）]。它反映水泥熟料中硅酸鹽礦物（3CaO·SiO2+2Ca0·SiO2）與熔劑礦物（3CaO·Al2O3+4CaO·Al2O3·Fe2O3）的相對含量，硅酸率過低，則熔劑礦物含量過多，煅燒時(shí)液相量較大，容易結(jié)圈和結(jié)大塊，使燒成困難,影響水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量；硅酸率過高，則說明熔劑礦物含量較低，煅燒時(shí)液相量太小，同樣使燒成困難。所以生產(chǎn)硅酸鹽水泥時(shí)，硅酸率必須選擇適當(dāng)，才能保證正常生產(chǎn)。其數(shù)值范圍一般為1.5～3.5之間，并以1.8～2.5比較適宜，有的認(rèn)為1.9～2.5比較適宜，但中熱水泥的率值可稍高。在水泥原料（石灰?guī)r、粘土等）勘探階段應(yīng)根據(jù)有關(guān)化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行配料試算1。

硅酸率與水泥ISO強(qiáng)度的關(guān)系自2001年4月1日，我國開始實(shí)施水泥新標(biāo)準(zhǔn)以來，水泥企業(yè)面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為適應(yīng)ISO水泥新標(biāo)準(zhǔn)，各立窯廠采取了各種各樣的辦法來提高水泥強(qiáng)度，最根本的方法是優(yōu)化配料方案，改善水泥顆粒級(jí)配。通過合理控制硅酸率硅酸率的大小來提高ISO強(qiáng)度。

硅酸率提高，ISO強(qiáng)度也相應(yīng)提高。ISO強(qiáng)度比GB強(qiáng)度大約低一個(gè)等級(jí)，原因在于老配方的硅酸率偏低。要提高水泥的ISO強(qiáng)度，首先就要提高熟料強(qiáng)度，則必須提高熟料中硅酸鹽礦物比例，即提高硅酸率。

高硅酸率生料燒結(jié)性差硅酸率表示熟料中氧化硅含量與氧化鋁、氧化鐵含量之和的質(zhì)量比，也表示了熟料中硅酸鹽礦物與熔劑礦物的比例。硅酸率高，熔劑性礦物少，熟料表現(xiàn)為燒結(jié)差。另外高硅酸率物料由于燒結(jié)差而發(fā)散，物料之間空隙小，局部通風(fēng)阻力大，通風(fēng)不良，易形成偏火、呲火等。如果硅酸率過高，則由于生料易燒性差，物料難以燒結(jié)，不能形成好的完整的底火層而出現(xiàn)垮邊或塌窯事故2。

高硅酸率配方熟料燒結(jié)液相量低在生料配料中，采用高硅酸率，即增加SiO2的含量，則應(yīng)相應(yīng)降低鋁或鐵的量，或同時(shí)降低鋁、鐵含量。而Al2O3 和Fe2O3總量的大小直接關(guān)系著燒結(jié)液相量的多少。當(dāng)Al203+Fe2O3降低時(shí)，液相量就減少，液相粘度增大，對硅酸三鈣(C，S)的形成不利。同時(shí)礦物晶體發(fā)育不好，燒結(jié)反應(yīng)不完全，即被稱為難燒料。

為適應(yīng)高硅酸率煅燒采取的措施采用高硅酸率方案后，熟料燒結(jié)液相量相對較低，生料易燒性變差，這是為了提高熟料ISO強(qiáng)度的必然結(jié)果。雖是如此，但只要采取相應(yīng)的技術(shù)措施，要燒出高強(qiáng)熟料仍是可能的。

提高煅燒中的實(shí)際液相量按熟料化學(xué)成份計(jì)算出來的液相量暫且叫作“成份液相量”， 采用高硅酸率配方后，“成份液相量”雖然較低，甚至低于23% 。我們可以通過提高實(shí)際液相量來促進(jìn)煅燒。提高實(shí)際液相量的途徑有如下幾個(gè)方面。

1.在生料配方中適當(dāng)增加礦化劑摻量。礦化劑可降低液相出現(xiàn)的溫度，增加液相量，改善液相性質(zhì)，從而加速C，S的形成。

2.加高爐礦渣、鋼渣或鉛鋅尾礦等作助熔劑，以降低物料共熔溫度，從而提高液相量，降低液相粘度。

3.提高組成液相量的組份的含量。如多摻入含鈣量高的煤矸石代替部分粘土，以改善生料易燒性。用煤矸石代替了50% 的粘土質(zhì)原料。采用高硅酸率后，盡管成份液相量降低了，但窯的操作仍很穩(wěn)定，礦物發(fā)育良好，熟料強(qiáng)度反而得到很大提高。

4.提高煅燒溫度

液相量隨溫度的增高而增加。所以，提高煅燒溫度是增加實(shí)際液相量的途徑之一。提高窯溫的關(guān)鍵是要用大風(fēng)操作和促進(jìn)窯內(nèi)通風(fēng)的其它措施。

改善生料易燒性1.降低生料細(xì)度。生料細(xì)度與易燒性有較好的相關(guān)性，即生料細(xì)度越小，易燒性愈好。所以，在燒高硅酸率的生料時(shí)，宜將生料細(xì)度控制在小于8% （0.08mm方孔篩篩余），0.2mm方孔篩篩余小于0.5% 。

2.加強(qiáng)生料的均化。生料入窯前可采用多庫搭配、機(jī)械倒庫、空氣攪拌等方式進(jìn)行均化處理，從而改善生料的易燒性。

合理操作對高硅酸率生料應(yīng)采用暗火煅燒，并且大風(fēng)大料?？椿鸸?yīng)根據(jù)窯內(nèi)的變化情況靈活操作。

小料球煅燒小料球指的是常規(guī)料球?10mm的一半左右。煅燒小料球的好處在于因料球直徑小，由表及里的燒成路徑減小了。而且料球的比表面積增大，接觸傳熱面積增大，縮短了燒透的時(shí)間。對于大料球，燒成不均勻，有的物料表面已出現(xiàn)液相，而料球內(nèi)部仍在進(jìn)行碳酸鹽分解。因此使用小料球煅燒可大大提高物料傳熱速度，有利于高硅酸率物料的燒結(jié)，從而提高熟料質(zhì)量3。

總結(jié)為適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們必須盡力提高ISO強(qiáng)度。在優(yōu)化配料方案時(shí)，我們應(yīng)合理控制硅酸率值，盡量采用高硅酸率方案。高硅酸率配方才能真正提高ISO強(qiáng)度。對高硅酸率配方的生料，成份液相量較低，煅燒較為困難，但只要我們采取了合理的技術(shù)措施，高硅酸率生料也同樣可以達(dá)到好燒快燒的目的2。