熟料游离氧化钙及其测定

1熟料游离氧化钙

1.1控制熟料游离氧化钙的重要性

凡从事水泥生产的人，无不熟悉游离氧化钙是关系到水泥质量的重量指标，它表示生料煅烧中氧化钙与氧化硅、氧化铝、氧化铁结合剩余的程度。它的高低直接影响水泥的安定性及熟料强度。但它毕竟不是水泥的最终使用性能，只是为达到产品最终使用性能所应具备的必要条件。

(1)在对该指标的控制上，确实存在着一些不够准确的认识，甚至是误区：

a)中游离氧化钙含量越低越好，因为它表明煅烧完全，熟料质量最

好；

b)料游离氧化钙高就是中控操作员没有尽到责任，所以考核指标仅与

他们挂钩；

c)游离氧化钙含量当作很难掌握的指标，所以将该指标当做考核操作

员的最重要质量要求。

(2)对这些误区有必要做如下澄清

a)氧化钙含量只是水泥使用的过程指标，不是最终指标。因为少量残

存的游离氧化钙在熟料变为水泥，以至于在使用之前的整个过程可以消

解，所以并不需要出窑后熟料中的游离氧化钙含量很低，而应该付出更多的精力，摸索出最适合本企业有利于熟料强度的相关配料与操作参数，才是企业效益的根本。

b)分解窑而言，控制熟料游离氧化钙比立窑及传统回转窑型要容易得

多，再不应该成为生产控制的难点。所以企业不应纵容中控操作员一味追求游离氧化钙合格率及绝对含量，而不顾其它指标；更不应不惜提高热

耗，而无止境地压低游离氧化钙的含量。

(3)游离氧化钙产生的原因及分类

a)轻烧游离氧化钙：由于来料不稳或塌料、掉窑皮，或燃料成分变化

或火焰形状不好，使部分、乃至局部生料的煅烧温度不足，在

1100~1200℃的低温下形成游离氧化钙。主要存在于黄粉以及包裹着生料粉的夹心熟料中，它们对水泥安定性危害不大，但会使熟料强度降低。

b)一次游离氧化钙：它们是在配料氧化钙成分过高、生料过粗或煅烧

不良时，熟料中存在的仍未与SiO2、Al2O3、Fe2O3进行化学反应的CaO。

这些CaO经高温煅烧呈“死烧状态”，结构致密，晶体较大(10~20um)，遇水形成很慢，通常需要三天才反应明显，至水泥硬化之后又发生固相体积膨胀(97.9％)，在水泥石的内部形成局部膨胀应力，使其变形或开裂崩溃。

c)二次游离氧化钙：当刚烧成的熟料冷却速度较慢或还原气氛下，C3S

分解又成为CaO及C2S，或熟料中碱等取代出C3S、C3A中CaO。由于它们是重新游离出来的，故称为二次游离氧化钙，这类游离氧化钙水化较慢，对水泥强度、安定性均有一定影响。

所以，当生产中出现的高游离氧化钙结果时，所采取的对策不能够一概而论。而且在所有造成游离氧化钙高的原因中，只有塌料才是预热器窑所特有需要克服、而且完全能够克服的环节，其它原因是所有旋窑都会共有的症状。相反，对于窑外分解窑，它有生料的均化设施、旋风预热系统、较高的窑转速、三风道或四风道煤管等技术措施，使控制游离氧化钙的能力远远高于其它窑型，煅烧出低游离氧化钙的熟料正是它的优势。同时，必须明确，中控操作员对游离氧化钙的含量控制手段只有火焰形状及煅烧温度。

(4)游离氧化钙过会有如下不利：

在人们都十分重视游离氧化钙高的害处时，也有必要了解游离氧化钙过低的不利之处：

a)在游离氧化钙低于0.5%以下时，熟料往往呈过烧状态，甚至是死

烧。此时的熟料质量缺乏活性，强度并不高。

b)由于旋窑耐火砖承受了高热负荷，缩短了它的使用寿命。

c)要充分认识到，游离氧化钙不仅是半成品的质量指标，更是关系水

泥生产成本的重要经济指标。国外有关资料报导(ICR，8/1989，P55)：熟料每低0.1%游离氧化钙，每公斤熟料就要增加热耗58.5kJ；而用此种熟料磨制水泥时，水泥磨的系统电耗就要增加0.5%。特别是当游离氧化钙低于

0.5%以下时。

国内不少企业很少观注这个概念，因此常将分解窑游离氧化钙指标笼统地定在1.5%以下(平均值0.8%左右)，而未认识到对下限做出限定的必要性。有些生产线的游离氧化钙含量虽未低到0.5%以下，中是因为该生产线还不具备这种

能力，而不是对此概念有所认识。

这里不妨做一测算：如果将熟料游离氧化钙按平均1.1%控制，比0.8%提高0.3%，每公斤熟料大约可降热耗175.5kJ，一条日产2000吨熟料的生产线每年(按运转300天计算)节煤即为：2000×1000×42×300/(6000×1000)=4200(吨) 上式中煤的热值按6000大卡/公斤计算，这种煤的单价如是500元，每年可节约费用210万元。如按每吨熟料计算节约的成本：42×500/6000=3.5元。

再测算电耗：以水泥磨的系统电耗为40千瓦时/吨计，全生产水泥100万吨的粉磨站，一年节约的电耗是：40×0.5%×3×100万=60万千瓦时。电价按每千瓦时0.5元算，全年节省电费30万元。

通过这一简单计算便明白，不需要任何投资，便可取得如此效益，只是要实现精细管理而已。国外窑外分解窑的热耗先进水平已低于4.18×700kJ/千克熟料，其主要原因就是诸如此类的技术管理不够精细而已。

当然，如果游离氧化钙长时间保持低值，一定要检查是否是入窑生料成分过低造成的，否则会误认为熟料质量好，却严重影响了熟料强度。

1.2推荐对熟料游离氧化钙含量的控制指标

综上所述，合理的游离氧化钙控制范围应当为0.5~2.0%之间，加权平均值1.1%左右。高于2.0%及低于0.5%者均为不合格品。也就是放宽上限指标，增加考核下限。由于各厂的实际情况会千差万别，所以各厂的技术人员可以根据本工艺线的特点，制定出不影响熟料强度及水泥安定性所允许的最高游离氧化钙上限，及最大节约热耗的下限。

如果对操作人员考核该指标，需要说明的是，对于大于2.0%的游离氧化钙，应按照下面分析的偶然与反复两类不同情况分清责任；对于小于0.5%的游离氧化钙，除了配料过低的情况应由配料人员负责外，其余则要由中控操作员负全责。

1.3控制游离氧化钙的操作方法

(1)偶然出现不合格游离氧化钙时常见的误操作

这多是由于窑尾温度低、或者有塌料、掉窑皮，甚至喂料量的不当增加而发生，解决的责任人只能是中控操作员。但按照前述不够准确的概念，操作上会对应一种司空见惯的误操作：先打慢窑速，然后窑头加煤，应该说，这种从