贵州醇胺⽔泥助磨剂有限责任公司是⼀家专业从事助磨剂与原料研发、⽣产、营销、服务的科技型企业。公司注册资⾦2000万，有3条⾃动化⽣产线，年产液体助磨剂于原料⾼达10万吨。公司以雄厚的研发实⼒为基础，以⼀流的技术服务为依靠，以过硬的产品质量为保证，为⽔泥企业赢得了良好的经济效益，并迅速发展壮⼤。
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硅酸盐⽔泥熟料组成等特性对其易磨性的影响，国外已经开展过许多基础性的研究。但国内尚⽆有关的研究报道，更⽆直接⽣产易磨硅酸盐⽔泥熟料的⼯⼚试验。显然，通过调整熟料组成制备易磨性好的硅酸盐⽔泥熟料，⽐其它⽅法更⽅便、经济。为此，本⽂拟从硅酸盐⽔泥熟料的化学组成、矿物组成对其易磨性的影响⼊⼿，探讨制备易粉磨硅酸盐⽔泥熟料的途径。
1 物料易磨性的⼏种表征⽅法
物料易磨性的表⽰⽅法主要有以下⼏种：
（1）粉磨功指数。GB9964-88中规定，以粉磨功指数表⽰各种原材料的易磨性。这⼀指数是模拟⼲法闭路粉磨系统，将物料⽤标准试验磨研磨⾄平衡状态，以磨机每转获得的成品量计算⽽得的，表⽰物料从初始粒度粉磨⾄平衡态成品粒度时的功耗（kWh/t)。在实际研究中9常以物料粉磨⾄平衡状态时试验磨机每转所产⽣的成品量G（g/min）来表⽰物料的易磨性。G值越⾼，表明物料的易磨性越好。
（2）易磨性系数。易磨性系数表⽰不同物料之间易磨性程度的相对⾼低，其基础是规定湿法回转窑熟料的易磨性系数为1.0。对于不同物料，易磨性指数越⾼，表明其易磨性越好。⽔泥⽣产中⼏种典型物料的易磨性系数见表1。
易磨性系数常⽤于计算球磨机粉磨物料的⽣产能⼒。根据磨机规格及系统流程差异，在计算磨机⽣产能⼒时分别乘以不同的系数。
（3）粉磨时间。以⼀定量的物料粉磨⾄⼀定细度要求时所对应的粉磨时间 t来表⽰物料的易磨性。这是⼀种最直接、最直观的试验⽅法。该⽅法特别适合于⽔泥⼲法开路粉磨系统。这种表⽰⽅法中，对应的粉磨时间越短，表明物料的易磨性越好。该⽅法也经常应⽤到实验研究中。在相同的粉磨时间内，物料粉磨得越细，说明该物料越容易粉磨，易磨性越好。
2 熟料矿物组成与易磨性的关系
熟料的4 种主要矿物C3S,C2S(指β-C2S，下同),C3A,C4AF的易磨性直接决定了熟料的易磨性。⽽这4种⽔泥熟料主要矿物的易磨性却相差很⼤。C3S是熟料矿物中最易磨的矿物。随着粉磨时间的延长，其⽐表⾯积近似地呈直线增加，C3A 的情况与之相类似；C2S最难粉磨。在相同粉磨时间内，各矿物⽐表⾯积变化与粉磨时间的关系见图1。据此不难看出，4种矿物的易磨性由易到难的顺序依次为：C3S,C3A,C4AF和C2S。
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有计算表明，4种矿物C3S,C3A,C4AF和C2S的脆性系数分别是4.7,2.9,2.0和 2.0。从材料的脆性系数与材料的粉磨特性关系来看，4种矿物的易磨性由易到难的顺序与实验结果基本相同。但据此推断C4AF和C2S的易磨性可能更接近些。
熟料中，由于硅酸盐矿物含量在80%左右，因此C3S和C2S⽐例变化将明显影响熟料的易磨性，即C3S含量增加或C2S 含量减少，熟料的易磨性系数都将增加（见图2，图3及表2）。
有关熟料SM与其易磨性关系的研究结论有所差异。但不同研究者对不同⼚家熟料的研究均表明，SM增加，熟料的易磨性均将下降或粉磨功指数增加。
熟料的易磨性随我w（AI2O3）的增加⽽增加，尤其是w(AI2O3)＞6%后，熟料易磨性增加得更为明显。
⼀般认为，熟料形成过程中出现的液相量越多，所得熟料的易磨性越差，见图4。这可能是由于熟料的液相量⾼，硅酸盐矿物将被包裹并因此⽽连接紧密，熟料结构密实造成的。但M.Tokyay的统计结果表明，熟料中液相量越多，粉磨所需能量越少。
图5说明w(f-CaO)对熟料的易磨性有显著影响，显然，两者研究结果并不相同。
硅酸盐矿物与熔剂矿物之间的⽐例[E=w(C3S+C2S)/w(C3A+C4AF)]，也影响熟料的易磨性，见图6。由图6可知，当E=3.7时，熟料的粉磨功指数最⼩；E＞4.0后，粉磨功指数随该⽐例的增加略有降低。
3 微量元素
硅酸盐⽔泥熟料中4种基本化学组分CaO,SiO2,AI2O2,Fe2O3的总质量分数在94%～98%之间，另外还含有2%～6%的微量组分，如MgO,K2O,Na2O等。微量元素从以下⼏个⽅⾯影响熟料的易磨性：⼀是改变熟料结构，微量元素固溶到熟料矿物中，将改变其结构与表⾯物理状态；⼆是改变熟料形成过
程中产⽣的液相量，并因此改变熟料的物理结构，如致密度和孔结构等；三是改变熟料形成过程，熟料形成温度有所变化。不同种类的微量元素会产⽣不同的效果。例如
，w(MgO)超过2%时，就会导致熟料的易磨性下降。表3列出了某些过渡元素（以氧化物状态掺⼊，掺量2%）对熟料易磨性的影响。
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从表3知，过渡元素Cr和Mn具有增加熟料易磨性的积极作⽤，⽽其他种类的过渡元素则降低熟料的易磨性。
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4 熟料的物理结构
⽴升重是反映熟料结构致密程度的常⽤参数。⼀般说来，由于熟料的体积质量波动不⼤，熟料内部空隙的多少是影响熟料⽴升重的关键因素。有关研究表明，不同粉磨阶段，熟料空隙率对易磨性的影响不同。粗粉磨阶段（⽐表⾯积≤150㎡/kg），熟料空隙率增加可以有效提⾼熟料的易磨性；⽽在细粉磨阶段，两者没有什么关系。熟料中孔径为1µm～4µm 范围内的孔数增加时，熟料在微细化阶段（⽐表⾯积150～300㎡/kg）的易磨性将显著提⾼。运⽤SEM法分析熟料孔隙率与其易磨性的关系表明，粉磨功指数越低的熟料，其孔隙率越⾼。熟料的孔结构与易磨性也可能⽆关。
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36xp熟料结粒尺⼨也影响其易磨性。在粉磨相同⽐表⾯积（300㎡/kg）熟料的情况下，结粒尺⼨＜0.5mm
的熟料和结粒尺⼨约8mm的熟料相⽐，以原始颗粒⼊磨，前者的粉磨能耗将增加25%左右。熟料结粒尺⼨在6.5mm左右的颗粒数量较多时，熟料的易磨性较好。表4列出了出窑熟料结粒尺⼨对熟料易磨性的影响。
5 矿物晶体尺⼨
熟料中C3S和C2S晶体尺⼨是影响熟料易磨性的主要因素之⼀。两种主要矿物晶体尺⼨越⼤，熟料的粉磨功指数越⼤，熟料的易磨性越差。⽂献给出了上述2种矿物晶体尺⼨影响熟料易磨性的数学表达式：
矿物晶体尺⼨与熟料易磨性线性相关的研究说明，随着C3S,C2S两种矿物晶体尺⼨的增⼤，熟料的粉磨功指数减⼩，其易磨性相应提⾼。
成堆聚集的簇晶形式分布的C2S，其易磨性较差。在粗粉磨后，这种聚集形式的C2S⼀般仍保持原状，并在粉料中以尖⾓⽚状⼤颗粒形式存在。
6 ⽣料细度、煅烧温度与熟料冷却速率
6 ⽣料细度、煅烧温度与熟料冷却速率
⽣料细度与熟料烧成温度有直接关系。⽣料越细，熟料的烧成温度越低。在熟料化学组成⼀定的情况下，最⾼烧成温度越⾼，熟料在⾼温带停留时间越长，熟料煅烧过程中出现的液相量越多，矿物形成反应程度越充分，结晶度越⾼，熟料的致密度越⼤，结粒尺⼨和硅酸盐矿物晶体尺⼨越⼤，这样势必影响熟料的易磨性。因此，控制⽣料细度，降低熟料烧成温度可以改善硅酸盐⽔泥熟料的易磨性。⼀般认为，熟料冷却速率较快的熟料，其易磨性明显优于冷却速率慢的熟料。
7 结论
（1）硅酸盐⽔泥熟料的易磨性不仅取决于熟料的化学组成，且取决于其煅烧⼯艺条件。真正掌握影响硅酸盐⽔泥熟料易磨性的因素是⾮常困难。这也
是众多研究结论难得⼀致的原因。
（2）以往研究的主要内容只涉及了基础性的问题，缺少⾏之有效的改善措施。
（3）改变熟料化学组成及其矿物晶体的结构尺⼨，是改善硅酸盐⽔泥熟料易磨特性的有效⽅法。这⽅⾯的研究已经受到国外学者的重视。例如，制备熟料时掺⼊含有⾦属粒⼦的⼯业废弃渣，可明显改善熟料的易磨性；通过控制熟料形成过程中的熔融反应，能改善⾼贝利特硅酸盐⽔泥熟料的岩相特征，从⽽改善熟料的活性和易磨性。我们的研究表明，提⾼熟料中C3S量，降低熟料烧成温度，可以
制备易磨性好的硅酸盐⽔泥熟料。这种熟料（w(C3S)≥70%），在相同实验条件下，其粉磨效率⽐⼀般硅酸盐⽔泥熟料（w(C3S)=54%）增加40%，3d抗压强度提⾼13MPa，28d抗压强度与普通硅酸盐⽔泥熟料持平。
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（4）在熟料⽣产过程中，改善⽣料制备、煅烧⼯艺操作条件和冷却制度，探讨它们与所得⽔泥熟料易磨性的关系，据此调整⽣产控制⼯艺，也会不同程度地提⾼⽣产熟料的易磨性。
总之，通过改变硅酸盐⽔泥熟料的组成，优化⽣产⼯艺条件，是可以制备易磨性好的硅酸盐⽔泥熟料的，可从根本上降低硅酸盐⽔泥熟料的粉磨能耗，提⾼⽔泥熟料的物理性能。与改进粉磨⼯艺和掺加粉磨⽤⼯艺外加剂⽐优势明显。
中国建筑材料科学研究院张⽂⽣，郭随华，王宏霞，张洪滔，唐润荣，陈益民
