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原燃材料是工廠的基礎(chǔ)，也是穩(wěn)定熱工制度的基礎(chǔ)，對(duì)預(yù)分解窯的質(zhì)量控制，首先要從原材料質(zhì)量著手。熟料燒成過程中所用原燃材料為：石灰質(zhì)原料、硅鋁質(zhì)原料、輔助校正原料及燃料煤。

一、石灰質(zhì)原料

凡是以CaCO3為主要成分的原料都叫石灰質(zhì)原料，如石灰石、石灰質(zhì)泥灰?guī)r、白堊。在熟料煅燒過程中，CaCO3受熱分解，生成CaO放出CO2。所以石灰質(zhì)原料是水泥熟料中CaO的主要來(lái)源，它是水泥生產(chǎn)中使用最多的一種原料，在生料中約占80%，一般生產(chǎn)1噸熟料約需1.4-1.5噸石灰質(zhì)原料。

我國(guó)生產(chǎn)水泥的石灰質(zhì)原料以石灰石最為廣泛，泥灰?guī)r次之，再次之為大理石，而白堊及貝殼僅一些小廠使用。石灰?guī)r在我國(guó)資源豐富，分布也非常廣，它是一種沉積巖，主要由方解石微粒組成，依成因可分為生物石灰?guī)r、化學(xué)石灰?guī)r和碎屑石灰?guī)r三種。石灰?guī)r中常有其它混合物，并含有白云石、粘土、石英或隧石及硫酸鈣等雜質(zhì)。石灰石呈致密狀，純凈的石灰石是白色的，由于含有不同的雜質(zhì)和雜質(zhì)的多少而呈清灰、灰白、灰黑以及淡黃或淺紅等不同顏色，常見的為青灰色，比重為2.6-2.8。

石灰石中的白云石（CaCO3、MgCO3）是熟料中MgO的主要來(lái)源。石灰石中的方解石礦物結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)形態(tài)、結(jié)晶體完整程度及晶體大小等都對(duì)熟料煅燒活性有著很大影響，同時(shí)其所含雜質(zhì)多少、雜質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、分布狀況，特別是燧石中的α—石英晶體，以及石英晶體的發(fā)育狀況等，對(duì)生料的化學(xué)反應(yīng)活性影響也很大，因此在對(duì)水泥窯系統(tǒng)分析研究中，也要考慮到這些因素。

石灰石的質(zhì)量指標(biāo)控制主要包括CaO、MgO、R2O、SO3、Cl-等。其中CaO是構(gòu)成生料的主要成份，MgO、R2O、SO3、Cl-的含量為有害成份，是石灰石礦山前期勘探需查明的主要內(nèi)容。較高的CaO、較低的MgO、R2O、SO3、Cl-含量是優(yōu)質(zhì)石灰石礦山和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料的基本要求，礦山選址的依據(jù)。

進(jìn)廠石灰石的質(zhì)量指標(biāo)控制屬預(yù)配料控制過程，日常以控制CaO含量為主，即進(jìn)廠石灰石品位。對(duì)于其中的有害成份，一般隨石灰石品位變化：石灰石品位越高，有害成份越低；石灰石品位越低，有害成份越高。控制合理的進(jìn)廠石灰石品位，是為了保證生料率值滿足預(yù)計(jì)的要求。石灰石品位既非越高越好、也非越低越好，應(yīng)根據(jù)所使用的硅鋁質(zhì)原料及生料率值要求來(lái)限定。

引起石灰石品位變化的因素主要是礦山斷層、裂隙土、表層覆蓋土、高鎂夾石、薄層灰?guī)r等。這些因素均會(huì)引起石灰石品位的貧化。礦山一經(jīng)選定，其礦石中MgO含量應(yīng)符合要求，實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)關(guān)注所用礦山的礦石中MgO含量的不規(guī)則變化，較高的MgO一般是由高鎂夾石所引起。在使用高鎂夾石體的礦區(qū)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)源頭控制，注意搭配使用，確保進(jìn)廠石灰石中MgO含量滿足要求。有害成份主要隨石灰石品位變化，薄層灰?guī)r、邊坡料等是引起有害成份升高的主要因素。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)開采點(diǎn)的階段性變化，均勻搭配薄層灰?guī)r、邊坡料等，注意保持石灰石品位的相對(duì)穩(wěn)定，以保證有害成份在控制范圍內(nèi)。

石灰石品位的控制通過炮孔取樣、炮堆取樣、入均化堆場(chǎng)取樣來(lái)跟蹤完成。炮孔樣是指導(dǎo)礦山臺(tái)段開采品質(zhì)跟蹤的依據(jù)，炮堆取樣是炮堆搭配的主要依據(jù)，入堆場(chǎng)取樣是計(jì)算均化后的石灰石料堆整體品位滿足配料要求的重要過程。通過以上過程的控制，可以保證入磨石灰石品位受控。

二、硅鋁質(zhì)原料

硅鋁質(zhì)原料是生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的主要輔助原料，只有選擇適當(dāng)成份的硅鋁質(zhì)原料，才能保證生料配料過程的完成。其中硅質(zhì)原料的SiO2含量一般在75%以上，硅鋁質(zhì)原料的SiO2含量一般在75%以內(nèi)。

硅鋁質(zhì)原料是含堿和堿土的鋁硅酸鹽，主要化學(xué)成分是SiO2，其次為Al2O3，還有少量Fe2O3，主要是供給熟料所需要的酸性氧化物——SiO2、Al2O3和Fe2O3的，一般生產(chǎn)1噸熟料約用0.3-0.4噸硅鋁質(zhì)原料。我國(guó)水泥工業(yè)采用硅鋁質(zhì)原料種類較多，主要以粘土、黃土為最多，其次為頁(yè)巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。下面著重介紹常用的幾種硅鋁質(zhì)原料。

1.粘土類：主要特征是顆粒級(jí)配中粘粒級(jí)（＜0.005mm）占大多數(shù)，達(dá)40-70%。它包括華北、西北地區(qū)的紅土，東北地區(qū)的粘土，南方地區(qū)的紅壤、黃壤等。粘土主要由鉀長(zhǎng)石（K2O·Al2O3·6SiO2）、鈉長(zhǎng)石或云母（K2O·3Al2O3·6SiO2）等礦物經(jīng)風(fēng)化及化學(xué)轉(zhuǎn)變而生成。

衡量粘土的質(zhì)量主要取決于粘土的化學(xué)成分、含砂量、堿含量、粘土的可塑性、熱穩(wěn)定性、需水量等工藝性能。這些性能隨粘土中所含的主導(dǎo)礦物不同，粘粒多寡及雜質(zhì)不同而異。所謂主導(dǎo)礦物是指粘土同時(shí)含有幾種粘土礦物時(shí)，其中含量最多的稱為主導(dǎo)粘土礦物。根據(jù)主導(dǎo)礦物不同，可將粘土分成高嶺石類、蒙脫石類與水云母類等。南方的紅壤與黃壤屬于高嶺石類，華北與西北的黃土屬于水云母類，粘土中常常有石英砂、方解石、黃鐵礦（FeS2）、氧化鐵、碳酸鹽、硫酸鹽及有機(jī)物等雜質(zhì)。因此，粘土的化學(xué)成份差別很大，而多呈黃色、褐色或紅色。

2.黃土類：包括黃土和黃土狀亞粘土，原生的黃土以風(fēng)積成因?yàn)橹?，主要分布于華北和東北地區(qū)。黃土中的礦物主要是石英，其次為長(zhǎng)石、白云母、方解石、石膏等，黃土中的粘土礦物以伊利石為主，還有蒙脫石和拜來(lái)石等。由于黃土中含有細(xì)粒狀、斑點(diǎn)狀、薄膜狀和結(jié)核狀的碳酸鈣，一般CaO含量在5%-10%左右，黃土中的堿主要由云母、長(zhǎng)石所帶入，一般為3.5%-4.5%，黃土中粘粒級(jí)一般占20%-40%。

3.砂巖、粉砂巖類原料：包括頁(yè)巖、泥巖、粉砂巖等，在我國(guó)很多地區(qū)都有分布，是由海相或陸相沉積，也有海陸相交互沉積。主要礦物為石英、長(zhǎng)石類、云母、方解石及其它巖石碎屑，顏色一般為灰黃、灰綠、黑灰及紫紅等色。頁(yè)巖的硅酸率較低，一般為2.1-2.8，而粉砂巖的硅酸率一般大于3.0，鐵率在2.4-3.0之間，含堿量約在2-4%范圍內(nèi)。

由上可知，粘土質(zhì)原料含有多種類型礦物。而這些礦物在熟料煅燒過程中，反應(yīng)活性相關(guān)較大，一般來(lái)說(shuō)較細(xì)的高嶺石晶體及含有較多的非晶態(tài)SiO2反應(yīng)活性較好，較小且結(jié)晶不完整的SiO2晶體反應(yīng)活性一般，結(jié)晶完整且顆粒粗大的石英晶體反應(yīng)活性最差。云母礦物較多，會(huì)造成生料中R2O含量增多，容易造成預(yù)分解窯窯尾預(yù)分解系統(tǒng)“粘結(jié)堵塞”，并使熟料中堿含量增加，影響熟料品質(zhì)。

隨著新型干法窯的技術(shù)應(yīng)用，對(duì)硅鋁質(zhì)原料的要求也越來(lái)越高。新型干法窯技術(shù)大量使用劣質(zhì)原料：低品位的石灰石、高灰份的原煤，燒制更高硅酸率的熟料。因此，對(duì)新型干法窯，要求硅鋁質(zhì)原料的具備更高的硅酸率，一般要求SiO2含量在70%-80%之間，甚至更高。純粘土作硅鋁質(zhì)原料已很難滿足配料要求，需通過硅鋁質(zhì)原料與硅質(zhì)原料的搭配來(lái)滿足配料要求。實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)礦山石灰石品位來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)墓桎X質(zhì)原料配比。

硅鋁質(zhì)原料中的有害成份主要為R2O、SO3、MgO等。燒制低堿水泥熟料，一般要求硅鋁質(zhì)原料中的R2O（K2O+Na2O）含量小于2.0%。MgO要求小于3%，SO3要求小于2%。實(shí)際生產(chǎn)控制中，有害成份可以通過階段性普查、礦點(diǎn)分選來(lái)控制。硅鋁質(zhì)原料中含有多種類型礦物，而這些礦物在熟料煅燒過程中，反應(yīng)活性相差較大，一般來(lái)說(shuō)較細(xì)的高嶺石晶體及含有較多的非晶態(tài)SiO2反應(yīng)活性較好，較小且結(jié)晶不完整的SiO2晶體反應(yīng)活性一般，結(jié)晶完整且顆粒粗大的石英晶體反應(yīng)活性最差。云母礦物較多，會(huì)造成生料中R2O含量增多，容易造成預(yù)分解窯窯尾預(yù)分解系統(tǒng)“粘結(jié)堵塞”，并使熟料中堿含量增加，影響熟料品質(zhì)。

三、輔助校正原料

在用石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料兩種物料配料外，還有一些用量較少，但對(duì)保證正常生產(chǎn)、提高質(zhì)量、改善操作條件等起著良好的作用或?yàn)榱吮Ｗo(hù)環(huán)境而搭配利用的廢料，一般稱為輔助原料，常用的有鐵質(zhì)校正原料、鋁質(zhì)校正原料、硅質(zhì)校正原料、綜合利用的廢料等。

1．鐵質(zhì)校正原料：用以補(bǔ)充生料中Fe2O3的含量不足，一般凡含F(xiàn)e2O3較高的礦石或廢渣，都可作鐵質(zhì)校正原料。目前水泥廠常用的是硫鐵礦渣（俗稱鐵粉）及廢鐵尾礦、低品位鐵礦石等，同時(shí)低價(jià)的鋼渣資源也逐步被作為鐵質(zhì)原料使用。

2．鋁質(zhì)校正原料：當(dāng)配制的生料中Al2O3的含量不足時(shí)，則要選用鋁質(zhì)校正原料進(jìn)行調(diào)整。常用的有：煤渣、高鋁粘土、煤矸石等。

3．硅質(zhì)校正原料：當(dāng)配制的生料中SiO2的含量不足時(shí)，則要選用硅質(zhì)校正原料進(jìn)行調(diào)整?？梢圆捎玫挠校汉琒iO2高的粘土、硅質(zhì)渣、砂巖等，也有用河砂的，但要慎重。

4.廢渣：水泥企業(yè)對(duì)廢渣的利用過去一直都把它當(dāng)成混合材使用，如粉煤灰，燒結(jié)煤矸石等，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，為了增大廢渣的利用力度，亦重視把它們當(dāng)作生產(chǎn)熟料的原料，常用的有煤矸石、粉煤灰，作為硅鋁質(zhì)校正材用于配料。

四、原煤

水泥生產(chǎn)中的煤粉既提供熱能、又提供物料組份。因此，選擇合理的原煤品種是生產(chǎn)水泥熟料的必要條件。

原煤的水份、灰份、揮發(fā)份、發(fā)熱量、固定碳、全硫等是進(jìn)廠原煤的主要控制項(xiàng)目。其中全硫含量一般按不同礦點(diǎn)分別檢驗(yàn)。

新型干法窯優(yōu)點(diǎn)是可使用劣質(zhì)煤，對(duì)原煤品質(zhì)的要求相對(duì)降低，但對(duì)原煤中的硫含量必須限制，一般全硫控制在小于1.2%，同時(shí)兼顧硫堿比，以防止預(yù)熱器結(jié)皮，目前受到日趨嚴(yán)重的煤炭保供形勢(shì)影響，低價(jià)高硫煤的使用也正在逐步推動(dòng)中。適當(dāng)?shù)脑夯曳?、揮發(fā)份和入窯煤粉細(xì)度、水份也是實(shí)際生產(chǎn)所必須控制的，同時(shí)隨著目前窯系統(tǒng)工藝、裝備的優(yōu)化，在使用煙煤的同時(shí)，無(wú)煙煤、褐煤的使用也日趨成熟，但在使用過程中，對(duì)入窯煤粉細(xì)度、水分的要求更加嚴(yán)格。

在窯系統(tǒng)煅燒過程中，煤灰中的各組份直接參與熟料的化學(xué)反應(yīng)，由于煤灰的摻入，使熟料飽和比、硅酸率降低、鋁率提高。因此穩(wěn)定的原煤灰份是熟料率值穩(wěn)定的基礎(chǔ)，進(jìn)廠原煤必須采取均化措施。

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