摘要：水泥烧失量会影响水泥的流变性和压敏性。在水泥熟料的生产中，烧失量是在生产过程中需要控制的指标，可以指导生料配比的计算，可以通过荧光分析与化学分析得到水泥生产过程中的烧失量，为计算生料配合比提供依据。控制好水泥熟料中的烧失量，可以在保证水泥质量的同时，在生产过程中调节石膏和混合材的掺入。通过限制水泥生产中掺入的石膏和混合材的量，可以有限控制水泥中的烧失量，从而保证水泥的质量。要控制水泥烧失量首先要控制熟料的烧失量，保证熟料质量，毕竟熟料占比例最大。虽然混合材配料量比例不大，但烧失量比较高，烧失量变化比较大。水泥在加热过程中烧失的过程非常复杂，存在水分、有机物的烧失反应，也存在易氧化物质在氧化过程中发生的质量增加的反应。热重分析结果表明，针铁矿、高岭石和熔剂在不同温度下发生热分解。

关键词：水泥；烧失量；方法研究

1. 前言

水泥复合材料是一种经济适用、用途广泛的人工建筑材料，在现代土木工程中得到了广泛的应用。然而，由于其固有的准脆性行为，其相关的裂纹扩展和较差的抗拉强度限制了其结构应用。用过对水泥性能进行试验研究，化学成分分析表明，所用水泥中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO占总氧化物的96%以上，水泥烧失量的试验检测也很有要。

水泥烧失量是指原材料在105℃～110℃内烘干并且失去外在水分后经过高温灼烧后失去的质量占原材料的质量两百分比。水泥中水分、有机物、二氧化碳及易氧化物质等共同决定着烧失量的测定结果，而烧失量测定的准确性主要受材料中易氧化的硫化物含量影响^[1]。石灰石是水泥生产的主要原料，对水泥烧失量的测定也起到了重要的作用。石灰石是有限的、不可再生的、宝贵的矿产资源为满足水泥的目标需求，应景展开对低品位矿石资源的使用。随着高品位铁矿石的日益枯竭，从低品位、贫品位铁矿石资源中提升自身价值的愿望日益强烈。通过对水泥中的烧失量进行检测，能够对生产工艺进行优化同时，也可以对水泥在使用过程中的性能进行提升。

2. 影响烧失量的因素分析

低品位赤铁矿中的脉石矿物主要为三水铝石、石英和高岭石。针铁矿、三水铝石和高岭石的含量越高，铁矿石的烧失量越高。在烧成区前应将烧失量去除，否则基体水分会形成高压蒸汽。结果是，在高压蒸汽释放过程中，它会破坏或破裂球团。因此，球团的强度降低。在筛分或处理过程中，破碎的球团增加了细粒的生成。这些烧成的球团在物理性能方面超出了质量标准，如较高的磨损指数和还原性降解指数。在硬化过程中防止球团的开裂或破裂是非常必要的。通过增加总停留时间或改变硬化过程的温度分布或在料球制备过程中使用适当的助熔剂可以控制细粒的生成。

在水泥熟料煅烧过程中，煤中有机质的存在、高岭石的去羟基化作用和碳酸盐的脱碳作用是煤中有机质存在的重要原因，烧失量高达14.33%。经800°C焙烧2 h的CaO含量高于未焙烧的，因此热处理后LOI明显降低。随着煅烧温度和保温时间的增加，LOI减小。这是因为高温煅烧导致高岭石和有机物的分解增加，从而降低了LOI。与不同冷却方式相比，在相同的煅烧温度和保温时间下，液氮冷却可显著降低煤矸石的着火损失。

助熔剂作为添加剂是生产水泥熟料所需的碱性氧化物的来源。CaO和MgO中和了铁矿中存在的酸性氧化物（SiO₂、Al₂O₃）。铁矿石助熔剂球团在下游还原过程中具有许多优点，如更好的强度、改善的冶金性能和升级的软化-熔炼特性。一些研究人员使用石灰石和白云石作为助熔剂，因为它们具有丰富的可用性和较高的脱碳反应活性。在球团中添加白云石可同时添加CaO和MgO，而石灰石只添加CaO。此外，白云石中生成的CaO比石灰石分解生成的CaO具有更快的煅烧动力学和更高的碳酸化反应活性。

由于磁铁矿不含烧失量，因此，在制球过程中其放热转化为赤铁矿相，成品球团不会产生开裂和破碎的后果。许多研究人员只讨论了高级赤铁矿矿石中存在的单个成分（二氧化硅或氧化铝）对球团性能和微观结构的影响。

针铁赤铁矿样品，用实验室球磨机磨成小于150 μm的粒度。用Malvern粒度分析仪测定铁矿粉的粒度分布。利用透气性仪器测量铁矿粉的表面积。对球团原料，即铁矿粉和助熔剂，采用经典的湿化学方法对Fe， Al₂O₃和SiO₂进行了化学分析。分别在400℃、850℃和950℃温度下测定铁矿石细粒的着火损失。该铁矿粉的粒度分布和细度均满足标准。结果表明，该铁矿样品Fe含量为59.75%，SiO₂含量为4.52%，Al₂O₃含量为3.84%，烧失量含量为4.85%。铁矿细粒的烧失量分布，表示400°C时针铁矿的失重%;高岭石在850°C和碳酸盐矿物在950°C。加热循环表明，与850°C和950°C相比，400°C时失重最大（～65%），这是因为矿石中针铁矿的比例更高。

3. 烧失量对水泥质量的影响

水泥烧失量会影响水泥的流变性和压敏性。在水泥熟料的生产中，烧失量是在生产过程中需要控制的指标，可以指导生料配比的计算，可以通过荧光分析与化学分析得到水泥生产过程中的烧失量，为计算生料配合比提供依据。控制好水泥熟料中的烧失量，可以在保证水泥质量的同时，在生产过程中调节石膏和混合材的掺入。通过限制水泥生产中掺入的石膏和混合材的量，可以有限控制水泥中的烧失量，从而保证水泥的质量。要控制水泥烧失量首先要控制熟料的烧失量，保证熟料质量，毕竟熟料占比例最大。虽然混合材配料量比例不大，但烧失量比较高，烧失量变化比较大。

膨润土在工业生产中作为粘结剂用于水泥熟料生产工艺中。然而，在本研究的铁矿石中含有大量的高岭石。烧失量的固有贡献物，即9.71%的赤铁矿本身的高岭石粘土，足以作为粘结剂，完全消除了外部粘结剂的添加。

石灰石助熔剂或白云石助熔剂或它们的混合铁矿球团随碳酸盐矿物的增加而增加。说明碳酸盐岩矿物具有固有的粘结性。此外，高岭石以无定形形式存在，并与黄褐色针铁矿相结合，使颗粒具有可塑性，使颗粒聚集在一起，并提供内聚力，由于与高岭石伴生的黄黄色针铁矿的存在，以及铁矿石和添加剂中存在的超细颗粒。

在水泥熟料进入焙烧区之前，在球团硬化过程的预热区（温度在1100℃以内）释放赤铁矿石烧失量。酸性球团中存在的烧失量是球团质量下降的原因。高烧失量铁矿的熔点较低，因此，在石灰石和白云石助熔剂的存在下，高烧失量铁矿有利于成渣。高烧失量铁矿刺激Fe₂O₃与CaO的同化反应，形成钙铁氧体和二钙铁氧体，并导致钙铝硅铁氧体的形成。

4. 水泥烧失量的检测方法

采用热重分析法测定了水泥生料的烧失量，采用STA449 F3同步热分析仪进行热重分析，仪器的温度最高到1500℃。用研磨后的材料进行测定。此外，本实验的温度范围为RT ～ 1000℃，升温速率为20℃/min，单个样品的总测试时间为2 h。采用波长色散X射线荧光光谱仪（XRF）测定原料粉末的化学成分，仪器型号为ARL Perform’x 4200。 采用X射线衍射法（XRD）测定了不同钢渣粉末的矿物组成。

水泥烧失量的检测方法还有高温炉法，但是该方法在进行中，由于加热时间长，导致试验周期长，很多专家在检测过程中改变原有的高温炉，使用微波炉，从而大大缩短了加热时间。但是烧失量检测的影响因素很多，灼烧时间越长，测得烧失量数据越准确，因此，本方法较其他水泥参数的测定还比较弱后^[2]。样品未放置在干燥器中，放置在外的时间越长吸收的水和二氧化碳越高，等很多原因都会影响水泥烧失量的检测结果^[3]。水泥在加热过程中烧失的过程非常复杂，存在水分、有机物的烧失反应，也存在易氧化物质在氧化过程中发生的质量增加的反应。因此可以通过热重试验分析水泥在高温灼烧下的反应机理，是检测得到的数据更准确^[4]。

5. 结论

水泥烧失量在水泥生产和应用中都起到了重要的作用，对水泥的烧失量进行检测，了解水泥高温灼烧中的反应机理，能够了解到水泥在加热过程中材料的反应原理，保证水泥烧失量检测的准确性^[5]。

6. 参考文献

[1]曹运珠.混凝土用胶凝材料的烧失机理及硫化物对烧失量测定的影响[J].铁道建筑技术，2017（08）：13-17.

[2]罗懿.普通硅酸盐水泥烧失量试验方法探讨[J].水泥，2014（08）：57-58.DOI：10.13739/j.cnki.cn11-1899/tq.2014.08.025.

[3]谭琼.水泥化学指标误差原因分析及操作注意事项[J].四川建材，2021，47（09）：14-16.

[4]李赵相，王鸿维. 水泥中烧失量检测的不确定度评定[C]//.天津建材（2013年第5期 总第173期）.[出版者不详]，2013：12-14.

[5]戚爱荣，王顺.硫铝酸盐水泥烧失量分析方法的改进[J].中国水泥，2004（09）：47-48.

出生年月：1996.08.06

性别：女

民族：汉

籍贯：上海市

学历：本科

职称：无

研究方向：化学