硅酸率

硅酸率又稱硅酸係數（silica modulus，SM），簡稱硅率，是硅酸鹽水泥生產的一項技術指標。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，煅燒時液相量較大，容易結圈和結大塊，使燒成困難,影響水泥的產量和質量；硅酸率過高，則説明熔劑礦物含量較低，煅燒時液相量太小，同樣使燒成困難。所以生產硅酸鹽水泥時，硅酸率必須選擇適當，才能保證正常生產。其數值範圍一般為1.5～3.5之間，並以1.8～2.5比較適宜，有的認為1.9～2.5比較適宜，但中熱水泥的率值可稍高。在水泥原料（石灰岩、粘土等）勘探階段應根據有關化驗結果進行配料試算 ^[1]  。

自2001年4月1日，我國開始實施水泥新標準以來，水泥企業面臨着嚴峻的考驗。為適應ISO水泥新標準，各立窯廠採取了各種各樣的辦法來提高水泥強度，最根本的方法是優化配料方案，改善水泥顆粒級配。通過合理控制硅酸率硅酸率的大小來提高ISO強度。

硅酸率提高，ISO強度也相應提高。ISO強度比GB強度大約低一個等級，原因在於老配方的硅酸率偏低。要提高水泥的ISO強度，首先就要提高熟料強度，則必須提高熟料中硅酸鹽礦物比例，即提高硅酸率。

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，熟料表現為燒結差。另外高硅酸率物料由於燒結差而發散，物料之間空隙小，局部通風阻力大，通風不良，易形成偏火、呲火等。如果硅酸率過高，則由於生料易燒性差，物料難以燒結，不能形成好的完整的底火層而出現垮邊或塌窯事故 ^[2]  。

在生料配料中，採用高硅酸率，即增加SiO₂的含量，則應相應降低鋁或鐵的量，或同時降低鋁、鐵含量。而Al₂O₃ 和Fe₂O₃總量的大小直接關係着燒結液相量的多少。當Al₂0₃+Fe₂O₃降低時，液相量就減少，液相粘度增大，對硅酸三鈣(C，S)的形成不利。同時礦物晶體發育不好，燒結反應不完全，即被稱為難燒料。

採用高硅酸率方案後，熟料燒結液相量相對較低，生料易燒性變差，這是為了提高熟料ISO強度的必然結果。雖是如此，但只要採取相應的技術措施，要燒出高強熟料仍是可能的。

按熟料化學成份計算出來的液相量暫且叫作“成份液相量”， 採用高硅酸率配方後，“成份液相量”雖然較低，甚至低於23% 。我們可以通過提高實際液相量來促進煅燒。提高實際液相量的途徑有如下幾個方面。

1.在生料配方中適當增加礦化劑摻量。礦化劑可降低液相出現的温度，增加液相量，改善液相性質，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，以降低物料共熔温度，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% 的粘土質原料。採用高硅酸率後，儘管成份液相量降低了，但窯的操作仍很穩定，礦物發育良好，熟料強度反而得到很大提高。

4.提高煅燒温度

液相量隨温度的增高而增加。所以，提高煅燒温度是增加實際液相量的途徑之一。提高窯温的關鍵是要用大風操作和促進窯內通風的其它措施。

1.降低生料細度。生料細度與易燒性有較好的相關性，即生料細度越小，易燒性愈好。所以，在燒高硅酸率的生料時，宜將生料細度控制在小於8% （0.08mm方孔篩篩餘），0.2mm方孔篩篩餘小於0.5% 。

2.加強生料的均化。生料入窯前可採用多庫搭配、機械倒庫、空氣攪拌等方式進行均化處理，從而改善生料的易燒性。

對高硅酸率生料應採用闇火煅燒，並且大風大料。看火工應根據窯內的變化情況靈活操作。

小料球指的是常規料球∅10mm的一半左右。煅燒小料球的好處在於因料球直徑小，由表及裏的燒成路徑減小了。而且料球的比表面積增大，接觸傳熱面積增大，縮短了燒透的時間。對於大料球，燒成不均勻，有的物料表面已出現液相，而料球內部仍在進行碳酸鹽分解。因此使用小料球煅燒可大大提高物料傳熱速度，有利於高硅酸率物料的燒結，從而提高熟料質量 ^[3]  。

為適應新標準的要求，我們必須盡力提高ISO強度。在優化配料方案時，我們應合理控制硅酸率值，儘量採用高硅酸率方案。高硅酸率配方才能真正提高ISO強度。對高硅酸率配方的生料，成份液相量較低，煅燒較為困難，但只要我們採取了合理的技術措施，高硅酸率生料也同樣可以達到好燒快燒的目的 ^[2]  。