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含钡废渣一般是由钡盐化工厂废料和重晶石尾矿等而来。含钡废渣中可溶性钡盐会污染环境，国内外对其进行处理也十分慎重[1]。随着化工工业的发展，含钡废渣在我国的产生量越来越大，含钡废渣作为水泥矿化剂的理论研究已比较成熟，但生产应用实践较少[2]。本文通过两条t/d生产线进行钡渣应用的生产试验，研究钡渣对烧成工艺及熟料性能的影响。
1 原料化学分析
生产试验所用原材料化学成分见表1。
表1 原材料化学成分 %
2 配料方案及试验方法
由于钡渣硫含量较高，掺加量不宜过高，试验时分别掺入0.8%和1.6%的钡渣替代石灰石进行试验。熟料率值范围设定为：KH=0.90±0.03，n=2.55±0.10，P=1.45±0.10，实际配比见表2。
表2 原材料配比 %
为减小试验过程中因结皮对窑系统的影响，安排专人加强对系统结皮的监控及清理。钡渣下料口设置在石灰石均化库至生料磨区间的输送皮带上。
3 试验结果
30天为一个配比的试验周期，选择后20天较稳定数据进行统计分析。熟料矿物组成及窑运转情况见表3，熟料物理性能见表4。
表3 熟料率值、矿物组成及窑运转情况
表4 熟料物理性能
由表3可见，加入0.8%钡渣熟料中的C3S含量较试验前有所增加，但加入1.6%钡渣时C3S含量降低；加入0.8%钡渣熟料中fCaO含量降低，1.6%钡渣fCaO则升高；加入钡渣会使熟料中SO3含量增加；加入0.8%钡渣预热器结皮较试验前明显，加入1.6%钡渣预热器结皮严重，影响生产；0.8%钡渣能有效降低熟料煤耗，吨熟料节约标煤1.96kg。
由表4可见，钡渣对熟料凝结时间及标准稠度用水量影响较小；0.8%钡渣的加入可以提高熟料的各龄期强度，但掺量为1.6%时，熟料强度明显下降。
综上，确定0.8%的钡渣为试验最佳掺量。熟料形成过程中，Ba2+进入C2S晶格结构中，引入缺陷提高了C2S活性，促进煅烧过程中fCaO的吸收速度，加速C3S的形成[3-4]。钡渣中含硫量较高，过量的钡渣会使液相提前出现，液相量增加，从而导致C3S形成过快，包裹部分C2S，使其不能充分吸收CaO形成C3S，熟料中C3S含量也会因此偏低。钡渣中的S与Ba共同作用，一定程度上改善了熟料烧成，但只有适宜掺量的钡渣才会对工艺及熟料性能有益。
结皮的原因主要是由于窑和分解炉中的煤粉燃烧不完全，部分在预热器中燃烧，引起局部高温，还有钡渣中的硫和钡等微量元素，以及原燃料中有害组分(碱、氯和硫等)循环富集。试验中预防结皮的措施：1）采用旁路放风系统，即将窑尾高温烟气在预热器前从“旁路”中分离出一部分，与冷风混合，使以气相形态存在的挥发物冷凝在飞灰上，由除尘器将此飞灰收捕下来排出窑系统，以减少有害组分的循环。2）均化钡渣，避免钡渣成分的大范围波动。3）提高窑速，降低窑内填充率，加大高温风机转速，增加清理频次。
4 微观分析
对掺0.8%钡渣的熟料进行岩相分析，岩相照片见图1。
图1 掺0.8%钡渣的熟料岩相图
由岩相分析可知，A矿呈规则的板状和长柱状，晶体发育良好，部分A矿出现环带结构，经1%的NH4Cl溶液浸蚀后显蓝色和棕色，熟料中A矿和B矿分布均匀，其粒度大约在20～40μm。B矿含量较少，大多呈圆粒状、表面有交叉双晶纹，大多分布在A矿周围中间相里。黑色中间相呈较小（＜10μm）的无定形颗粒分布在白色中间相里。白色中间相的含量偏多。在观察中见到少量CaO颗粒分布在中间相里。铝酸盐矿物结晶均匀细小，说明该熟料煅烧温度基本正常，熟料的冷却较好。
5 结论
在煅烧水泥熟料时加入适量的钡渣，在一定程度上可以提高水泥熟料的强度，改善生料的易烧性。在实际生产中，要把钡渣与生料混合均匀，减少窑系统的结皮现象。
作者单位：中国联合水泥集团有限公司
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