摘要:從矽酸鹽物理化學角度討論飛砂的成因。飛砂產生與否主要取決於熟料液相量和液相性質(主要是表面張力)。飛砂有兩類:一類是熟料液相量太少而產生；另一類是粘散料，由於液相表面張力太小所致。鹼、硫和MgO等微組分含量高能使液相表面張力降低，特別是鹼的硫酸鹽含量高將使液相表面張力降低更明顯。提出了減少和避免飛砂的措施。0 引言
所謂飛砂是迴轉窯燒成帶產生大量細粒並飛揚的熟料。這種飛砂料的大小一般在1mm以下，在窯內到處飛揚[1]。飛砂料的出現，既影響熟料質量，又影響窯的操作。據報導[2]，大同水泥廠曾因飛砂料的出現被迫降低煅燒溫度，從而使熟料強度下降5MPa。關於飛砂的成因，文獻[1]認為，主要是SiO2含量太高、Al2O3和Fe2O3含量太低，因而液相出現太慢、液相量太少，熟料難以結粒，導致飛砂；另一原因是火焰太長，煅燒溫度不夠高，在料層中還存在大量不飛揚的料粒，未能結粒，待物料進入冷卻帶，細料粒才到處飛揚。文獻[1]還提出，克服飛砂的方法，若是由於SiO2太高引起則應適當降低矽酸率；若是由於煅燒操作中火焰太長而引起，則應適當縮短火焰或縮短高溫帶。筆者認為，還有一種飛砂是由於粘散料引起，而粘散料的產生則是由於高溫液相的表面張力太小所致。喬齡山[3]在分析飛砂形成機理時認為，“國內水泥生產者忽視了液相表面張力和結粒的問題”，“要使熟料有一定的結粒度，熟料液相應有足夠的表面張力才能結成較好的顆粒”。他還指出:“硫酸鹽飽和度過高降低了液相粘度和表面張力”。這些觀點筆者很贊同。他所提出的表面張力太小形成的飛砂實際上是一種粘散料，這種飛砂的產生與液相量少所引起的飛砂在機理上完全不同。因此，解決這種飛砂的措施也應該完全有別於液相量少所產生的飛砂。本文在前人研究工作的基礎上從矽酸鹽物理化學角度討論飛砂的成因並提出預防和解決飛砂問題的措施或途徑。
1 迴轉窯內物料結粒的機理
從水泥工藝學原理看，水泥熟料是一種多礦物的集合體，是結晶細小的人造岩石。這些結晶一般都在100μm以下，即小於0.1mm。有人認為，水泥熟料中礦物晶體的平均尺寸為:阿利特65μm以下，貝利特55μm以下。出冷卻機的熟料塊度一般都在5～25mm，甚至更大些，是什麼力量使幾十微米的小晶體“粘結”成幾毫米至幾十毫米的熟料？答案是熟料液相，是熟料液相將這些細小的晶體“粘結”起來。因此，熟料液相的數量和性質對熟料的結粒大小起著關鍵作用。液相的什麼性質使它對小晶體有粘結力？主要是表面張力。
水泥熟料的燒結是在有液相的情況下進行的。在固相反應之前，物料呈粉狀。在過渡帶主要是固相反應，生料中的CaO與SiO2、Al2O3、Fe2O3起化學反應生成C2S、C3A和C4AF，此外尚有一部分未起化學反應的CaO(約12%～13%)，物料呈細粒狀或粉狀。到了燒成帶，隨著煅燒溫度提高，開始出現液相，其液相量大約在20%～28%。在水泥熟料燒結過程中，液相有2種作用:一是為C2S+CaO→C3S的反應提供條件，使C2S和CaO溶於液相起化學反應，生成C3S；另一作用是像“膠結劑”一樣，潤溼窯內物料，從而使出窯熟料塊度遠遠大於入窯物料的粒度。
從矽酸鹽物理化學角度看，物料燒結的主要動力是粒子的表面張力。物料燒結一種是固相與固相之間的燒結；另一種是有液相或汽相情況下的燒結。我們首先討論有液相而不存在化學反應情況下的燒結。文獻[4]認為，使粒子拉緊的毛細管力主要有2部分:一是沿液相彎曲表面的2個方向上的壓力差引起的力ΔP=σ(1/ρ2-1/ρ1)，式中σ和ρ2、ρ1分別為液相彎曲面上的表面張力和半徑，見圖1。液相內部的壓力比外部的小，顆粒在力的作用下受到壓緊作用，其作用力F1=ΔP
摘要:從矽酸鹽物理化學角度討論飛砂的成因。飛砂產生與否主要取決於熟料液相量和液相性質(主要是表面張力)。飛砂有兩類:一類是熟料液相量太少而產生；另一類是粘散料，由於液相表面張力太小所致。鹼、硫和MgO等微組分含量高能使液相表面張力降低，特別是鹼的硫酸鹽含量高將使液相表面張力降低更明顯。提出了減少和避免飛砂的措施。0 引言
所謂飛砂是迴轉窯燒成帶產生大量細粒並飛揚的熟料。這種飛砂料的大小一般在1mm以下，在窯內到處飛揚[1]。飛砂料的出現，既影響熟料質量，又影響窯的操作。據報導[2]，大同水泥廠曾因飛砂料的出現被迫降低煅燒溫度，從而使熟料強度下降5MPa。關於飛砂的成因，文獻[1]認為，主要是SiO2含量太高、Al2O3和Fe2O3含量太低，因而液相出現太慢、液相量太少，熟料難以結粒，導致飛砂；另一原因是火焰太長，煅燒溫度不夠高，在料層中還存在大量不飛揚的料粒，未能結粒，待物料進入冷卻帶，細料粒才到處飛揚。文獻[1]還提出，克服飛砂的方法，若是由於SiO2太高引起則應適當降低矽酸率；若是由於煅燒操作中火焰太長而引起，則應適當縮短火焰或縮短高溫帶。筆者認為，還有一種飛砂是由於粘散料引起，而粘散料的產生則是由於高溫液相的表面張力太小所致。喬齡山[3]在分析飛砂形成機理時認為，“國內水泥生產者忽視了液相表面張力和結粒的問題”，“要使熟料有一定的結粒度，熟料液相應有足夠的表面張力才能結成較好的顆粒”。他還指出:“硫酸鹽飽和度過高降低了液相粘度和表面張力”。這些觀點筆者很贊同。他所提出的表面張力太小形成的飛砂實際上是一種粘散料，這種飛砂的產生與液相量少所引起的飛砂在機理上完全不同。因此，解決這種飛砂的措施也應該完全有別於液相量少所產生的飛砂。本文在前人研究工作的基礎上從矽酸鹽物理化學角度討論飛砂的成因並提出預防和解決飛砂問題的措施或途徑。
1 迴轉窯內物料結粒的機理
從水泥工藝學原理看，水泥熟料是一種多礦物的集合體，是結晶細小的人造岩石。這些結晶一般都在100μm以下，即小於0.1mm。有人認為，水泥熟料中礦物晶體的平均尺寸為:阿利特65μm以下，貝利特55μm以下。出冷卻機的熟料塊度一般都在5～25mm，甚至更大些，是什麼力量使幾十微米的小晶體“粘結”成幾毫米至幾十毫米的熟料？答案是熟料液相，是熟料液相將這些細小的晶體“粘結”起來。因此，熟料液相的數量和性質對熟料的結粒大小起著關鍵作用。液相的什麼性質使它對小晶體有粘結力？主要是表面張力。
水泥熟料的燒結是在有液相的情況下進行的。在固相反應之前，物料呈粉狀。在過渡帶主要是固相反應，生料中的CaO與SiO2、Al2O3、Fe2O3起化學反應生成C2S、C3A和C4AF，此外尚有一部分未起化學反應的CaO(約12%～13%)，物料呈細粒狀或粉狀。到了燒成帶，隨著煅燒溫度提高，開始出現液相，其液相量大約在20%～28%。在水泥熟料燒結過程中，液相有2種作用:一是為C2S+CaO→C3S的反應提供條件，使C2S和CaO溶於液相起化學反應，生成C3S；另一作用是像“膠結劑”一樣，潤溼窯內物料，從而使出窯熟料塊度遠遠大於入窯物料的粒度。
從矽酸鹽物理化學角度看，物料燒結的主要動力是粒子的表面張力。物料燒結一種是固相與固相之間的燒結；另一種是有液相或汽相情況下的燒結。我們首先討論有液相而不存在化學反應情況下的燒結。文獻[4]認為，使粒子拉緊的毛細管力主要有2部分:一是沿液相彎曲表面的2個方向上的壓力差引起的力ΔP=σ(1/ρ2-1/ρ1)，式中σ和ρ2、ρ1分別為液相彎曲面上的表面張力和半徑，見圖1。液相內部的壓力比外部的小，顆粒在力的作用下受到壓緊作用，其作用力F1=ΔP