1 硅锰渣和锡渣的化学成分
硅锰渣是冶炼硅锰合金后排放的废渣，经水淬后成为结构疏松、粒径约1～10mm浅绿色颗粒，硅锰合金冶炼为还原过程，浅绿色表明硅锰渣中的锰是以MnO形式存在，在烧成时形成MnO2，这是一个放热过程，能降低熟料热耗。硅锰渣和锡渣的化学成分见表1，异组分见表2。
2 配方设计和率值选择
2.1 原燃材料
该厂原燃材料的化学成分见表3。
2.2 配方设计及率值的选择
2.2.1 锰的掺入量
郑洪武〔1〕等学者在研究锰、镁元素在水泥熟料形成过程中的行为时认为，锰、镁适当匹配掺进后促进熟料烧成(锰、镁复合MnO2的最佳掺量为0.2%～1.0%)，温度对锰、镁在熟料矿物中固溶量有很大的影响，温度越高，固溶量愈大。根据他们的研究，在工业性生产中利用含锰废渣配料时，必须解决两个问题:一是控制锰的掺入量，若锰过量加入会阻碍熟料烧成；二是煅烧时要提高烧成温度(控制在1400～1450℃之间为宜)。因此控制熟料中锰的含量在0.4%～0.6%之间。
2.2.2 KH值
该厂机立窑只设有一层保温层，保温效果差，耐火砖已严重磨损，铁砖以上耐火砖比铁砖凹进50～60mm。窑体的变化使中心通风不良的状况进一步恶化，保温性能变得更差。因此，在选择KH值时宜取低一些，取0.94±0.02。
2.2.3 P值
用硅锰渣和锡渣双掺配料，大大降低熔体粘度和熔体出现温度，熟料烧结过程加快，底火层变薄，烧结温度范围变窄。所以应选择高铝方案，其一，高铝配方需要高温煅烧，这与锰对烧成温度的要求一致；其二，提高铝率，会提高液相粘度，加宽烧结温度范围，有助于底火完整结实，P值控制为1.6±0.1。
2.2.4 n值
考虑到该厂立窑的现状，煅烧物料时容易造成中火变慢，中部物料沉落速度会加快，易产生“抽芯”现象，出现呲火及漏火。因此，n值宜取低一些，为1.5±0.1，以增加熔剂矿物，增加底火的强度。
3 应用效果及分析
使用硅锰渣和锡渣双掺配料，采用中饱和比、高熔剂矿物、高铝配方，应用小料球全黑生料暗火煅烧技术，在工业性生产中取得了显著效果，使用前后熟料的化学成分、物理性能见表5。
/% 比表面积
/(m2/kg) 稠度
/% 安定性 凝结时间
/(h:min) 抗折强度
/MPa 抗压强度
/MPa 化学成分/% 率值 初凝 终凝 1d 3d 28d 1d 3d 28d Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO fCaO KH n P M0 4 312 24.2 疏松 3:48 5:28 2.9 5.5 8.0 12.4 28.3 58.6 -0.14 19.52 6.73 4.81 63.71 3.28 3.53 0.93 1.69 1.40 M1 3 291 23.6 合格 2:31 3:31 4.2 6.2 8.4 20.5 34.5 59.0 0.10 19.99 7.39 4.58 63.46 2.19 2.30 0.89 1.67 1.61 M2 3 309 24.0 合格 2:23 3:18 4.3 6.2 8.5 20.2 35.3 59.7 -0.03 19.99 7.07 4.58 64.14 2.19 2.85 0.91 1.72 1.54 M3 3 309 24.2 合格 2:11 3:30 4.1 5.8 9.0 18.6 35.0 59.3 0.17 18.88 7.51 5.07 63.25 3.75 2.14 0.93 1.50 1.48 M4 3 300 24.4 合格 2:30 3:15 4.4 6.4 8.6 21.8 37.6 58.4 0.69 18.70 7.37 4.78 63.54 2.80 3.01 0.95 1.54 1.54 M5 3 293 24.2 合格 1:35 2:20 4.7 6.2 8.9 20.4 34.6 60.5 0.69 17.95 7.95 4.88 63.74 2.24 2.40 0.97 1.40 1.63 M6 3 293 24.2 合格 1:54 2:44 4.1 6.1 9.4 19.2 36.8 61.9 0.76 17.98 7.51 4.74 63.78 1.94 2.54 0.99 1.47 1.58
注：M0为萤石和锡渣配料。
3.1 熟料煅烧特征
采用硅锰渣和锡渣双掺配料后，上火很快，窑内通风良好，窑温高，底火均匀稳定，很少偏火，偶有偏火，也很容易处理；块料多，结块而不粘边，卸料时很容易脱落，物料下落平整。以前用萤石和锡渣双掺配料，每班都要处理结窑2～3次。使用硅锰渣和锡渣配料后没有结窑现象，窑面操作比较安全，轻松。烧出的熟料多为烧结料，手感比较重，颜色乌黑，少量的颗粒料亦烧透，熟料烧成率高，没有粉化料、漏生料和黄料。
3.2 熟料的安定性好
使用后，熟料的fCaO一般都在3%以下，比用萤石、锡渣配料低得多。在生产实践中发现，即使生产失控(如KH偏高)而造成fCaO偏高，其安定性要比用萤石和锡渣配料时的类似情况要好。笔者认为其原因是:1)用硅锰渣和锡渣配料生料易烧性更好，熟料烧结过程缩短，呈死烧的几率减少，冷却快，fCaO被玻璃体包裹程度较轻，水化速度快；2)采用高铝配方，P值较高，加快了fCaO的消解速度，这与文献〔5〕的结果一致。
3.3 提高了熟料早期强度
从表6可看出，硅锰渣和锡渣双掺可显著地提高熟料强度尤其是1d、3d强度，显示出良好的早强性能。1d抗压、抗折强度分别达到18.6～21.8MPa和4.1～4.7MPa，3d抗压、抗折强度分别达到34.5～37.6MPa和5.8～6.4MPa。
3.4 熟料凝结时间正常
使用硅锰渣和锡渣烧制的硅酸盐水泥熟料凝结时间正常，未发现急凝或慢凝等不正常现象，初凝、终凝时间间隔较理想，而用萤石和锡渣配料时常出现初凝与终凝时间间隔长的现象。
3.5 立窑产量提高，能耗降低
使用后，立窑台时产量增加1.8t/h，提高21%；熟料配热降低12.5%，生料实物配煤量减少1%；吨熟料电耗减少3.7kWh，降低18%。
4 结语
用硅锰渣和锡渣双掺配料，采用高熔剂、高铝配方，锰掺量适宜，可生产早期强度高的硅酸盐水泥熟料，不仅提高了立窑的产质量，降低了能耗，而且利于工业废渣的综合利用，治理生态环境。
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