第三节 硅酸盐水泥熟料的组成.ppt

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1、第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成主讲：张主讲：张 欢欢 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料（clinker)由主要含由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比的原料，按适当比例配合磨成细粉（生料）烧至部分熔融，所得以硅酸钙例配合磨成细粉（生料）烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水硬性胶凝物质，其中硅酸钙矿物含量为主要成分的水硬性胶凝物质，其中硅酸钙矿物含量（质量分数）不小于（质量分数）不小于65%，氧化钙和氧化硅质量比不小，氧化钙和氧化硅质量比不小于于2.0。熟熟 料料C3S、C2S、C3A、C4AF三种表示方法：三种表示方法：化学组成化学组成矿物组成

2、矿物组成率值率值第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成一、一、熟料的化学成分及含量熟料的化学成分及含量二、二、熟料的矿物组成及含量熟料的矿物组成及含量三、三、熟料的化学成分与矿物组成的关系熟料的化学成分与矿物组成的关系四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性五、熟料的率值五、熟料的率值六、六、熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系一、一、熟料的化学成分及含量熟料的化学成分及含量u主要氧化物：主要氧化物：CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 其总和通常占熟料总量的其总和通常占熟料总量的95%以上。以

3、上。u其它其它:MgO(M);SO3(S);Na2O、K2O(R2O);TiO2(T);P2O5(P)等，等，其总量通常占熟料的其总量通常占熟料的5%以下。以下。实际生产中硅酸盐水泥中个主要氧化物含量的波动范围一般为：实际生产中硅酸盐水泥中个主要氧化物含量的波动范围一般为：CaO C 62%67%SiO2 S 20%24%Al2O3 A 4%7%Fe2O3 F 2.5%6%第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成一、一、熟料的化学成分及含量熟料的化学成分及含量国内部分新型干法水泥企业的硅酸盐水泥熟料化学成分国内部分新型干法水泥

4、企业的硅酸盐水泥熟料化学成分 CaOSiO2Al2O3系统中的水泥区系统中的水泥区 如将主要氧化物的含量（如将主要氧化物的含量（CaOSiO2Al2O3）换算成）换算成100（将（将Fe2O3计算在计算在Al2O3中），则硅酸盐水泥熟料的组中），则硅酸盐水泥熟料的组成几乎落在成几乎落在C3SC2SCA3三角形的区域中。三角形的区域中。一、一、熟料的化学成分及含量熟料的化学成分及含量第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成 硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小（硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小（3060m）的人造石。）的人造石。主要四种矿物：主要四种矿物：硅酸三钙：

5、硅酸三钙：3CaOSiO2，可以简写，可以简写C3S，6070%；硅酸二钙：硅酸二钙：2CaOSiO2，可以简写，可以简写C2S，20；铝酸三钙：铝酸三钙：3CaOAl2O3，可以简写，可以简写C3A，715；铁相固溶体：铁相固溶体：4CaOAl2O3Fe2O3，简写，简写 C4AF，1018。其他：少量游离氧化钙其他：少量游离氧化钙(fCaO)、方镁石、含碱矿物及玻璃体。、方镁石、含碱矿物及玻璃体。二、二、熟料的矿物组成及含量熟料的矿物组成及含量 硅酸盐矿物硅酸盐矿物 熔剂矿物熔剂矿物第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成

6、二、二、熟料的矿物组成及含量熟料的矿物组成及含量熟料类型熟料类型C3S C2SC3AC4AF 回转窑熟料回转窑熟料456515324111018立窑熟料立窑熟料38602032471320国内新型干法窑熟料国内新型干法窑熟料（20家平均）家平均）5321810国内重点水泥企业熟料国内重点水泥企业熟料（56家平均）家平均）5420714国外水泥企业熟料国外水泥企业熟料（23家平均）家平均）5720810国内外部分水泥生产企业生产数据国内外部分水泥生产企业生产数据 硅酸盐水泥熟料在反光显微镜下的岩相照片硅酸盐水泥熟料在反光显微镜下的岩相照片 C3SC2S铁相固溶体铁相固溶体铝酸三钙铝酸三钙二、二、

7、熟料的矿物组成及含量熟料的矿物组成及含量金相显微镜下：金相显微镜下：第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成三、三、熟料的化学成分与矿物组成的关系熟料的化学成分与矿物组成的关系第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成C3SC2SC3AC4AFCaOSiO2Al2O3Fe2O3 1、硅酸三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性 纯纯C3S是在室温下存在的是在室温下存在的介稳介稳介稳介稳的高温型矿物。的高温型矿物。纯纯C3S具有同质多晶现象。具有同质多晶现象。R型为

8、三方晶系，型为三方晶系，M型为单斜晶系，型为单斜晶系，T型为三斜晶系型为三斜晶系1、硅酸三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate)在在熟熟料料中中，C3S不不以以纯纯的的形形式式存存在在，总总是是与与少少量量的的其其他他氧氧化化物物如如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等等形形成成固固溶溶体体，称称之之为为阿利特（阿利特（Alite），），简简称称A A矿矿矿矿。在反光在反光显显微微镜镜下下为为黑色多角形黑色多角形颗颗粒。粒。常温下，常温下，A矿矿晶型晶型为为M型或型或R型。型。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性1、硅酸

9、三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性1、硅酸三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性1、硅酸三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性1、硅酸三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿

10、物的特性矿物水化特性：矿物水化特性：水化较快，水化反应主要在水化较快，水化反应主要在28d内进行，约经一年后水化内进行，约经一年后水化过程基本完成；过程基本完成；早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率大，居四种早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率大，居四种矿物之首，矿物之首，28d强度达一年强度的强度达一年强度的70%80%；水化热较高；抗水性较差。水化热较高；抗水性较差。2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)纯纯C2S在在1450以下有下列多晶转变：以下有下列多晶转变：780860 型为三方或六方晶系；型为三方或六方晶系；型为斜方晶系；型为斜方晶系；型为单斜晶

11、系；型为单斜晶系；型型为斜方晶系。为斜方晶系。H表示高温型，表示高温型，L表示低温型。表示低温型。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性 纯纯C2S具有同质多晶现象。具有同质多晶现象。若还原性气氛，温度低，液相量不足，在若还原性气氛，温度低，液相量不足，在500以下，以下，C2S由密度由密度 3.28kg/m3的的型转变为密度型转变为密度2.97kg/m3的的型，体积膨胀型，体积膨胀10而而 使熟料粉化。使熟料粉化。在在熟熟料料中中，C2S不不以以纯纯的的形形式式存存在在，总总是是与与少少量量的的其其他他氧氧化化物物如如Al2O3、Fe2O3

12、、MgO、R2O等等形形成成固固溶溶体体，称称之之为为贝贝利特（利特（Belite），），简简称称B B矿矿矿矿。在反光在反光显显微微镜镜下呈下呈圆圆粒状，常具有黑白交叉双晶条粒状，常具有黑白交叉双晶条纹纹。常温下，常温下，B矿为矿为介温介温态态。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅

13、酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性矿物水化特性：矿物水化特性：l 贝利特水化较慢，贝利特水化较慢，28天仅水化天仅水化20左右。左右。l 凝凝结结固固化化较较慢慢，早早期期强强度度低低，但但后后期

14、期强强度度增增长长率率较较髙髙，在在1年后可赶上阿利特。年后可赶上阿利特。l 贝贝利利特特的的水水化化热热较较小小，抗抗水水化化性性好好，适适合合用用于于大大体体积积工工程或处于侵蚀性大的工程用水泥。程或处于侵蚀性大的工程用水泥。3、中间相、中间相第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性 充填在阿利特和贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、组成不充填在阿利特和贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体和含碱化合物等统称为中间相。定的玻璃体和含碱化合物等统称为中间相。（1）铝酸三钙（）铝酸三钙（tricalcium aluminate)第三节第三节 硅酸

15、盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性C3A可固溶有少量可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成等形成固溶体，在反光镜下，其反光能力弱，呈暗灰色，并固溶体，在反光镜下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在填充在A矿与矿与B矿中间，又称矿中间，又称黑色中间相黑色中间相。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成矿物水化特性矿物水化特性l水化快，凝结快；水化快，凝结快；l早强较高，但绝对值不高。早强较高，但绝对值不高。3d发挥出大部分强度，以后发挥出大部分强度，以后不增长，甚至倒缩。不增长，甚至倒缩。l水化热高，干缩变形大

16、，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐水化热高，干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。性能差。（1）铝酸三钙（）铝酸三钙（tricalcium aluminate)3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性（2）铁相固溶体）铁相固溶体(ferrite solid solution)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性熟料中铁相较复杂。铁铝酸四钙代表的是一系列连续的熟料中铁相较复杂。铁铝酸四钙代表的是一系列连续的铁相固溶体。通常固溶有少量的铁相固溶体。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，等氧化物，称之为才利特

17、（称之为才利特（Celite）或）或C C矿矿矿矿。在反光镜下其反射能力强，呈亮白色，并填充在在反光镜下其反射能力强，呈亮白色，并填充在A矿与矿与B矿之间，也称矿之间，也称白色中间相白色中间相。（2）铁相固溶体）铁相固溶体(ferrite solid solution)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性矿物水化特性矿物水化特性水化速度：早期介于水化速度：早期介于C3A、C3S间，后期的发展不如间，后期的发展不如C3S;早期强度似早期强度似C3A，后期能增长，似，后期能增长，似C2S;水化热较水化热较C3A低，抗冲击性能和

18、抗硫酸盐性能较好。低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性28d内绝对强度内绝对强度：C3SC4AFC3AC2S水水 化化 速速 度度：C3A C4AF C3SC2S水水 化化 热热：C3A C3S C4AF C2S四种矿物性能比较四种矿物性能比较形成形成:部分熔融液相被快速冷却来

19、不及部分熔融液相被快速冷却来不及结结晶而成晶而成为过为过冷凝体。冷凝体。主要成分主要成分:Al2O3、Fe2O3、CaO以及少量以及少量MgO和和R2O。含量含量取决于液相量及冷却条件。取决于液相量及冷却条件。性能性能:不及晶体不及晶体稳稳定，水化定，水化热较热较大；大；可改善熟料性能与易磨性。可改善熟料性能与易磨性。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成（4）玻璃相）玻璃相(glass)3、中间相、中间相四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性 游离氧化钙指熟料中未化合的氧化钙，也称游离石灰。游离氧化钙指熟料中未化合的氧化钙，也称游离石灰。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐

20、水泥熟料的组成4、游离氧化钙和方镁石、游离氧化钙和方镁石四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性（1）游离氧化钙）游离氧化钙（Freelime或或fCaO）种类种类 产生原因产生原因 特点特点 对水泥对水泥安定的安定的影响性影响性 欠烧欠烧fCaO 熟料煅烧过程中因欠烧、漏熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在生，在11001200低温下形低温下形成成 结构疏松多孔结构疏松多孔 不大不大 一次一次fCaO 因因配配料料不不当当、生生料料过过粗粗或或煅煅烧烧不不良良，尚尚未未与与S、A、F反反应应而残留的而残留的CaO呈呈“死烧状态死烧状态”，结构致密结构致密 大大 二次二次fCaO 熟熟料料慢慢冷冷或或还

21、还原原气气氛氛下下，C3S分解而形成的分解而形成的经过高温，水化较经过高温，水化较慢慢 较大较大 一一次次游游离离氧氧化化钙钙结结构构比比较较致致密密，水水化化较较慢慢通通常常三三天天后后水水化化反反应应明明显显。水水化化生生成成Ca(OH)2时时，体体积积增增加加97.9%，在在硬硬化化的的水水泥泥浆浆体体中中造造成成局局部部膨膨胀胀应应力力。因因此此过过多多的的游游离离氧化钙会引起氧化钙会引起3d以后强度倒缩，引起安定性不良。以后强度倒缩，引起安定性不良。我我国国回回转转窑窑游游离离氧氧化化钙钙控控制制在在1.5%以以下下，立立窑窑控控制制在在3.0%以下。以下。第三节第三节 硅酸盐水泥熟

22、料的组成硅酸盐水泥熟料的组成4、游离氧化钙和方镁石、游离氧化钙和方镁石四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性（1）游离氧化钙）游离氧化钙（Freelime或或fCaO）少少量量的的MgO可可以以进进入入熟熟料料矿矿物物中中形形成成固固溶溶体体，或或溶溶于于液液相相中中。如如果果MgO含含量量过过多多会会以以方方镁镁石石结结晶晶存存在在，这这种种高高温温煅煅烧烧的的方方镁镁石石，其其水水化化速速度度比比游游离离氧氧化化钙钙更更慢慢，几几个个月月甚甚至至几几年年才才明明显显反反映映出出来来。水水化化生生成成Mg(OH)2时时，体体积积膨膨胀胀148%，在在水水泥泥石石内内产产生生应应力力，轻轻者者会

23、会降降低低水水泥泥制品强度，重者会造成水泥制品破坏。制品强度，重者会造成水泥制品破坏。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成4、游离氧化钙和方镁石、游离氧化钙和方镁石四、四、熟料矿物的特性熟料矿物的特性（2）方镁石）方镁石 硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料中中各各主主要要氧氧化化物物含含量量之之间间比比例例关关系系的的系系数称作率值。数称作率值。五、熟料的率值五、熟料的率值第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成1、定义、定义 我我国国主主要要采采用用石石灰灰饱饱和和系系数数（KH）、硅硅率率（n）、铝率（铝率（p）三个率值。）三个率值。2、常用率值、常用率值 说明熟

24、料中说明熟料中C3A、C4AF的相对含量。的相对含量。反映液相的性质。反映液相的性质。(C3A 产生的液相粘度大；产生的液相粘度大；C4AF产生的液相粘度小产生的液相粘度小.)（1）铝率铝率(Iron Modulus)式中式中Al2O3、Fe2O3分别代表熟料中各该氧化物的质量百分比分别代表熟料中各该氧化物的质量百分比%第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成五、熟料的率值五、熟料的率值公式：公式：含义：含义：取值：取值：0.91.9。抗硫酸盐水泥或低热水泥的铝率可低至抗硫酸盐水泥或低热水泥的铝率可低至0.7。五、五、熟料的率值熟料的率值u硅率反映了熟料中熔剂矿物（硅率反映了熟料

25、中熔剂矿物（C3A+C4AF）之间的比例）之间的比例 关系。关系。当当铝率大于铝率大于0.64时时up值过大，值过大，C3A多，液相粘度大，不利于多，液相粘度大，不利于C3S 的形成，易的形成，易引起熟料快凝；引起熟料快凝；p值过低，值过低，C4AF量相对较多，液相粘度小，量相对较多，液相粘度小，对对C3S 的形成有利，但易使窑内结大块，对煅烧不利。的形成有利，但易使窑内结大块，对煅烧不利。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成（1）铝率铝率(Iron Modulus)反映了熟料中硅酸盐矿物、反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂矿物的相对含量。熔剂矿物的相对含量。（2）硅率硅率（Sil

26、ica Modulus)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成五、熟料的率值五、熟料的率值公式：公式：含义：含义：取值：取值：1.72.7。式中式中SiO2、Al2O3、Fe2O3分别代表熟料中各该氧化物的质量百分比分别代表熟料中各该氧化物的质量百分比%u硅率反映了熟料中硅酸盐矿硅率反映了熟料中硅酸盐矿 物（物（C3S+C2S）、熔剂矿物）、熔剂矿物 （C3A+C4AF）的相对含量。）的相对含量。当当铝率大于铝率大于0.64时时u SM值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，对熟料强值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，对熟料强度有利，但将给煅烧造成困难；随度有利，但将给煅烧造成

27、困难；随SM值的降低，液相量增值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利，但加，对熟料的易烧性和操作有利，但SM值过低，熟料强度值过低，熟料强度低，操作困难。低，操作困难。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成（2）硅率硅率（Silica Modulus)五、熟料的率值五、熟料的率值 含含义义：熟熟料料中中的的总总CaO含含量量扣扣除除饱饱和和酸酸性性氧氧化化物物（如如Al2O3、Fe2O3）所所需需要要的的氧氧化化钙钙后后，剩剩下下的的与与二二氧氧化化硅硅化化合合的的氧氧化化钙钙的的含含量量与与理理论论上上二二氧氧化化硅硅全全部部化化合合成成硅硅酸酸三钙所需要的氧化钙含量

28、的比值。三钙所需要的氧化钙含量的比值。简简言言之之，石石灰灰饱饱和和系系数数表表示示熟熟料料中中二二氧氧化化硅硅被被氧氧化化钙钙饱饱和成硅酸三钙的程度和成硅酸三钙的程度。五、五、熟料的率值熟料的率值 （3）石灰饱和系数石灰饱和系数(lime saturation coefficient)石灰极限含量石灰极限含量式中均代表熟料中各该氧化物的质量百分比式中均代表熟料中各该氧化物的质量百分比%第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成p在理论上存在一个石灰极限含量（在理论上存在一个石灰极限含量（C3S、C3A、C4AF）五、五、熟料的率值熟料的率值 （3）石灰饱和系数石灰饱和系数(lim

29、e saturation coefficient)v每每1酸性氧化物所需石灰含量分别为：酸性氧化物所需石灰含量分别为：1 Al2O3形成形成C3A+“C3A”所需所需 CaO3CaO摩尔量摩尔量/Al2O3摩尔量摩尔量356.08/101.96=1.65 1Fe2O3形成形成“CF”所需所需 CaOCaO摩尔量摩尔量/Fe2O3摩尔量摩尔量56.08/169.70=0.35 1%SiO2形成形成C3S所需所需 CaO3CaO摩尔量摩尔量/SiO2摩尔量摩尔量356.08/60.09=2.80CaO2.8 SiO2+1.65 Al2O3+0.35 Fe2O3CaOKH2.8SiO2+1.65Al

30、2O3+0.35Fe2O3“C3A”、CFAl2O3/Fe2O30.64第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成p 在理论上存在一个石灰极限含量在理论上存在一个石灰极限含量五、五、熟料的率值熟料的率值 （3）石灰饱和系数石灰饱和系数(lime saturation coefficient)CaO2.8 SiO2+1.65 Al2O3+0.35 Fe2O3CaOKH2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3Al2O3/Fe2O30.64Al2O3/Fe2O30.64第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成p 若若考考虑虑熟熟料料中中还还有有游游离离氧氧化化

31、钙钙、游游离离氧氧化化硅硅和和石石膏膏，则有：则有：五、五、熟料的率值熟料的率值（3）石灰饱和系数石灰饱和系数(lime saturation coefficient)Al2O3/Fe2O30.64f CaO、f SiO2分分别为别为熟料中呈游离状熟料中呈游离状态态的氧化的氧化钙钙、二氧化硅的、二氧化硅的质质量百分数量百分数第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成五、五、熟料的率值熟料的率值（3）石灰饱和系数石灰饱和系数(lime saturation coefficient)u实际生产中，为使熟料顺利形成，又不产生过多的游离氧化实际生产中，为使熟料顺利形成，又不产生过多的游离氧

32、化 钙，通常钙，通常KH值控制在值控制在0.870.96。uKH与矿物组成之间的关系可用数学式表示：与矿物组成之间的关系可用数学式表示：u由上式可知，由上式可知，KH值还表示熟料质量和易烧性。值还表示熟料质量和易烧性。KH值越大，值越大，C3S的比例越高，熟料强度越好。的比例越高，熟料强度越好。KH值过高，值过高，熟料烧结困难需延长烧结时间，否则会出现游离氧化钙，同时熟料烧结困难需延长烧结时间，否则会出现游离氧化钙，同时窑的产量降低，热耗高，窑衬工作条件恶化。窑的产量降低，热耗高，窑衬工作条件恶化。KH=1，熟料中只有，熟料中只有C3S，而无，而无C2S；KH1，无论生产条件多好，熟料中都有游

33、离氧化钙存在；，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在；KH0.667，熟料中无，熟料中无C3S，只有，只有C2S、C3A、C4AF。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成其他常见的石灰饱和系数有：其他常见的石灰饱和系数有：水硬率水硬率 HM=CaO/(SiO2+Al2O3+Fe2O3)石灰标准值石灰标准值 KSt=100CaO/(2.8SiO2+1.1Al2O3+0.7Fe2O3)李和派克石灰饱和系数李和派克石灰饱和系数 LSF=CaO/(2.8 SiO2+1.18Al2O3+0.65 Fe2O3)五、五、熟料的率值熟料的率值 （3）石灰饱和系数石灰饱和系数(lime s

34、aturation coefficient)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成五、五、熟料的率值熟料的率值说明：说明：三个率值要相互配合适当，才能使熟料三个率值要相互配合适当，才能使熟料 顺利烧成，并保证熟料质量。应根据各顺利烧成，并保证熟料质量。应根据各 工厂的原燃料和设备等具体条件而定。工厂的原燃料和设备等具体条件而定。窑型窑型KHnp预分解窑预分解窑0.860.902.22.61.31.8湿法长窑湿法长窑0.880.921.52.51.01.8干法回转窑干法回转窑0.860.892.02.351.01.6立波尔窑立波尔窑0.850.881.92.31.01.8立窑（无

35、矿化剂）立窑（无矿化剂）0.850.022.00.11.30.1立窑（掺复合矿化剂）立窑（掺复合矿化剂）0.920.961.62.11.11.5第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成国内部分水泥厂熟料率值及矿物组成国内部分水泥厂熟料率值及矿物组成六、六、熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算获得熟料的矿物组成的方法：获得熟料的矿物组成的方法：仪器分析法仪器分析法：如岩相分析；：如岩相分析；X射线分析；红外射线分析；红外 光谱分析等。光谱分析等。理论计算法理论计算法：如石灰饱和系数法和鲍格法。：如石灰饱和系数法和鲍格法。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成六、六、

36、熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算 1、石灰饱和系数法、石灰饱和系数法步骤如下：步骤如下：p 计算铝率（计算铝率（0.64）p 按不同的公式计算按不同的公式计算KHp 按下列公式分别计算按下列公式分别计算C3S、C2S、C3A、C4AF C3S=3.80（3KH2）SiO2 C2S=8.60(1KH)SiO2 C3A=2.65(Al2O30.64Fe2O3)C4AF=3.04Fe2O3 式中：式中：SiO2、Al2O3、Fe2O3分别是熟料中相应氧化物的百分含量（分别是熟料中相应氧化物的百分含量（%）第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成【例例】已熟料化学成分如下表所示，已熟

37、料化学成分如下表所示，试求熟料的求熟料的率率值值和和矿物物组成。成。氧化物氧化物SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3CaO%（质量）（质量）21.406.224.3565.601.060.371.00100.00解：解：因因IM0.64，故，故KH值按下式计算：值按下式计算：按石灰饱和系数法公式可求得熟料矿物组成：按石灰饱和系数法公式可求得熟料矿物组成：C3S3.80（3KH2）SiO23.80（30.8772）21.4051.31%C3S8.60（1KH）SiO28.60（10.877）21.4022.64%C3A2.65（Al2O30.64Fe2O3）2.65（6.220.644

38、.35）9.11%C4AF3.04Fe2O33.044.3513.22%【例例】已知某水泥厂的熟料饱和系数已知某水泥厂的熟料饱和系数KH为为0.9，试求硅酸三钙占硅酸，试求硅酸三钙占硅酸 盐矿物百分比。盐矿物百分比。解：解：根据公式根据公式 C3S=3.80(3KH2)SiO2;C2S=8.60(1KH)SiO2得：得：C3S占硅酸盐矿物占硅酸盐矿物(C3S+C2S)百分比为：百分比为：鲍格法也称代数法。是根据物料平衡，列出熟料化学鲍格法也称代数法。是根据物料平衡，列出熟料化学成分与矿物组成的关系式，并组成联立方程组，解方程组成分与矿物组成的关系式，并组成联立方程组，解方程组得到矿物组成的计算

39、式：得到矿物组成的计算式：v 当当 IM0.64时：时：C3S=4.07C7.60S6.73A2.86SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO33.07C =2.87S0.754C3S C3A=2.65A1.69F C4AF=3.04F第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成六、六、熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算 2、鲍格、鲍格(Bogue RH)法法v 当当IM0.64时：时：C3S=4.07C7.60S4.47A2.86F2.86SO3 C2S=8.60S+3.38A+2.15SO33.07C =2.87S0.754C3S C4AF=4.77F

40、C2F=1.70(F1.57A)CaSO4=1.70(F1.57A)第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成六、六、熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算 2、鲍格、鲍格(Bogue RH)法法七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系 1、由化学成分计算率值、由化学成分计算率值第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系 2、由矿物组成计算率值、由矿物组成计算率值 如石灰饱和系数法（如石灰饱和

41、系数法（IM0.64）C3S=3.80（3KH2）SiO2 C2S=8.60(1KH)SiO2 C3A=2.65(Al2O30.64Fe2O3)C4AF=3.04Fe2O3第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系 3、由化学成分计算矿物组成、由化学成分计算矿物组成 Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.6IM+1.35)Al2O3=IMFe2O3 SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)CaO=(SiO2+Al2O3+Fe2O3)设设=CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3的估计

42、值，一般的估计值，一般=95%98%，具体，具体值大小受原料化学成分和配料方案的影响，通常情况值大小受原料化学成分和配料方案的影响，通常情况下可取下可取=97.5%。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系 4、由率值计算化学组成、由率值计算化学组成硅酸盐水泥国标：硅酸盐水泥国标：定义、代号、组分强度等定义、代号、组分强度等 级、技术指标、不合格品级、技术指标、不合格品 的划分的划分硅酸盐水泥熟料的组成：硅酸盐水泥熟料的组成：化学组成、矿物组成化学组成、矿物组成熟料矿物特性：熟料矿物特性：水化速度、强度发展、水化热水化速度、强度发展、水化热熟料的率值：熟料的率值：KH、n、p熟料矿物组成的计算和换算熟料矿物组成的计算和换算小小 结结