第六章 水泥 第三节 硅酸盐水泥熟料的组成----戴

1、1水 泥 工 艺 学主讲：戴晨晨主讲：戴晨晨23第六章第六章 水水 泥泥第三节第三节 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、熟料矿物的特性熟料矿物的特性 四、熟料的率值四、熟料的率值 五、五、熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算 六、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系六、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系本节提要：本节提要：5 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、

2、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矿物组成率值率值 本节导入本节导入：6 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

3、料总量的其总和通常占熟料总量的95%以上。以上。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各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各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不同品种的水泥氧化物含量可能不在该范围7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、

4、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企业的硅酸盐水泥熟料化学成分 8 CaO-SiO2-Al2O3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C3S-C2S-C3A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910 硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的

5、、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：硅酸三钙： 3CaOSiO2，可以简写，可以简写C3S，5060%； 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(f-CaO)、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

6、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11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 二、二、熟料的矿物组成及含量熟料的矿物组成及含量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12 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、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131、硅酸三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate

7、)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。15202920396019902106031070TTTMMMRCCCCCC R型为三方晶系，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141、硅酸三钙、硅酸三钙(tricalcium silicate)在熟料中，在熟料中，C3S不以纯的形式存在，总是与少量的其他氧不以纯的形式存在，总是与少量的其他氧化物如化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形

8、成固溶体，等形成固溶体，称之为称之为阿利特（阿利特（Alite），简称），简称。在反光显微镜下为黑色多角形颗粒。在反光显微镜下为黑色多角形颗粒。常温下，常温下，A矿晶型为矿晶型为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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性151、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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性图6-4M型A矿的晶型图中三角形为SiO4四面体的截面，空白圆圈表示对称面上的氧原子，圆球表示CaO6八面体。图6-5 C3S晶体结构161、硅酸三钙

9、、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 三、三、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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性171、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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性181、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 三、三、熟料矿物

10、的特性熟料矿物的特性191、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 三、三、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；水化热较高，抗水性较差水化热较高，抗水性较差;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%。202、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium

11、 silicate)CCCLCHC50069068063011601425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 三、三、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

12、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。21在熟料中，在熟料中，C2S不以纯的形式存在，总是与少量的其他氧不以纯的形式存在，总是与少量的其他氧化物如化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体，等形成固溶体，称之为称之为贝利特（贝利特（Belite），简称），简称。 在反光显微镜下呈圆粒状，常具有黑白交叉双晶条纹。在反光显微镜下呈圆粒状，常具有黑白交叉双晶条纹。 常温下，常温下，B矿为介温态。矿为介温态。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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙

13、(ditricalcium silicate)图6-6 型C2S22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、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)23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、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)24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、熟料矿物的特性熟料矿物的特性2、硅酸二钙、硅酸二钙(ditricalcium silicate)252、硅酸二钙、硅酸二钙(ditrical

14、cium 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 三、三、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 贝利特的水化热较小，抗水化性好，适合用于大体积工贝利特的水化热较小，抗水化性好，适合用于大体积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；l 凝结固化较慢，早期强度低，但后期强度增长率较凝结固化较慢，早期强度低，但后期强度增长率较髙髙，在在1年后可赶上阿利特。年后可赶上阿利特。263、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 三

15、、三、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。表表6-5 A矿和矿和B矿的抗压强度（矿的抗压强度（MP）27（1）铝酸三钙（）铝酸三钙（tricalcium aluminate) 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 三、三、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，

16、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。 28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，水化快，凝结快凝结快；l水化热高，干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸水化热高，干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差；盐性能差；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，以发挥出大部分强度，以后不增长，甚至倒缩。后不增长，甚至倒缩。（1）铝酸三钙（）铝酸三钙（tricalcium aluminate) 3、中间相、中间相 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性29（2）

17、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 三、三、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。铁相固溶体。 通常固溶有少量的通常固溶有少量的MgO、 SiO2等氧化物，称之为才利特等氧化物，称之为才利特（Celite）或）或。 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。 30第三节第三节 硅酸盐水泥熟

18、料的组成硅酸盐水泥熟料的组成3、中间相、中间相 三、三、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) 表表6-6 C2F、C4AF、C6A2F晶胞的尺寸晶胞的尺寸31（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 三、三、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; 水化热较水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好；低，抗

19、冲击性能和抗硫酸盐性能较好； 早期强度似早期强度似C3A，后期能增长，似，后期能增长，似C2S。32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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性33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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性34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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性35四种矿物性能比较四种矿物性能比较3628d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

20、热： C3A C3S C4AF C2S四种矿物性能比较四种矿物性能比较37 形成形成:部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体。部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体。 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:不及晶体稳定，水化热较大；不及晶体稳定，水化热较大； 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（3）玻璃相）玻璃相(glass ) 3、中间相、中间相 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性38第三节第

21、三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性熔剂矿物熔剂矿物C3A 和和C4AF的作用：的作用： 它们在煅烧过程中和它们在煅烧过程中和MgO和和R2O在在12501280会熔融成会熔融成液相，可以促进液相，可以促进C3S的顺利形成。的顺利形成。液相粘度取决于液相粘度取决于C3A 和和C4AF的比值，随之而增减。的比值，随之而增减。 C4AF多，多，则液相粘度低，有利于液相中的离子扩散，促进则液相粘度低，有利于液相中的离子扩散，促进C3S的形成；的形成；但但C4AF过多，则易使烧结范围变窄，不易于窑的操作。过多，则易使烧结范围变窄，不易于窑的操作。 熔剂矿

22、物过少：易生烧，熔剂矿物过少：易生烧， CaO不易完全被吸收，导致熟料不易完全被吸收，导致熟料中游离中游离CaO增加，影响熟料质量，降低窑的产量，增加燃增加，影响熟料质量，降低窑的产量，增加燃料消耗。料消耗。熔剂矿物过多：物料在窑内易结成大块，在回转窑内结圈，熔剂矿物过多：物料在窑内易结成大块，在回转窑内结圈，在立窑内结炉瘤。在立窑内结炉瘤。39 游离氧化钙指熟料中经高温煅烧仍未化合的氧化钙，游离氧化钙指熟料中经高温煅烧仍未化合的氧化钙，也称游离石灰。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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的

23、特性（1）游离氧化钙）游离氧化钙 （Free-lime或或f-CaO） 40 一次游离氧化钙结构比较致密，水化较慢通常三天后水一次游离氧化钙结构比较致密，水化较慢通常三天后水化反应明显。水化生成化反应明显。水化生成Ca(OH)2时，体积增加时，体积增加97.9%，在，在硬化的水泥浆体中造成局部膨胀应力。因此硬化的水泥浆体中造成局部膨胀应力。因此过多的游离过多的游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。 我国回转窑游离氧化钙控制在我国回转窑游离氧化钙控制在1.5%以下，立窑控制在以下，立窑控制在3.0%以下。以下。第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组

24、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 三、三、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 （Free-lime或或f-CaO） 41 如果如果MgO含量过多（超过含量过多（超过5%），则多余的），则多余的MgO会以方镁会以方镁石结晶存在，这种高温煅烧的方镁石，其水化速度比游离氧石结晶存在，这种高温煅烧的方镁石，其水化速度比游离氧化钙更慢，几个月甚至几年才明显反应出来。水化生成化钙更慢，几个月甚至几年才明显反应出来。水化生成Mg(OH)2时，体积膨胀时，体积膨胀148%，在水泥石内产生应力，轻者，在水泥石内产生应力，轻者会降低水泥制品强度，重者会造成水泥

25、制品破坏。会降低水泥制品强度，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 三、三、熟料矿物的特性熟料矿物的特性（2）方镁石）方镁石 MgO一般以三种形式存在于熟料中：一般以三种形式存在于熟料中：溶解于熟料矿溶解于熟料矿物（物（ C3S、C3A）中形成固溶体（）中形成固溶体（2%）；溶于玻璃体中；）；溶于玻璃体中；以游离状态的方镁石状态。以游离状态的方镁石状态。是指熟料中呈现游离状态的氧化镁晶体。是指熟料中呈现游离状态的氧化镁晶体。42 硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量

26、之间比例关系的系数称作率值。数称作率值。 四、熟料的率值四、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 我国主要采用石灰饱和系数（我国主要采用石灰饱和系数（KH）、硅率（）、硅率（n）、）、铝率（铝率（p）三个率值。）三个率值。2、常用率值、常用率值43 表示熟料中表示熟料中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分别代表熟料中该氧化物的质量百分比分别代表熟料中

27、该氧化物的质量百分比%3232OFeOAl)IM(p或第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成 四、熟料的率值四、熟料的率值公式：公式：含义：含义：取值：取值：0.91.7。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。44 四、四、熟料的率值熟料的率值u铝率反映了熟料中熔剂矿物（铝率反映了熟料中熔剂矿物（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

28、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。64. 015. 1)(43AFCACIMp 或3232)(OFeOAlIMp或第三节第三节 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)45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（Silica 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 四、熟料的率值四、熟料的率值公式：公式：含义：含义：取值：取值：1.72.7。32322)

29、(OFeOAlSiOSMn或式中式中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%46u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

30、，熟料强度值过低，熟料强度低，操作困难。低，操作困难。32322)(OFeOAlSiOSMn或AFCACSCSCSMn4323046.2434.1325.1)(或第三节第三节 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) 四、熟料的率值四、熟料的率值47 含义：熟料中的总含义：熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化硅）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量

31、的比值。三钙所需要的氧化钙含量的比值。 简言之，简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度和成硅酸三钙的程度。 四、四、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23232SiO8 . 2OFe35. 0OAl65. 1CaOKH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48p 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

32、、C4AF）8 . 209.6008.56332SiOCaOMMCaO 四、四、熟料的率值熟料的率值 （3）石灰饱和系数石灰饱和系数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 1Fe2O3形成形成“CF”所需所需1%SiO2形成形成C3S所需所需 CaO2.8 SiO2+1.65 Al2O3+0.35 Fe2O3CaOKH2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3“C3A”、“CF”Al2O3/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35. 07 .15908.5632OFe

33、CaOMMCaO65. 196.10108.563332OAlCaOMMCaO49p 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23232SiO8 . 2OFe35. 0OAl65. 1CaOKH 四、四、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)CaOKH2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3Al2O3/Fe2O30.64232328 . 27 . 011. 1SiOOFeOAlCaOKHAl2O3/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50 如如IM0.64，

34、则熟料矿物组成为，则熟料矿物组成为C3S、C2S、C2F和和C4AF，由此可导出一个略，由此可导出一个略有不同的计算式。（提示：此时有不同的计算式。（提示：此时C4AF应分拆为应分拆为“C2A”和和“C2F”） 作为作业作为作业51p 若考虑熟料中还有游离氧化钙、游离氧化硅和石膏，若考虑熟料中还有游离氧化钙、游离氧化硅和石膏，则有：则有：23232SiO8 . 2OFe35. 0OAl65. 1CaOKH 四、四、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/Fe2O30.6422332328 . 2)7 . 035.

35、065. 1 ()(SiOfSiOSOOFeOAlCaOfCaOKHf- CaO、f- SiO2分别为熟料中呈游离状态的氧化钙、二氧化硅的质量百分数分别为熟料中呈游离状态的氧化钙、二氧化硅的质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52 四、四、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

36、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。SCSCSCSCKH23233256. 18838. 0若若C2S=0，KH=1，熟料中只有，熟料中只有C3S，而无，而无C2S；若若C3S=0，KH=0.667， KH0. 667，熟料中无，熟料中无C3S，只有

37、，只有C2S、C3A、C4AF ；。KH1，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在。，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在。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53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) 四、四、熟料的率值熟料的率值 （3）石灰饱和系数石灰饱和系数(

38、lime saturation 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54 四、四、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 工厂的原料、燃料和设备等具体条件而定。工厂的原料、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0.850.8

39、81.92.31.01.8立窑（无矿化剂）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55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56 五、五、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

40、盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成57 五、五、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等含量等含量IM0.64时，时， IM0.64时，水泥熟料中的时，水泥熟料中的Al2O3充足，一部分与充足，一部分与Fe2O3反应反应生成生成C4AF，余下的与，余下的与CaO生成生成C3A， 每每1%Fe2O3 消耗消耗0.64% Al2O3生成生成C4AF； 每每1%Al2O3与与1.65% CaO 反应生成反应生成C3

41、A。当当 IM 0.64， C3A=0 当当IM0.64，C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)（4）C4AF含量的计算含量的计算已知：每已知：每1%Fe2O3 消耗消耗0.64% Al2O3生成生成3.04%C4AF； 当当IM0.64，由由Fe2O3含量直接计算含量直接计算C4AF=3.04Fe2O3 ，当当 IM 0.64，Fe2O3 与全部与全部Al2O3生成生成C4AF外，还有多余的外，还有多余的Fe2O3 ，与，与CaO反应生成反应生成C2F，则，则C4AF=4.77Al2O3，C2F=1.70（Fe2O3 -1.57Al2O3），），（5）CaSO4含量：可直接由含量

42、：可直接由SO3含量算出：含量算出： CaSO4=1.7 SO361【例】已熟料化学成分【例】已熟料化学成分如下表所示，试求熟料的如下表所示，试求熟料的率值率值和和矿物组成。矿物组成。 解：解： 43.135.422.63232OFeOAlIM因因IM0.64，故，故KH值按下式计算：值按下式计算：877. 08 . 2)7 . 035. 065. 1 ()(233232SiOSOOFeOAlCaOfCaOKH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）SiO2-3.80（30.8772）21.4051.31%C2S8.60（1KH

43、）SiO2-8.60（10.877）21.4022.64%C3A2.65（Al2O30.64Fe2O3）-2.65（6.220.644.35）9.11%C4AF3.04Fe2O33.044.3513.22%CaSO4=1.7 SO3=1.70.37=0.629% MgO=1.06% -CaO=1.00% =51.31+22.64+9.11+13.22+0.629+110062【例】已知某水泥厂的熟料饱和系数【例】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(3KH-2)SiO2 ;C2

44、S=8.60(1-KH) SiO2得：得：32223.8(32)3.8(30.92)3.0938.6(1)8.6(10.9)C SKHSiOC SKH SiOC3S占硅酸盐矿物占硅酸盐矿物(C3S+C2S)百分比为：百分比为：33233223.093100%100%100%75.57%13.0931C SC SC SC SC SC SC S63 鲍格法也称代数法。是根据物料平衡，列出鲍格法也称代数法。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，解方程组得到矿物组成的计算式：方程组，解方程组得到矿物组成的计算式：第三节第三节 硅

45、酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成 五、五、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64 二、鲍格法（代数法）二、鲍格法（代数法） 按上表，列方程式按上表，列方程式C=0.7369C3S+0.6512C2S+0.6227C3A+0.4616C4AF+0.4119CaSO4S=0.2631C3S+0.3488C2SA=0.3773C3A+0.2098C4AFF=0.3286C4AFIM0.6465 当当IM0.64时：时： C3S=4.07C-7.60S-4.47A-2.86F-2.86SO3 C2S=8.60S+3.38A+2.15SO3-3.07C =

46、2.87S-0.754C3S C4AF=4.77A C2F=1.70(F-1.57A) CaSO4=1.7 SO3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、熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算 当当 IM0.64时：时：C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C =2.87S-0.754C3SC3A=2.65A-1.69FC4AF=3.04FCaSO4=1.7 SO366 六、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系六、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

47、算率值、由化学成分计算率值23232SiO8 . 2OFe35. 0OAl65. 1CaOKH3232OFeOAl)IM(p或32322)(OFeOAlSiOSMn或第三节第三节 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的组成67SCSCSCSCKH23233256.18838.0AFCACSCSCn43230464.24341.13256.16383. 01501. 143AFCACP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、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系六、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68 如如鲍格鲍格(Bogue RH)法（法（IM0.64） C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C =2.87S-0.754C3S C3A=2.65A-1.69F 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、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系六、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69 Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.6IM+1.35) Al2O3=IMFe2O3 SiO2=SM(Al2O