硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學

硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學2024/3/24硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學§3.1化學組成國內(nèi)部分新型干法水泥企業(yè)的硅酸鹽水泥熟料化學成分％硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學一、主要氧化物（≈97％）CaO——C62%～67％SiO2——S20％～24％Al2O3——A4％～7％Fe2O3——F2.5%～6.0％二、次要氧化物（量少）MgO——MSO3——STiO2——TP2O5——PNa2O，K2O——R2O硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學§3.2礦物組成水泥熟料是一種多礦物組成的結(jié)晶細小的人工巖石。四種主要礦物組成：硅酸三鈣：3CaO·SiO2，C3S，60～70％；硅酸二鈣：2CaO·SiO2，C2S，≈20％；鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3，C3A，7～15％鐵相固溶體：4CaO·Al2O3·Fe2O3，C4AF，10～18％硅酸三鈣鋁酸三鈣

硅酸鹽礦物

熔劑礦物

硅酸二鈣鐵相固溶體硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學金相顯微鏡下：C3S——板狀多角顆粒黑色C2S——圓形顆粒黑白雙晶條紋C3A——中間相黑色中間相C4AF——中間相白色中間相C3SC3AC4AFC4AFC3AC2S硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學一、硅酸三鈣與A礦1.硅酸三鈣⑴組成固定組成3CaO·SiO2⑵物理性能潔白色，γ＝3.14g/cm3⑶化學性能①多晶轉(zhuǎn)變R：三方晶系M：單斜晶系T：三斜晶系硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學1250℃以下：C3SC2S＋CaO（反應較緩慢）常溫下介穩(wěn)存在，具有一定的活性。②固溶性C3S固溶少量氧化物（BaO、P2O5、MgO、Al2O3）形成固溶體，稱為A礦[Alite(阿利特)]。?硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學③水化性能a水化較快，水化反應主要在28d內(nèi)進行b凝結(jié)時間正常c早強較高，強度值高，強度增長率大d水化熱較高，抗水性較差④形成無液相：約1800℃有液相：1250～1450℃2CaO＋SiO2＝C2SC2S＋CaO＝C3S硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學2.A礦⑴組成近似于C3S,不固定⑵物理性能顏色因固溶物而異，γ＝3.14～3.25g/cm3⑶化學性能①反應活性比C3S高②受阿利特晶體尺寸和發(fā)育程度影響阿利特晶形完整、晶體尺寸適中、礦物分布均勻、界面清晰時，熟料的強度較高硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學3.C3S與A礦關系⑴組成、結(jié)構(gòu)、性能相近⑵工業(yè)水泥熟料中僅存在A礦，無C3S⑶把A礦“視為”C3S硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學二、C2S與B礦1.C2S⑴組成固定組成2CaO·SiO2

⑵物理性能潔白色α-C2Sα’-C2Sβ-C2Sγ-C2S比重3.043.403.282.97硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學⑶化學性質(zhì)①多晶轉(zhuǎn)變在室溫下，α、α′H、α′L、β等變形都是不穩(wěn)定的，有轉(zhuǎn)變成γ型的趨勢。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學②水硬性α、α′、β型有水硬性，γ型無水硬性工藝控制：常溫下要求保留β型——急冷③固溶性C2S固溶少量氧化物（A、F、M、R2O、T、P等）形成固溶體，稱為B礦[Belite，貝利特]。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學2.B礦⑴組成近似于C2S，不固定⑵物性顏色因固溶物而異⑶化學性能：①水化慢，28d只水化20%左右②早強低，后期強度高（一年趕上A礦，二年超過A礦）③水化熱低，抗水性好硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學工藝措施：a磨細水化加快，早強提高b摻外加劑（如CaCl2）水化加快3.C2S與B礦的關系與C3S和A礦相同硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學三、中間相1.鋁酸鈣⑴組成：主要為C3A，有時有C12A7，C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶體。⑵水化特性①水化迅速，凝結(jié)較快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝；②早期強度較高，但絕對值不高，其強度3d之內(nèi)大部分發(fā)揮出來，以后幾乎不增長，甚至倒縮；硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學③水化熱高；④干縮變形大，脆性大，耐磨性差；⑤抗硫酸鹽性能差2.鐵鋁酸四鈣⑴組成：較復雜，成分接近于鐵鋁酸四鈣（C4AF），固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又稱才利特（Celite）或C礦。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學⑵水化特性①水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣；②早期強度類似于鋁酸三鈣，而后期還能不斷增長，類似于硅酸二鈣；③水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學四種主要礦物性能比較：28d內(nèi)絕對強度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S水化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S水化熱：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學四、次要礦物1.玻璃體形成部分熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶而成為過冷凝體主要成分Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O含量取決于液相量及冷卻條件性能不及晶體穩(wěn)定，水化熱較大；可改善熟料性能與易磨性。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學2.方鎂石（MgO）來源：主要是石灰石中含有白云石（CaCO3·MgCO3），部分來自粘土和頁巖。危害：方鎂石含量越多，晶體尺寸越大，引起的破壞越嚴重；工藝控制：熟料冷卻速度越快，方鎂石晶體越小，含量越少。3.游離氧化鈣（f-CaO）是指熟料中沒有以化合狀態(tài)存在而是以游離狀態(tài)存在的氧化鈣。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學游離氧化鈣的種類及其對安定性的影響

種類產(chǎn)生原因特點對安定性的影響欠燒f-CaO熟料煅燒過程中因欠燒、漏生，在1100～1200℃低溫下形成結(jié)構(gòu)疏松多孔小一次f-CaO因配料不當、生料過粗或煅燒不良，尚未與S、A、F反應而殘留的CaO呈“死燒狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)致密大二次f-CaO熟料慢冷或還原氣氛下，C3S分解而形成的經(jīng)過高溫，水化較慢不大硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學§3.3熟料的率值一、硅率

（硅酸率）SilicaModulus1.數(shù)學表達式SiO2、Al2O3、Fe2O3分別為熟料中相應氧化物的質(zhì)量百分數(shù)；下同。2.含義熟料中SiO2含量與Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料中硅酸鹽礦物（C3S+C2S）、熔劑礦物（C3A+C4AF）的相對含量。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學二、鋁率（鋁氧率或鐵率）

IronModulus1.數(shù)學表達式2.含義表示熟料中酸性氧化物Al2O3含量與Fe2O3含量之比。反映了熟料中C3A和C4AF的相對含量；也反映煅燒過程中液相的性質(zhì)（主要是液相的粘度，C3A形成的液相粘度大，C4AF形成的液相粘度?。９杷猁}水泥熟料的組成水泥工藝學三、石灰飽和系數(shù)KH1.物理意義表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。2.數(shù)學表達式硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學公式推導：假設酸性氧化物形成堿性最高的礦物為：C3S、C3A、C4AF為便于計算，將C4AF改寫成“C3A”與“CF”，在各礦物中，每l％酸性氧化物所需石灰量分別為：每l%SiO2形成C3S所需石灰量為：硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學每l%Al203形成C3A所需石灰量為：每l%Fe2O3形成“CF”所需石灰量為：硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學可得石灰理論極限含量的計算式：CaO=2.8SiO2+1.65Al203+0.35Fe2O3

在實際生產(chǎn)中，硅酸鹽水泥的四個主要礦物中，氧化鋁和氧化鐵始終為氧化鈣所飽和，唯獨SiO2可能不完全被CaO飽和生成C3S，而存在了部分C2S，否則，熟料就會出現(xiàn)游離氧化鈣。故存在一個石灰飽和系數(shù)，以KH表示。即：CaO=KH×2.8SiO2+1.65Al203+0.35Fe2O3則：硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學3.KH值與熟料礦物間的關系從理論上講：KH值高，則C3S較多，C2S較少。①KH=1，熟料中只有C3S，而無C2S；②KH＞1，無論生產(chǎn)條件多好，熟料中都有游離氧化鈣存在；③KH≤0.667，熟料中無C3S。因此，熟料的KH值應控制在0.667～1之間。硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學§3.4熟料礦物組成的計算一、化學組成與礦物組成1.由化學組成計算礦物組成（適用于IM≥0.64）C3S＝4.07C－7.60S－6.72A－1.43F－2.86SO3C2S＝8.60S＋5.07A＋1.07F＋2.15SO3－3.07C＝2.87S－0.754C3SC3A＝2.65A－1.69FC4AF＝3.04FCaSO4＝1.70SO3硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學