3硅酸鹽水泥熟料的組成水泥工藝學

1、 3 硅酸鹽水泥熟料的組成三種表示方法： 化學組成 礦物組成 率值熟熟 料料 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 一、主要氧化物（97） caoc 62%67 sio2s 2024 al2o3a 47 fe2o3f 2.5%6.0 二、次要氧化物（量少） mgom so3s tio2t p2o5p na2o，k2or2o 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： 3caosio2， c3s， 6070； 硅酸二鈣： 2caosio2， c2s， 20； 鋁酸三鈣： 3caoal2o3，c3a， 715 鐵相

2、固溶體：4caoal2o3fe2o3， c4af，1018 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 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 一、硅酸三鈣與a礦 1.硅酸三鈣 組成 固定組成3caosio2 物理性能 潔白色，3.14g/cm3 化學性能 多晶轉(zhuǎn)變 r：三方晶系 m：單斜晶系 t：三斜晶系 1250以下： c3s c2scao （反應(yīng)較緩慢） 常溫下介穩(wěn)存在，具有一定的活性。 固溶性 c3s固溶少量氧化物（bao、p2o5、m

3、go、al2o3）形成固溶體，稱為a礦alite(阿利特) 。? ? 水化性能 a 水化較快，水化反應(yīng)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 形成 無液相： 約1800 有液相：12501450 2caosio2c2s c2scaoc3s 2. a礦 組成 近似于c3s,不固定 物理性能 顏色因固溶物而異，3.143.25g/cm3 化學性能 反應(yīng)活性比c3s高 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 3. c3s與a礦關(guān)系 組成、結(jié)構(gòu)、性能相近 工業(yè)水泥熟料中僅存在

4、a礦，無c3s 把a礦“視為” c3s 二、c2s與b礦 1. c2s 組成 固定組成2caosio2 物理性能 潔白色 - c2s- c2s- c2s-c2s比重 3.043.403.282.97 化學性質(zhì) 多晶轉(zhuǎn)變在室溫下，、h、l、等變形都是不穩(wěn)定的，有轉(zhuǎn)變成型的趨勢 。 水硬性 、型有水硬性，型無水硬性 工藝控制：常溫下要求保留型急冷 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。 2. b礦 組成 近似于c2s，不固定 物性 顏色因固溶物而異 化學性能： 水化慢，28d只水化20%左右 早強低，后期強度高（一年趕上a礦，二

5、年超過a礦） 水化熱低，抗水性好 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(guān)系 與c3s和a礦相同 三、中間相 1.鋁酸鈣 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。 水化特性 水化迅速，凝結(jié)較快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝； 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； 水化熱高； 干縮變形大，脆性大，耐磨性差； 抗硫酸鹽性能差 2. 鐵鋁酸四鈣 組成：較復雜，成分接近于鐵鋁酸四鈣（c4af），固溶有少量的mgo、sio2

6、等氧化物，又稱才利特（celite）或c礦。 水化特性 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； 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； 水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。 四種主要礦物性能比較四種主要礦物性能比較： 28d內(nèi)絕對強度：內(nèi)絕對強度：c3sc4afc3ac2s 水化速度：水化速度： c3a c4af c3sc2s 水化熱：水化熱： c3a c3s c4af c2s 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、r 2o 含量 取決

7、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。 2. 方鎂石（mgo） 來源：主要是石灰石中含有白云石（caco3mgco3），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。 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11001200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(yīng)而殘

8、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 3.3 熟料的率值 一、硅率 （硅酸率） silica modulus 1.數(shù)學表達式 sio2、al2o3、fe2o3分別為熟料中相應(yīng)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。 二、鋁率（鋁氧率或鐵率） iron modulus 1.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；

9、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?。?三、石灰飽和系數(shù) kh 1. 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)學表達式公式推導：假設(shè)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：8 . 209.6008.56332分子量分子量siocaocao每l%al203形成c3a所需石灰量為：每l% fe2o3形成“cf”所需石灰量為： 65. 196.10108.56333

10、2分子量分子量oalcaocao35. 070.15908.5632分子量分子量ofecaocao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=kh2.8sio2+1.65al203+0.35fe2o3則：232322.8sioo0.35fe01.65a1caokh 3. kh值與熟料礦物間的關(guān)系 從理論上講：kh值高，則c3s

11、較多，c2s較少。 kh=1，熟料中只有c3s，而無c2s； kh1，無論生產(chǎn)條件多好，熟料中都有游離氧化鈣存在； kh0. 667，熟料中無c3s。 因此，熟料的kh值應(yīng)控制在0.6671之間。 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im0.64） c3s4.07c7.60s6.72a1.43f2.86so3 c2s8.60s5.07a1.07f2.15so33.07c 2.87s0.754c3s c3a2.65a1.69f c4af3.04f caso41.70so3 2. 由礦物組成計算化學組成 c0.7369c3s0.6512c2s0.6227c3a 0.4616c4af0.4119 caso4 s0.2631c3s0.3488c2s a0.3773c3ao.2098c4