10.3 硅酸鹽水泥熟料的礦物組成ppt課件

1、1 硅酸鹽水泥熟料是一種由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按適當(dāng)比例配合磨成細(xì)粉（生料）燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的水硬性膠凝物質(zhì)。 2一、熟料的化學(xué)組成一、熟料的化學(xué)組成 主要化學(xué)成分與含量主要化學(xué)成分與含量 主要氧化物：主要氧化物：CaO SiOCaO SiO2 2 Al Al2 2O O3 3 Fe Fe2 2O O3 3 其總和通常占熟料總量的其總和通常占熟料總量的95%95%以以上。上。其它氧化物：如其它氧化物：如MgO SOMgO SO3 3 Na Na2 2O KO K2 2O TiOO TiO2 2 P P2 2O O5 5等，其總量通常占熟料等，

2、其總量通常占熟料的的5%5%以下。以下。3一、熟料的化學(xué)組成一、熟料的化學(xué)組成 主要化學(xué)成分要求主要化學(xué)成分要求 實際生產(chǎn)中，硅酸鹽水泥中個主要氧化物含量的波動范圍一實際生產(chǎn)中，硅酸鹽水泥中個主要氧化物含量的波動范圍一般為：般為： CaO 62%CaO 62%67%67% SiO SiO2 2 20% 20%24%24% Al Al2 2O O3 3 4% 4%7%7% Fe Fe2 2O O3 3 2.5% 2.5%6%6% 二、礦物組成二、礦物組成 主要礦物組成：主要礦物組成： 硅酸三鈣：硅酸三鈣：3CaOSiO2 (C3S) 硅酸二鈣：硅酸二鈣：2CaOSiO2 (C2S) 鋁酸三鈣：鋁

3、酸三鈣：3CaOAl2O3 (C3A) 鐵鋁酸四鈣：鐵鋁酸四鈣：4CaO Al2O3 Fe2O3 (C4AF) 硅酸鹽礦物硅酸鹽礦物75%22%95% 游離氧化鈣：游離氧化鈣：f-CaO其它：其它： 方鎂石：（即結(jié)晶氧化鎂）方鎂石：（即結(jié)晶氧化鎂） 玻璃體：玻璃體：熔劑礦物熔劑礦物4;.5熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)6三、熟料的物理性能要求三、熟料的物理性能要求 凝結(jié)時間凝結(jié)時間 安定性安定性 強度強度 硅 酸 鹽 水 泥 熟 料 物 理 性 能 的 檢 驗 ， 是 通 過 將 水 泥 熟 料 在硅 酸 鹽 水 泥 熟 料 物 理 性 能 的 檢 驗 ， 是 通 過 將 水

4、 泥 熟 料 在500mm500mm標(biāo)準(zhǔn)小磨中與二水石膏一起磨細(xì)至表面積標(biāo)準(zhǔn)小磨中與二水石膏一起磨細(xì)至表面積350m2/kg，80 m方孔篩篩余方孔篩篩余4%制成制成P.型硅酸鹽水泥后進行的。型硅酸鹽水泥后進行的。 7四、化學(xué)成分與礦物組成間的關(guān)系四、化學(xué)成分與礦物組成間的關(guān)系 熟料中的主要礦物均由各主要氧化物經(jīng)高溫煅燒化合而成，熟料礦物組熟料中的主要礦物均由各主要氧化物經(jīng)高溫煅燒化合而成，熟料礦物組成取決于化學(xué)組成，控制合適的熟料化學(xué)成分是獲得優(yōu)質(zhì)水泥水泥熟料的中成取決于化學(xué)組成，控制合適的熟料化學(xué)成分是獲得優(yōu)質(zhì)水泥水泥熟料的中心環(huán)節(jié)，根據(jù)熟料化學(xué)成分也可以推測出熟料中各礦物的相對含量高低。

5、心環(huán)節(jié)，根據(jù)熟料化學(xué)成分也可以推測出熟料中各礦物的相對含量高低。（1 1）CaOCaO；（；（2 2）SiOSiO2 2；（3 3）AlAl2 2O O3 3；（4 4）FeFe2 2O O3 3； （5 5）其他少量氧化物和微量元素）其他少量氧化物和微量元素 8五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 硅酸三鈣硅酸三鈣存在形式：存在形式： 純純C C3 3S S只在只在2065-12502065-1250溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，在溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，在12501250以下分解為以下分解為C C2 2S S和和CaOCaO。純。純C C3 3S S具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象, ,熟料中熟料中C C3 3

6、S S不純，總是與少量不純，總是與少量的其他氧化物的其他氧化物如如AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、R R2 2O O等形成等形成固溶體。在顯微鏡下為黑色多角固溶體。在顯微鏡下為黑色多角形顆粒，又稱阿利特（形顆粒，又稱阿利特（AliteAlite），），簡稱簡稱A A礦。礦。 9硅酸三鈣硅酸三鈣水化特性：水化特性： 水化較快，水化反應(yīng)主要在水化較快，水化反應(yīng)主要在28d28d以內(nèi)進行，約經(jīng)一年后水化過程基本結(jié)以內(nèi)進行，約經(jīng)一年后水化過程基本結(jié)束。束。早期強度高，強度的絕對值和增進率較大。其早期強度高，強度的絕對值和增進率較大。其28d28d強度可達(dá)到一年強度

7、強度可達(dá)到一年強度的的70%70%80%80%。 水化熱較高；抗水性較差。水化熱較高；抗水性較差。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 10 硅酸二鈣硅酸二鈣 礦物特性礦物特性 熟料中硅酸二鈣通常固溶有少量氧化熟料中硅酸二鈣通常固溶有少量氧化物如物如AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、R R2 2O O等形成固溶體，等形成固溶體，稱貝利特（稱貝利特（BeliteBelite），簡稱），簡稱B B礦。在反光礦。在反光顯微鏡下呈圓粒狀，常具有黑白交叉雙晶顯微鏡下呈圓粒狀，常具有黑白交叉雙晶條紋。條紋。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 11硅酸二鈣硅酸二鈣水

8、化特性水化特性水化反應(yīng)比水化反應(yīng)比C C3 3S S慢的多，慢的多，28d28d只水化只水化20%20%左右，凝結(jié)硬化慢；左右，凝結(jié)硬化慢；早期強度低，但早期強度低，但28d28d后強度仍能較快增長，一年后其強度可趕超阿利后強度仍能較快增長，一年后其強度可趕超阿利特；特；水化熱??；抗水性好。水化熱??；抗水性好。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 12硅酸二鈣硅酸二鈣多晶轉(zhuǎn)變多晶轉(zhuǎn)變 純純C C2 2S S在在14501450以下有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。以下有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。其中：其中：-C-C2 2S S的密度為的密度為2.97g/cm2.97g/cm3 3，-C-C2 2S S的密度為的密度為3.

9、28g/cm3.28g/cm3 3，故發(fā)，故發(fā)生生轉(zhuǎn)變時，伴隨著體積膨脹轉(zhuǎn)變時，伴隨著體積膨脹10%10%，結(jié)果是熟料崩潰，生產(chǎn)中稱，結(jié)果是熟料崩潰，生產(chǎn)中稱之為粉化。而之為粉化。而-C-C2 2S S幾乎無水硬性。幾乎無水硬性。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 13鋁酸三鈣鋁酸三鈣礦物特性礦物特性C C3 3A A可固溶有少量可固溶有少量SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、R R2 2O O等形成固溶體，在反光鏡下，其反等形成固溶體，在反光鏡下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在光能力弱，呈暗灰色，并填充在A A礦與礦與B B礦中間，礦中間，又稱黑色中間相。又稱

10、黑色中間相。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 14鋁酸三鈣鋁酸三鈣水化特性水化特性水化迅速，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，其強度度較高，其強度3d3d之內(nèi)大部分發(fā)揮出來，以之內(nèi)大部分發(fā)揮出來，以后幾乎不增長，甚至倒縮；后幾乎不增長，甚至倒縮；水化熱高；脆性大，耐磨水化熱高；脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能差。性差，抗硫酸鹽性能差。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣礦物特性：礦物特性：1、鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的固溶體。、鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的固溶體。2、不純，形成

11、固溶體，稱、不純，形成固溶體，稱C礦（才利特）礦（才利特）,又稱白色中間相。又稱白色中間相。五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 15;.鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣水化特性：水化特性：1、水化速度：早期介于、水化速度：早期介于C3A、C3S間，后期的發(fā)展不如間，后期的發(fā)展不如C3S；2、早期強度似、早期強度似C3A，后期能增長，似，后期能增長，似C2S；3、水化熱較、水化熱較C3A低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 16;.17玻璃體玻璃體 形成形成：部分熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶而成為過冷凝體部分熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶而

12、成為過冷凝體主要成分：主要成分：AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO、R R2 2O O含量：含量：取決于液相量及冷卻條件取決于液相量及冷卻條件 性能：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。不及晶體穩(wěn)定，水化熱較大；可改善熟料性能與易磨性。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 18游離氧化鈣（游離氧化鈣（f-CaO） 定義定義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。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。 五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 19游離氧化鈣的種類及其對安定性的影響游離氧化鈣的種類

13、及其對安定性的影響 種類種類 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 特點特點 對水泥安定對水泥安定的影響的影響欠燒欠燒f-CaO f-CaO 熟料煅燒過程中因欠燒、漏生，熟料煅燒過程中因欠燒、漏生，在在1100110012001200低溫下形成低溫下形成 結(jié)構(gòu)疏松多孔結(jié)構(gòu)疏松多孔 不大不大 一次一次f-CaO f-CaO 因配料不當(dāng)、生料過粗或煅燒因配料不當(dāng)、生料過粗或煅燒不良，尚未與不良，尚未與S S、A A、F F反應(yīng)而反應(yīng)而殘留的殘留的CaOCaO呈呈“死燒狀死燒狀態(tài)態(tài)”，結(jié)構(gòu)致，結(jié)構(gòu)致密密 大大 二次二次f-CaO f-CaO 熟料慢冷或還原氣氛下，熟料慢冷或還原氣氛下，C C3 3S S分分解而形成的解

14、而形成的經(jīng)過高溫，水經(jīng)過高溫，水化較慢化較慢 較大較大 20方鎂石（方鎂石（MgOMgO） 指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體。指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體。產(chǎn)生產(chǎn)生 一部分氧化鎂存在于玻璃體中，一部分結(jié)晶呈游離狀態(tài)。一部分氧化鎂存在于玻璃體中，一部分結(jié)晶呈游離狀態(tài)。 當(dāng)熟料快冷時，結(jié)晶細(xì)小，慢冷時晶體發(fā)育較大，結(jié)構(gòu)致密。當(dāng)熟料快冷時，結(jié)晶細(xì)小，慢冷時晶體發(fā)育較大，結(jié)構(gòu)致密。五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 21方鎂石（方鎂石（MgOMgO）危害危害 方鎂石與水反應(yīng)速度很慢，幾個月甚至幾年才明顯反映出來。水化方鎂石與水反應(yīng)速度很慢，幾個月甚至幾年才明顯反映出來。水化生成生成Mg(OH)Mg(OH)2 2時，

15、體積膨脹時，體積膨脹148%148%，在水泥石內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，輕者會降低水，在水泥石內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，輕者會降低水泥制品強度，重者會造成水泥制品破壞。泥制品強度，重者會造成水泥制品破壞。 方鎂石含量越多，晶體尺寸越大，引起的破壞越嚴(yán)重，因此，應(yīng)限方鎂石含量越多，晶體尺寸越大，引起的破壞越嚴(yán)重，因此，應(yīng)限制其含量及晶體尺寸。熟料冷卻速度越快，方鎂石晶體越小，含量越制其含量及晶體尺寸。熟料冷卻速度越快，方鎂石晶體越小，含量越少。少。五、熟料礦物的特性五、熟料礦物的特性 22六、熟料的率值六、熟料的率值 硅酸鹽水泥熟料中各主要氧化物含量之間比例關(guān)系的系數(shù)稱作率硅酸鹽水泥熟料中各主要氧化物含量之間比例關(guān)系的系數(shù)

16、稱作率值。值。 表示化學(xué)成分與礦物組成之間的關(guān)系，水泥熟料的性能及其對煅表示化學(xué)成分與礦物組成之間的關(guān)系，水泥熟料的性能及其對煅燒的影響。燒的影響。 在一定的工藝條件下，率值是水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要指標(biāo)。在一定的工藝條件下，率值是水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要指標(biāo)。 我國主要采用石灰飽和系數(shù)（我國主要采用石灰飽和系數(shù)（KHKH）、硅率（）、硅率（n n）、鋁率（）、鋁率（p p）三個）三個率值。率值。 231.1.石灰飽和系數(shù)石灰飽和系數(shù) 物理意義：物理意義： KHKH表示水泥熟料中，表示水泥熟料中，CaOCaO總是與酸性氧化物總是與酸性氧化物AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3飽和

17、生成飽和生成C C3 3A A，C C4 4AFAF，在生成上述礦物后，所余下的氧化鈣與使二氧化硅飽和形，在生成上述礦物后，所余下的氧化鈣與使二氧化硅飽和形成硅酸三鈣所需的氧化鈣的比值。成硅酸三鈣所需的氧化鈣的比值。 簡言之，石灰飽和系數(shù)表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸簡言之，石灰飽和系數(shù)表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。三鈣的程度。 2423232SiO8.2OFe35.0OAl65.1CaOKH數(shù)學(xué)表達(dá)式：數(shù)學(xué)表達(dá)式： 式中：式中：CaOCaO、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、SOSO3 3分別為熟料中相應(yīng)氧化分別為熟料中相應(yīng)氧

18、化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；f-CaOf-CaO、f-SiOf-SiO2 2分別為熟料中呈游離狀態(tài)的氧化分別為熟料中呈游離狀態(tài)的氧化鈣、二氧化硅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。鈣、二氧化硅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 2233232SiOfSiO8 . 2)SO7 . 0OFe35. 0OAl65. 1 ()CaOfCaO(KH252.2.硅率硅率 含義：熟料中含義：熟料中SiOSiO2 2含量與含量與AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3之和的比例。反映了熟料之和的比例。反映了熟料中硅酸鹽礦物（中硅酸鹽礦物（C C3 3S+CS+C2 2S S）、熔劑礦物（）、熔劑礦物（C C3 3A+CA+C4 4

19、AFAF）的相對含量。）的相對含量。 32322OFeOAlSiO)SM(n或263.3.鋁率（又稱鋁氧率或鐵率）鋁率（又稱鋁氧率或鐵率） 含義：表示熟料中含義：表示熟料中AlAl2 2O O3 3含量含量FeFe2 2O O3 3含量之比，反映了熟料中含量之比，反映了熟料中C C3 3A A和和C C4 4AFAF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，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，C C3 3A A形成的液相粘度大，形成的液相粘度大，C C4 4AFAF形成的液相粘度?。┬纬傻囊合嗾扯刃。?3232OFeOAl)IM(p或27七、熟料礦物組成的

20、計算與換算七、熟料礦物組成的計算與換算 獲得熟料礦物組成的方法：獲得熟料礦物組成的方法：儀器分析法：如巖相分析；儀器分析法：如巖相分析；X X射線分析；紅外光譜分析等。射線分析；紅外光譜分析等。理論計算法。理論計算法。 281.1.硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計算硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計算 石灰石飽和系數(shù)法石灰石飽和系數(shù)法C C3 3S=3.80(3KH-2)SiOS=3.80(3KH-2)SiO2 2C C2 2S=8.60(1-KH) SiOS=8.60(1-KH) SiO2 2C C3 3A=2.65(AlA=2.65(Al2 2O O3 3-0.64Fe-0.64Fe2 2O O3 3)

21、 )C C4 4AF=3.04FeAF=3.04Fe2 2O O3 3 式中：式中：SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3分別是熟料中相應(yīng)氧化物的百分含量分別是熟料中相應(yīng)氧化物的百分含量(%)(%)。KHKH是熟料的石灰飽和系數(shù)。是熟料的石灰飽和系數(shù)。 29代數(shù)法：（也稱鮑格法）代數(shù)法：（也稱鮑格法）C C3 3S=4.07S-7.60S-6.72A-1.43F-2.86 SOS=4.07S-7.60S-6.72A-1.43F-2.86 SO3 3C C2 2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SOS=8.60S+5.07A+1.07F+2.15

22、SO3 3-3.07C=2.87S-0.754 C-3.07C=2.87S-0.754 C3 3S SC C3 3A=2.65A-1.69FA=2.65A-1.69FC C4 4AF=3.04FAF=3.04FCaSOCaSO4 4=1.70 SO=1.70 SO3 3 式中：式中：C C、S S、A A、F F、SOSO3 3分別代表熟料中分別代表熟料中CaOCaO、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3 、SOSO3 3的百分含量。的百分含量。 以上公式適用于：以上公式適用于：IM0.64IM0.641.硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計算硅酸鹽水泥熟料礦物組成

23、的計算 301.1.硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計算硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計算 【例3.1】已熟料化學(xué)成分如下表所示，試求熟料的率值和礦物組成。 氧化物氧化物SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOSOSO3 3- -CaOCaO % %（質(zhì)量）（質(zhì)量）21.421.40 06.26.22 24.354.3565.665.60 01.061.060.370.371.001.00100.0100.00 031 =0.877 =0.877按石灰石飽和系數(shù)法公式可求得熟料礦物組成：按石灰石飽和系數(shù)法公式可求得熟料礦物組成：C C3 3S S3.80

24、3.80（3KH3KH2 2）SiOSiO2 23.803.80（3 30.8770.8772 2）21.4021.4051.31%51.31%C C3 3S S8.608.60（1 1KHKH）SiOSiO2 28.608.60（1 10.8770.877）21.4021.4022.64%22.64%C C3 3A A2.652.65（AlAl2 2O O3 30.64Fe0.64Fe2 2O O3 3）2.652.65（6.226.220.640.644.354.35）9.11%9.11%C C4 4AFAF3.04Fe3.04Fe2 2O O3 33.043.044.354.3513.22%13.22%04 .218 . 2)37. 07 . 035. 435. 022. 665. 1 (0 . 16 .65(SKH解：解： 322.2.熟料化學(xué)組成、礦物組成與率值的換算熟