【文章內(nèi)容簡介】 ，晶體較大，一般達(dá) 1020um，往往聚集成堆分布，形成礦巢，且包裹在熟料礦物之中，并受到雜質(zhì)離子的影響，生成 CH 的反應(yīng)很 慢，通常要在加水 3d 以后反應(yīng)明顯，到水泥混凝土硬化后較長一段時間內(nèi)才完全水化。 影響：與水作用生成 CH 時，體積膨脹 %，在已感化的水泥石內(nèi)部造成局部膨脹應(yīng)力。由于熟料中的 fCaO 往往成堆聚集，隨著 fCaO 含量的增加，在水泥石內(nèi)部產(chǎn)生不均膨脹，嚴(yán)重時甚至引起安定性不良，導(dǎo)致水泥制品變形或開裂、崩潰。 (3)二次的 fCaO 形成原因：熟料慢冷或還原氣氛下，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的 C3S 分解而形成的氧化鈣，以及由熟料中堿取代 C2S、 C3S、 C3A中的氧化鈣而形成。由于氧化鈣化合后又游離出來，故稱為二 次游離氧化鈣。 特點：也經(jīng)過了高溫煅燒，并分散在熟料礦物中，水化較慢。 影響：對水泥強度和安定性均有一定的影響。 在實際生產(chǎn)中，通常所指的游離氧化鈣主要是指 “死燒狀態(tài) ”下的一次的 fCaO，是影響水泥安定性最主要的因素。 降低 fCaO 含量，提高 fCaO 的水化活性，適當(dāng)提高水泥的粉磨細(xì)度等均有利于改善fCaO 對安定性的影響。 立窯中 fCaO 一般高于回轉(zhuǎn)窯，原因是立窯熟料中有部分是欠燒的 fCaO。 五、方鎂石 1．方鎂石：是指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體，是熟料中氧化鎂的一部分。在 熟料煅燒過程中一般不參加反應(yīng)，含少量時，降低液相形成溫度、粘度，增加液相量，有利于熟料形成。 氧化鎂在熟料中的三種存在形式 ①．固溶于 C3S、 C2S、 C4AF 等礦物中，形成固溶體； ②．溶于玻璃體中：不影響安定性 ③．游離態(tài)的氧化鎂晶體 (方鎂石 )：影響安定性，體積膨脹 148% 第一節(jié) 熟料的礦物組成 五、方鎂石 方鎂石包裹在熟料礦物中間，與水反應(yīng)速度很慢，通常認(rèn)為要經(jīng)過幾個月甚至幾年才明顯反應(yīng)出來。水化生成 MH 時，固相體積膨脹 148%，在已硬化的水泥石內(nèi)部產(chǎn)生很大的破壞應(yīng)力， 輕者會降低水泥制品強度，嚴(yán)重時會造成水泥制品破壞，如開裂、崩潰等。 1．方鎂石對安定性的影響：與方鎂石含量及晶粒大小有關(guān)。 當(dāng)熟料快速冷卻時，結(jié)晶細(xì)小，而慢冷時其晶粒發(fā)育粗大，結(jié)構(gòu)致密。晶體小于 1um、含量為 5%時就會引起輕微膨脹；晶體在 57um、含量達(dá) 3%就會引起嚴(yán)重膨脹。 綜上： ①．從硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)組成看，其氧化鈣的低限大約為 60%。過低，會降低水泥的膠凝性，且易粉化。 ②．氧化鈣高限可達(dá) 67%，此時要求幾乎全部的酸性氧化物與石灰反應(yīng)生成鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣和硅酸三鈣而甚少 硅酸二鈣。 ③．氧化鋁和氧化鐵的含量過少時，由于要求較高的煅燒溫度，因而增加煅燒費用，不經(jīng)濟。 ④．氧化鋁含量過高時，液相粘度過大，不利于熟料的形成；同時，此種熟料水化時，凝結(jié)時間往往太短而難以控制；當(dāng)鋁酸三鈣含量大約高于 15%時，有時加石膏也不足以控制規(guī)定的凝結(jié)時間。 ⑤．鐵鋁酸四鈣不像鋁酸三鈣那樣，故有時氧化鐵多一些是允許的；但氧化鐵過多，易使窯內(nèi)結(jié)大塊，甚至結(jié)圈，操作不易控制。 ⑥．生產(chǎn)硅酸鹽水泥時，一般傾向于氧化鈣含量稍高一些，使熟料中含有較多的硅酸三鈣。 第二節(jié) 熟料的率值 率值：熟料中各主要氧化物含量之間比例關(guān)系的系數(shù)。 水泥熟料是一種多礦物的集合體，各礦物的含量決定了水泥的性能和煅燒的難易程度，且生產(chǎn)不同品種水泥要求各礦物含量不同，而這些礦物是由四種主要氧化物化合而成，因此要控制熟料中各礦物含量，就必須控制各氧化的含量，還應(yīng)控制各氧化之間的比例即率值。 通過率值可以簡明地表示化學(xué)成分與礦物組成之間的關(guān)系。明確地表示出水泥熟料的性能及其對煅燒的影響。 一、水硬率 HM(或字母 m) 含義：是控制熟料適宜石灰含量的一個系數(shù)。它是熟料中氧化鈣與酸性氧化物之和的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的比值。以 HM 或 m 表示， 二、硅率 (硅酸率 )SM(或字母 n)含義：熟料中 S 含量與 A、 F 含量之和的比例。反映了熟料中硅酸鹽礦物和熔劑礦物的相對含量。也反映了熟料質(zhì)量與易燒程度 (液相量 )關(guān)系。 對熟料煅燒及水泥性能的影響： 熟料中硅酸率過高，表示硅酸鹽礦物多，熔劑礦物少，對熟料強度有利，但煅燒時液相量不多熟料煅燒困難；當(dāng)氧化鈣含量低而氧化硅含量較高，即硅酸二鈣含量多時，熟料易粉化； 隨著 SM 降低，液相量增加，對熟料的易燒性和操作有利； 硅酸率過低則硅酸鹽礦物少，影響水泥強度，易出現(xiàn)結(jié)大塊 、結(jié)圈等現(xiàn)象，妨害窯的操作。熟料結(jié)圈往往結(jié)在物料剛出現(xiàn)液相的地方，物料溫度在 12001300 范圍內(nèi)，由于物料表面形成液相，表面張力小、粘度大，在離心力作用下，易與耐火磚表面或者已形成 “窯皮 ”表面粘結(jié)。 三、鋁氧率 (鋁率、鐵率 )IM(或字母 p) 含義：熟料中 A與 F 含量之比。反映了熟料中C3A和 C4AF 的相對含量，在一定程度上反映了水泥煅燒過程中高溫液相的粘度。 對熟料煅燒及水泥性能的影響： 當(dāng) IM 增大時， C3A增多， C4 AF 相對較少，液相粘度增加，不利于 C3S 形成，且由于C3A增多，易引起水泥的快 凝； 當(dāng) IM 過低時， C3A相對含量少， C4AF 量相對較多，液相粘度小，有利于 C3S 形成，但使燒結(jié)范圍變窄，且窯內(nèi)易結(jié)大塊，對燃燒不利。 四、石灰飽和率 LSF 和石灰飽和系數(shù) KH 1．石灰最大限量 (石灰理論最大含量 )：假定熟料中主要酸性氧化物 (SiO Al2O Fe2O3)理論上反應(yīng)形成堿性最高礦物所需要的石灰最高含量 Cmax。 用其優(yōu)點：若配料中石灰 (CaO)量超過 Cmax，則 CaO 有剩余，而成為 fCaO，影響水泥質(zhì)量，這樣在生產(chǎn)中可控制 CaO 量，使其盡量大 (硅酸鹽礦物多，熟熟料質(zhì)量好 )， 而又不超過 Cmax。 四、石灰飽和率 LSF 和石灰飽和系數(shù) KH 四、石灰飽和率 LSF 和石灰飽和系數(shù) KH 3．石灰飽和系數(shù) KH 古特曼和杰耳認(rèn)為酸性氧化物形成堿性最高礦物為硅酸三鈣 C3S、鋁酸三鈣 C3A、鐵鋁酸四鈣 C4AF，從而提出了他們的石灰最大限量 Cmax。為方便計算，將 C4AF粘土改寫成 “C3A”和 “CF”，令 “C3A”與 C3A 相加，并到一起計算，則每 1%酸性氧化物形成相應(yīng)堿性最高礦物需CaO 最為： 1% SiO2 → C3S 需 CaO = ＝ 1% Al2O3 → C3A 需 CaO = ＝ 1% Fe2O3 → CF 需 CaO = ＝ 則 Cmax = + + 第二節(jié) 熟料的率值 3．石灰飽和系數(shù) KH 則 Cmax = + + SiO2完全形成 C3S需 CaO量為 。但蘇聯(lián)學(xué)者金德和容克認(rèn)為實際生產(chǎn)中 Al2O3 和 Fe2O3 始終能被 CaO 所飽和，形成堿性最高礦物 C3A 和 C4AF，只有 SiO2 可能不完全被CaO 飽和成 C3S，而存在部分 C2S，否則熟料中就會出現(xiàn) fCaO(如假設(shè)按 Cmax 進(jìn)行配料，但實際生產(chǎn)中，可能料粗，保溫時間不長，導(dǎo)致有部分 CaO 沒來及參與 C2S 反應(yīng)成 C3S，而出現(xiàn)fCaO)。因而應(yīng)在 前乘一個系數(shù) KH，即： C 實際量 = KH + + 即： 第二節(jié) 熟料的率值 3．石灰飽和系數(shù) KH 當(dāng) KH=1 時，表示理論上 SiO2 全部轉(zhuǎn)化成 C3S，不存在 C2S 當(dāng) KH＞ 1 時 ，無論生產(chǎn)條件多好，熟料中都有 fCaO 存在 當(dāng) KH＜ 1 時，則存在 C2S， KH 值越大， C3S 越多， C2S 越少；反亦然。 當(dāng) KH＜ 2/3，即 時，熟料中無 C3S 物理意義：表示熟料中 SiO2 被 CaO 飽和形成 C3S 的程度。也即為熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣 (硅酸二鈣和硅酸三鈣 )所需的氧化鈣含量與全部氧化硅生成硅酸三鈣所需氧化鈣最大限量的比值。 取值范圍： 第二節(jié) 熟料的率值 3．石灰飽和系數(shù) KH 對熟料煅燒及水泥性能的影響： KH 越大， C3S 愈多，熟料 質(zhì)量 (強度 )越好； KH 過大，由于 C3S 燒成溫度高，因而需保溫時間長，難燒，導(dǎo)致窯產(chǎn)量下降，熱耗增加。且 KH 越接近于 1 時，由于工藝條件難以滿足需要，往往 fCaO 明顯增加，熟料質(zhì)量反而下降。 當(dāng) KH 過低時，熟料中 C3S 過少，熟料質(zhì)量必然也會很差。 控制：保證熟料順利形成，且不至于出現(xiàn)過多的 fCaO。 第二節(jié) 熟料的率值 3．石灰飽和系數(shù) KH 上式適于 IM 的情況。 ①．當(dāng) IM= 時， Al2O3 和 Fe2O3 完全形成 C4AF，仍可用上式； ②．當(dāng) IM 時， Al2O3 形成 C4AF，而 Fe2O3 量還有多余，而形成 C2F；此時： ③．當(dāng) IM 時， Fe2O3 完成形成 C4AF，而 Al2O3 除與 Fe2O3 形成 C4AF 外，還有剩余，形成 C3A。實際硅酸鹽水泥熟料配料中 IM 均大于 。 第二節(jié) 熟料的率值 五、熟料率值的控制 在工廠生產(chǎn)中，為了使熟料順利燒成，保證熟料的質(zhì)量，應(yīng)同時控制 KH、 n、 p 三個率值，并使三率值相應(yīng)配合適當(dāng)。 KH 值的確定 工藝、技術(shù)裝備條件較好，入窯生產(chǎn)成分均勻穩(wěn)定，預(yù)燒性好，看火操作技術(shù)水平高且穩(wěn)定 ，或者在中摻加了礦化劑（或復(fù)合礦化劑、晶種），這時應(yīng)選擇較高的 KH 值。反之，KH 值宜適當(dāng)?shù)鸵恍? 在實際生產(chǎn)中， KH 值過高時，一般都會使 fCaO 劇增，從而導(dǎo)致熟料安定性不良，并且當(dāng)煅燒操作跟不上時，反而使熟料燒成率大幅度下降，生燒料多。在生產(chǎn)過程中，最佳 KH值可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗綜合熟料的煅燒難易程度和熟料質(zhì)量等確定，并應(yīng)控制 KH 值在一定范圍內(nèi)波動（一般波動值為177。 177。 ）。 第二節(jié) 熟料的率值 五、熟料率值的控制 選擇 n 與 KH 相適應(yīng) n 值在確定時既要保證熟料中有一定數(shù)量的硅 酸鹽礦物，又必須與 KH 值相適應(yīng)。一般應(yīng)避免以下傾向。 a） KH 值高， n 值也偏高。這時熔劑礦物含量必然少，生料易燒性變差，吸收 fCaO反應(yīng)不完全，且 fCaO 含量高； b） KH 值低， n 值偏高。熟料的煅燒溫度不必太高，但硅酸鹽礦物中的 C2S 含量將相對增高，從而易造成熟料粉化，熟料強度低； c） KH 值低， n 值也偏低。熟料的煅燒溫度同樣不需要很高，但熔劑礦物的總量較高，以致液相量較多，易產(chǎn)生結(jié)圈、結(jié)大塊現(xiàn)象。同時由于大塊料不易燒透， fCaO 含量還是較高，因而熟料質(zhì)量差。 合適的 p 值 選 擇 p 值時也要考慮與 KH 值相適應(yīng)。一般情況下，當(dāng)提高 KH 值時便應(yīng)降低 p 值，以降低相出現(xiàn)的溫度和粘度，有助于 C3S 的形成。至于究竟是采用高鋁還是高鐵配料方案，應(yīng)根據(jù)原燃料特點及工藝設(shè)備、操作水平以及用戶對水泥性能的要求等方面情況綜合分析決定。 第三節(jié) 熟料礦物組成的計算 此處 省略，計算方面不會涉及太多，個人意見。 第四章 硅酸鹽水泥的原料及配料計算 第一節(jié) 原料 水泥熟料的質(zhì)量主要取決于生料率值的控制和成分的均齊。制備合適的生料，并適應(yīng)煅燒設(shè)備的性能，對原料就有一定的要求。需正確合理地選擇和控制原料質(zhì) 量 。 原料必須滿足一定的要求： 1．化學(xué)成分滿足要求。否則配料困難，甚至無法配料； 2．含雜質(zhì)少。以免影響煅燒、水泥質(zhì)量； 3．應(yīng)具有良好的工藝性能。如易磨性、易燒性、易混合性等。 第一節(jié) 原料 生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料和鐵質(zhì)原料 ， 還可以利用工業(yè)廢渣作為水泥的原料或混合材料進(jìn)行生產(chǎn)。 一、石灰質(zhì)原料 凡是以碳酸鈣為主要成分的原料都叫石灰質(zhì)原料。 ①．天然的：石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。 ②．人工的 (工業(yè)廢渣 )：電石渣、糖濾泥、堿渣、白泥等。 二、粘土質(zhì)原料 粘土質(zhì)原料是堿和堿土的鋁硅酸鹽。主要化學(xué)成分是 SiO2，其次是 Al2O3，還有少量的 Fe2O3，主要是供給熟料所需要的酸性氧化物 SiO Al2O3 和 Fe2O3。 1．種類 ①．天然的：黃土、粘土、頁巖、泥巖、河泥等。 ②．人工的 (工業(yè)廢渣 )：煤矸石、粉煤灰、煤渣、磷渣等。一般均只代替部分粘土。 粘土中常常有石英砂等雜質(zhì)，所以在選用粘土作原料時，除應(yīng)注意粘土的硅酸率 n 和鋁氧率 p 外，還要求含堿量要低，含砂量要少。如果粘土中含有過多的石英砂，不但使生料不易磨細(xì)，而且會給 熟料煅燒帶來困難，因為 α 石英不易與氧化鈣化合。 3．衡量粘土質(zhì)量的因素： 粘土的化學(xué)成分 (硅率、鋁率 )、含砂量、含堿量以及粘土的可塑性、熱穩(wěn)定性、正常流動度的需水量等工藝性能。這些性能隨粘土中所含的主導(dǎo)礦物、黏粒多寡及其雜質(zhì)等不同而