【正文】 。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)等不同而異。如果粘土中含有過(guò)多的石英砂，不但使生料不易磨細(xì)，而且會(huì)給 熟料煅燒帶來(lái)困難，因?yàn)?α 石英不易與氧化鈣化合。一般均只代替部分粘土。 1．種類 ①．天然的：黃土、粘土、頁(yè)巖、泥巖、河泥等。 二、粘土質(zhì)原料 粘土質(zhì)原料是堿和堿土的鋁硅酸鹽。 ①．天然的：石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。 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)。以免影響煅燒、水泥質(zhì)量； 3．應(yīng)具有良好的工藝性能。 原料必須滿足一定的要求： 1．化學(xué)成分滿足要求。制備合適的生料，并適應(yīng)煅燒設(shè)備的性能，對(duì)原料就有一定的要求。 第三節(jié) 熟料礦物組成的計(jì)算 此處 省略，計(jì)算方面不會(huì)涉及太多，個(gè)人意見。一般情況下，當(dāng)提高 KH 值時(shí)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。同時(shí)由于大塊料不易燒透， fCaO 含量還是較高，因而熟料質(zhì)量差。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(duì)增高，從而易造成熟料粉化，熟料強(qiáng)度低； c） KH 值低， n 值也偏低。 a） KH 值高， n 值也偏高。 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(shí)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)。 177。 在實(shí)際生產(chǎn)中， KH 值過(guò)高時(shí)，一般都會(huì)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(shí)，反而使熟料燒成率大幅度下降，生燒料多。 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(shí)應(yīng)選擇較高的 KH 值。實(shí)際硅酸鹽水泥熟料配料中 IM 均大于 。 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。 當(dāng) KH 過(guò)低時(shí)，熟料中 C3S 過(guò)少，熟料質(zhì)量必然也會(huì)很差。 取值范圍： 第二節(jié) 熟料的率值 3．石灰飽和系數(shù) KH 對(duì)熟料煅燒及水泥性能的影響： KH 越大， C3S 愈多，熟料 質(zhì)量 (強(qiáng)度 )越好； KH 過(guò)大，由于 C3S 燒成溫度高，因而需保溫時(shí)間長(zhǎng)，難燒，導(dǎo)致窯產(chǎn)量下降，熱耗增加。 當(dāng) KH＜ 2/3，即 時(shí)，熟料中無(wú) C3S 物理意義：表示熟料中 SiO2 被 CaO 飽和形成 C3S 的程度。因而應(yīng)在 前乘一個(gè)系數(shù) KH，即： C 實(shí)際量 = KH為方便計(jì)算，將 C4AF粘土改寫成 “C3A”和 “CF”，令 “C3A”與 C3A 相加，并到一起計(jì)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 。 用其優(yōu)點(diǎn)：若配料中石灰 (CaO)量超過(guò) 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(guò) Cmax。 對(duì)熟料煅燒及水泥性能的影響： 當(dāng) IM 增大時(shí)， C3A增多， C4 AF 相對(duì)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(guò)低時(shí)， C3A相對(duì)含量少， C4AF 量相對(duì)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(duì)燃燒不利。 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。 對(duì)熟料煅燒及水泥性能的影響： 熟料中硅酸率過(guò)高，表示硅酸鹽礦物多，熔劑礦物少，對(duì)熟料強(qiáng)度有利，但煅燒時(shí)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(shí)，熟料易粉化； 隨著 SM 降低，液相量增加，對(duì)熟料的易燒性和操作有利； 硅酸率過(guò)低則硅酸鹽礦物少，影響水泥強(qiáng)度，易出現(xiàn)結(jié)大塊 、結(jié)圈等現(xiàn)象，妨害窯的操作。反映了熟料中硅酸鹽礦物和熔劑礦物的相對(duì)含量。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。明確地表示出水泥熟料的性能及其對(duì)煅燒的影響。 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。 ⑥．生產(chǎn)硅酸鹽水泥時(shí)，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。 ④．氧化鋁含量過(guò)高時(shí)，液相粘度過(guò)大，不利于熟料的形成；同時(shí)，此種熟料水化時(shí)，凝結(jié)時(shí)間往往太短而難以控制；當(dāng)鋁酸三鈣含量大約高于 15%時(shí)，有時(shí)加石膏也不足以控制規(guī)定的凝結(jié)時(shí)間。 ②．氧化鈣高限可達(dá) 67%，此時(shí)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。 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%。 當(dāng)熟料快速冷卻時(shí)，結(jié)晶細(xì)小，而慢冷時(shí)其晶粒發(fā)育粗大，結(jié)構(gòu)致密。水化生成 MH 時(shí)，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(huì)降低水泥制品強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水泥制品破壞，如開裂、崩潰等。在 熟料煅燒過(guò)程中一般不參加反應(yīng)，含少量時(shí)，降低液相形成溫度、粘度，增加液相量，有利于熟料形成。 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。 在實(shí)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。 特點(diǎn)：也經(jīng)過(guò)了高溫煅燒，并分散在熟料礦物中，水化較慢。 (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。 影響：與水作用生成 CH 時(shí)，體積膨脹 %，在已感化的水泥石內(nèi)部造成局部膨脹應(yīng)力。 (2)一次的 fCaO 形成原因：因配料不當(dāng) (高 KH)、生料過(guò)粗、混合不均、煅燒不良，尚有未與酸性氧化物反應(yīng)而殘留的 CaO，這種 fCaO 經(jīng)過(guò) 14001450℃高溫煅燒而呈 “死燒狀態(tài) ”。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)疏松多孔，遇水反應(yīng)快；影響：不影響安定性。 2．游離氧化鈣的種類 (1)欠燒的 fCaO 形成原因：因欠燒、生料過(guò)粗、煅燒不良、漏生，即在 11001200℃低溫下形成的 fCaO。也即沒有與酸性氧化物化合而以游離狀態(tài)存在的 CaO。③．兩種熔劑礦物粘度不一樣，所以比例要求合適，以保證熟料有較好的燒成條件。 ②．決定水泥強(qiáng)度的主要礦物是硅酸鹽礦物，其中又以 C3S 為主。相反的關(guān)系，就是說(shuō)熔劑礦物總量過(guò)多，勢(shì)必影響硅酸鹽礦物的總量，同時(shí)，還會(huì)造成結(jié)大塊，給燒成帶來(lái)困難，所以必須保證硅酸鹽礦物適宜的含量。 ④． C4AF 的強(qiáng)度能不斷增長(zhǎng)。②． C2S 早期強(qiáng)度不高， 28d 以前不論是絕對(duì)強(qiáng)度值或是增進(jìn)率都是很低的，但 36 個(gè)月后強(qiáng)度增進(jìn)率增大，一年后強(qiáng)度絕對(duì)值甚至趕上或超過(guò) C3S 的強(qiáng)度； C2S 的優(yōu)點(diǎn)是水化熱很低。有些礦物之間有一定的促進(jìn)作用。 燒結(jié)范圍：是指水泥生料加熱至出現(xiàn)燒結(jié)所必需的、最少的液相量時(shí)的溫度 (開始燒結(jié)溫度 )與開始出現(xiàn)結(jié)大塊 (超過(guò)正常液相量 )時(shí)的溫度差值。 ③．液相的粘度隨 C3A/C4AF 而增減。 ①．熔劑礦物過(guò)少，易生燒，氧化鈣不易被吸收完全，導(dǎo)致熟料中游離氧化鈣增多，影響熟料質(zhì)量，降低窯的產(chǎn)量，增加煤耗。玻璃體中礦物晶體細(xì)小，可以改善熟料性能與易磨性。 玻璃體不如晶體穩(wěn)定，因而水化熱較大。 2．玻璃體主要成分： Al2O Fe2O CaO，也有少量 MgO 和 R2O 等。 （三）、玻璃體及含堿化合物 1．玻璃體的形成：在硅酸鹽水泥熟料煅燒過(guò)程中， C3A、 C4AF、 MgO、 R2O 等形成液相，液相量 2030%左右。③．水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能、抗硫酸鹽性能好，耐磨。但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣。因而，大體積工程，抗硫酸鹽工程應(yīng)控制。但絕對(duì)值不高，以后幾乎不再增長(zhǎng)甚至倒縮。 7．水硬特性： ①．水化迅速，凝結(jié)很快，如不加緩凝劑 石膏，易使水泥急凝。 （一）、鋁 酸三鈣 1．熟料中鋁酸鈣組成：主要是鋁酸三鈣，有時(shí)還有七鋁酸十二鈣 C12A7。對(duì)大體積工程或處于侵蝕性大的工程用水泥，適當(dāng)提高貝利特含量，降低阿利特含量是有利的。 ③．水化熱小， 250J/g，是四種礦物中最小者。凝結(jié)硬化也緩慢。在生產(chǎn)中，情況比較復(fù)雜，有時(shí)幾方面原因同時(shí)存在，這要根據(jù)生料、原料、燃料、生料制備、煅燒操作和設(shè)備以及粉化熟料特征等情況，周密觀察，細(xì)致調(diào)查，并通過(guò)經(jīng) 驗(yàn)判斷或化學(xué)分析等方法，找出粉化的主、次原因，采取相應(yīng)措施來(lái)降低熟料的粉化率。 （ 2）加強(qiáng)煅燒操作，控制用煤量，防止窯內(nèi)結(jié)大塊或底火過(guò)深，保持窯內(nèi)正常通風(fēng)，加快熟料的冷卻速度，以避免發(fā)生粉化現(xiàn)象。 如 何解決熟料粉化問(wèn)題？ 適當(dāng)配料、正常煅燒和快速冷卻是防止熟料粉化的三個(gè)必要條件。 （ 3） C2S 的晶型轉(zhuǎn)變。尤其是 FeO 還會(huì)促進(jìn) C3S 分解，使 C3S 降低， C2S 和游離 CaO 升高。生料成分不均勻，生料中鐵含量過(guò)高， n值過(guò)低，配煤量過(guò)高，通風(fēng)不良，還原氣氛嚴(yán)重時(shí)， Fe2O3 被還原成 FeO,FeO 還會(huì)與被還原的硫生成 FeS， FeO 可取代 C2S 中的 CaO 生成鈣橄欖石。熟料中的游離石灰與空氣中的水分接觸，吸濕而消解形成 Ca(OH)2,體積將增加 10%以上，使熟料膨脹而粉化。 熟料粉化的幾種原因： （ 1）游離石灰消解。 在室溫下，由 β C2S 轉(zhuǎn)變?yōu)?γ C2S 時(shí)體積隨之增大約 10%，這樣會(huì)使熟料碎裂粉化， C2S中含有某些微量氧化物或快 速冷卻 (在液相較多時(shí)，可使熔劑礦物形成玻璃體，將 β 型硅酸二鈣晶體包住，在迅速冷卻的重要依據(jù)下，使其越過(guò) β→γ 的轉(zhuǎn)變溫度而保留住 β 型。 二、硅酸二鈣 1．形成：形成溫度低，熱耗低。 綜上，適當(dāng)提高熟料中硅酸三鈣含量，且其巖相結(jié)構(gòu)良好時(shí)，可以提高質(zhì)量的熟料。 ③．水化熱高，水化過(guò)程中釋放出約 500J/g 的水化熱。 28d 強(qiáng)度可達(dá)到它 1y 強(qiáng)度的 7080%，其 28d 或 1y 強(qiáng)度在四種主要礦物中是最高的。 一、硅酸三鈣 8．水硬特性： ①．水化較快，水化反應(yīng)主要在 28d 內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過(guò)程基本完成。 高于 2065℃ ：不一致熔分解 低于 1250℃ ， 實(shí)際上在 1250℃以下分解反應(yīng)進(jìn)行得非常緩慢，致使純的 C3S 在室溫下可以呈介穩(wěn)狀態(tài)存在。但熟料中硅酸三鈣過(guò)高時(shí)，會(huì)給煅燒帶來(lái)困難 (如窯產(chǎn)量降低、燒成煤耗高、窯襯壽命縮短等 )，往往使熟料中游離氧化鈣增高，從而降低水泥強(qiáng)度，甚至影響水泥的安定性。熟料形成時(shí)，硅酸三鈣是四種礦物中最后生成的，通常在高溫下，氧化鈣和氧化硅酸鹽礦物， 75%左右 硅首先反應(yīng)生成硅酸二鈣，然后在 1250℃ 1450℃ 下如有足夠的液相存在，就使硅酸二鈣在液相中吸收氧化鈣，比較迅速地形成硅酸三鈣。Fe2O3簡(jiǎn)寫 C4AF 熔劑礦物， 22% 在煅燒過(guò)程中，后兩種礦物與氧化鎂、堿等，在 12501280℃開始逐漸熔融成液相，以促進(jìn)硅酸三鈣的順利形成，故稱為熔劑礦物。Al2O3 可簡(jiǎn)寫為 C3A； 鐵鋁酸四鈣 通常用 4CaOSiO2 可簡(jiǎn)寫為 C2S； 。 1．四種主要礦物 硅酸三鈣 3CaO 在水泥熟料中，四種主要氧化物不是以單獨(dú)的氧化物存在，它們經(jīng)高溫煅燒后，以兩種或兩種以上的氧化物反應(yīng)生成多種礦物，其結(jié)晶體細(xì)小，通常為 3060um。 熟 料的化學(xué)組成與含量 1．化學(xué)組成 主要氧化物： CaO、 SiO Al2O Fe2O3 四種，通常在熟料中占 95%左右。熟料的化學(xué)成分不僅決定了熟料的礦物組成，同時(shí)還與熟料的燒成工藝和資源的合理利用密切相關(guān)，直接影響優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 水泥的質(zhì)量主要決定于熟料的質(zhì)量。 粒度分布：不同尺寸的顆粒在粉狀物料中分 布的質(zhì)量百分比。單位是 m2／ kg。測(cè)定水泥細(xì)度用試驗(yàn)篩是孔邊為 的方孔篩。一定質(zhì)量的粉狀物料在試驗(yàn)篩上篩分后所殘留于篩上部分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 水泥顆粒過(guò)粗既不利于水泥活性的發(fā)揮，又影響了其保水成漿的性能。 強(qiáng)度等級(jí)是按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度來(lái)劃分的。 一般稱 3d 或 7d 以前的強(qiáng)度為早期強(qiáng)度， 28d 及其