1、v 纯纯C3S只只在在20651250温度范围内稳定。温度范围内稳定。v 随着温度的降低，随着温度的降低，C3S在不同温度下存在多晶转变。在不同温度下存在多晶转变。v 硅酸三钙可以固溶少量的其它氧化物，硅酸三钙可以固溶少量的其它氧化物，将影响它的反应能力将影响它的反应能力 和晶型。和晶型。v 硅酸三钙硅酸三钙加水调和后，初凝加水调和后，初凝45min，终凝，终凝12h。v 水化较快水化较快。v 硅酸三钙硅酸三钙可产生较高的强度，且强度发展比较快可产生较高的强度，且强度发展比较快，早期强度，早期强度 较高，且强度增进率较大，较高，且强度增进率较大，28d强度可以达到一年强度的强度可以达到一年强度
2、的70 80%。v 硅酸三钙硅酸三钙水化热较高，抗水性较差水化热较高，抗水性较差。v 硅酸三钙固溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。硅酸三钙固溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。硅酸三钙单矿物在硅酸三钙单矿物在1450合成时，需要多次重复合成时，需要多次重复 粉磨再燃烧。如有粉磨再燃烧。如有足够的熔剂足够的熔剂(液相液相)存在存在，就可使，就可使C2S在在 液相中吸收液相中吸收CaO，比较迅速地形成硅酸三钙。，比较迅速地形成硅酸三钙。型型C2S无无水硬性水硬性 硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，同一同一 晶型的硅酸二钙与水反
3、应后所得的强度不同。晶型的硅酸二钙与水反应后所得的强度不同。纯硅酸二钙色洁白当有氧化铁时呈棕黄色。纯硅酸二钙色洁白当有氧化铁时呈棕黄色。硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢，硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢，28天仅有天仅有20%左左 右反应。右反应。凝结硬化较慢，早期强度低，但后期强度增进率较凝结硬化较慢，早期强度低，但后期强度增进率较 高，一年后可赶上或超过硅酸三钙固溶体。高，一年后可赶上或超过硅酸三钙固溶体。硅酸二钙固溶体的水化热较小，耐水性好。硅酸二钙固溶体的水化热较小，耐水性好。等轴晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形态。等轴晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形态。v 在偏光镜下，无色透明。
4、在偏光镜下，无色透明。在反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱状。在反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱状。反光能力弱，呈暗灰色。反光能力弱，呈暗灰色。v 水化迅速，放热多，凝结很快，如不加缓凝剂，就会急凝水化迅速，放热多，凝结很快，如不加缓凝剂，就会急凝。v 硬化很快硬化很快，它的强度，它的强度3天内就大部分发挥出来，故天内就大部分发挥出来，故早期强度早期强度 较高较高，但，但绝对值不高绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。，以后几乎不再增长，甚至倒缩。v 干缩变形大，抗硫酸盐性能差。干缩变形大，抗硫酸盐性能差。v 28d内绝对强度内绝对强度：C3SC4AFC3AC2S 水水 化化 速速
5、 度度：C3A C4AF C3SC2S 水水 化化 热热：C3A C3S C4AF C2S 硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料，因此水泥熟料矿物硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料，因此水泥熟料矿物 必须具备：必须具备：3C2SykC2SC3SC3AC3SC3A在反光显微镜下为黑色多角形颗粒在反光显微镜下为黑色多角形颗粒 在反光显微镜下呈圆粒状，快冷常具有黑白交叉双晶条纹；在反光显微镜下呈圆粒状，快冷常具有黑白交叉双晶条纹；慢冷常具有黑白平行双晶条纹。慢冷常具有黑白平行双晶条纹。铁铝酸四钙和铝酸三钙在煅烧过程中熔融成铁铝酸四钙和铝酸三钙在煅烧过程中熔融成液相液相，又称，又称 熔剂矿物熔剂矿物，可以，可以
6、促进硅酸三钙的顺利形成促进硅酸三钙的顺利形成。如果物料中熔剂矿物过少，易生烧，氧化钙不易被吸收如果物料中熔剂矿物过少，易生烧，氧化钙不易被吸收 完全，导致熟料中游离氧化钙增加，影响熟料质量，降完全，导致熟料中游离氧化钙增加，影响熟料质量，降 低窑的产量，增加燃料消耗。低窑的产量，增加燃料消耗。v 如果熔剂矿物过多，在立窑内易结大块，结炉瘤；在回如果熔剂矿物过多，在立窑内易结大块，结炉瘤；在回 转窑内易结大块，甚至结圈等。转窑内易结大块，甚至结圈等。粘度的影响？粘度的影响？硅酸盐水泥中含有硅酸盐水泥中含有，相应的组成相应的组成。因为。因为 Fe2O3含量较低，可以合并入含量较低，可以合并入Al2
7、O3一并考虑，一并考虑，C4AF则相应则相应 计入计入C3A，这样可以用，这样可以用CaO-Al2O3-三元系三元系统来表示统来表示 硅酸盐水泥的配料组成。硅酸盐水泥的配料组成。性质：性质：水化很慢；水化很慢；水化生成氢氧化钙时，水化生成氢氧化钙时，体积膨胀体积膨胀97.9，在硬在硬 化水泥石内部造成局部膨胀应力。化水泥石内部造成局部膨胀应力。作用：作用：游离氧化钙含量增加：游离氧化钙含量增加：强度降低，甚至倒缩；强度降低，甚至倒缩；严重时甚至引起严重时甚至引起安定性不良安定性不良，使水泥制品变形或，使水泥制品变形或 开裂，导致水泥浆体的破坏。开裂，导致水泥浆体的破坏。种种 类类产产 生生 原
8、原 因因特特 点点对水泥安对水泥安定性的影定性的影响响欠烧游离氧化钙（欠烧f-CaO）熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在11001200低温下形成结构疏松多孔、不大一次游离氧化钙（一次f-CaO）因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO呈“死烧状态”，结构致密，大二次游离氧化钙（二次f-CaO）熟料慢冷或还原气氛下，C3S分解而形成的经过高温，水化较慢较大游离氧化钙（游离氧化钙（f-CaO)氧化镁的作用氧化镁的作用：熟料含有少量氧化镁时，能降低熟料液相：熟料含有少量氧化镁时，能降低熟料液相 生成温度，增加液相数量，降低液相粘，有利于熟生成温度，增加液相数量，降低液相粘，有
9、利于熟 料形成，还能改善熟料色泽。料形成，还能改善熟料色泽。方镁石性质：方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢；方镁石性质：方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢；水化生成氢氧化镁时，体积膨胀水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148，也会，也会 导致安定性不良。水化时会导致导致安定性不良。水化时会导致安定性不良安定性不良。水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种 主要氧化物化合而成。因此，在生产控制中，不仅要控制熟料主要氧化物化合而成。因此，在生产控制中，不仅要控制熟料 中各氧化物的含量，中各氧化物的含量，。这样，可以这样，可以，明确地明确地。因此，在生产
10、中，。因此，在生产中，用率值作为用率值作为。我国目前采用的是石灰饱和系数我国目前采用的是石灰饱和系数KH、硅率硅率SM和和 铝率铝率IM三个率值。三个率值。当当A2O3/Fe2O30.64时，时，熟料熟料CaO与另外三种酸性氧与另外三种酸性氧 化物化合形成化物化合形成C3S、C2S、C3A、C4AF四个主要熟料矿物。四个主要熟料矿物。将将C4AF看作为看作为“C3A”和和“CF”，并把，并把“C3A”与与C3A 视为同一相。视为同一相。理论上在熟料四个主要氧化物中，酸性氧化物应形成碱理论上在熟料四个主要氧化物中，酸性氧化物应形成碱性最高的熟料矿物性最高的熟料矿物C3S、C3A、C4AF。1酸性
11、氧化物所需石灰量，既石灰理论极限含量计算公式：酸性氧化物所需石灰量，既石灰理论极限含量计算公式：CaO 2.8SiO2 十十 1.65 Al2O3+0.35 Fe2O3KH=（CaO 1.65 Al2O3 0.35 Fe2O3）/2.8SiO2 石灰饱和系数石灰饱和系数KH是熟料中全部氧化硅生成是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙硅酸钙(C3S十十C2S)所需的氧化钙量与全部二所需的氧化钙量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值。即钙含量的比值。即KH表熟料中二氧化硅被表熟料中二氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度
12、。石灰饱和系数石灰饱和系数KH与熟料矿物组成的关系式：与熟料矿物组成的关系式：因此，在正常硅酸盐水泥熟料中，石因此，在正常硅酸盐水泥熟料中，石灰饱和系数灰饱和系数KHKH应控制在应控制在0.6670.6671.01.0之之间。为了使水泥具有较好的力学性能，间。为了使水泥具有较好的力学性能，应适当提高应适当提高C3S在熟料中的含量，在熟料中的含量，KH一般控制在一般控制在0.880.94。通常，硅酸盐水泥熟料的硅率在通常，硅酸盐水泥熟料的硅率在 1.72.7之间，之间，有的白色硅酸盐水泥熟料的硅率可高达有的白色硅酸盐水泥熟料的硅率可高达 4.0左右。左右。熟料矿物组成可用熟料矿物组成可用岩相分析
13、岩相分析、X射线定量分析射线定量分析等方法等方法 测定，也可以测定，也可以根据化学成分进行计算根据化学成分进行计算。岩相分析岩相分析 v X射线定量分析射线定量分析 v 红外光谱分析红外光谱分析 v X射线光谱分析仪射线光谱分析仪 常用的从化学成分计算熟料矿物组成的方法有两种，即常用的从化学成分计算熟料矿物组成的方法有两种，即 石灰饱和系数法石灰饱和系数法和和鲍格法鲍格法。先列出有关摩尔质量的比值：先列出有关摩尔质量的比值：C3S中的中的MC3S/MCaO=4.07;C2S中的中的2MCaO/MSiO2=1.87;C4AF中的中的MC4AF/MFe2O3=3.04;C3A中的中的MC3A/MA
14、l2O3=3.04 CaSO4中的中的MCaSO4/MSO3=3.04 MAl2O3/MFe2O3=0.64 =2.8KHSc C3S=4.07（Cs-1.87Sc）=4.07Cs-7.6Sc （3）KH=（CaO 1.65 Al2O3 0.35 Fe2O3）/2.8SiO2 CaO 1.65 Al2O3 0.35 Fe2O3=2.8KH SiO2C2S中的中的2MCaO/MSiO2=1.87C3S中的中的MC3S/MCaO=4.07C2S=8.6（1-KH）SiO2 （6）C3S=3.8（3KH-2）SiO2 C2S=8.6（1-KH）SiO2 C4AF=3.04 Fe2O3 C3A=2.6
15、5（Al2O3-0.64 Fe2O3）CaSO4=1.7SO3以以C3S、C2S、C3A、C4AF、CaSO4以及以及CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3分别代表熟料中各矿物和氧化物的百分分别代表熟料中各矿物和氧化物的百分含量，则四种矿物和硫酸钙的化学成分百分数可列成下表。含量，则四种矿物和硫酸钙的化学成分百分数可列成下表。硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算，是假设熟料平衡冷却，硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算，是假设熟料平衡冷却，并生成并生成C3S、C2S、C3A和和C4AF四种纯矿物，其计算结果与熟四种纯矿物，其计算结果与熟 料真实矿物组成并不完全一致，有时甚至相差很大。料真实矿物组成并
16、不完全一致，有时甚至相差很大。尽管计算的矿物组成与实测值有一定差异，但它能基本尽管计算的矿物组成与实测值有一定差异，但它能基本 上说明对熟料燃烧和性能的影响。当设计某一矿物组成水泥上说明对熟料燃烧和性能的影响。当设计某一矿物组成水泥 熟料时，利用理论计算生料组成是唯一可行的方法，因此，熟料时，利用理论计算生料组成是唯一可行的方法，因此，在水泥工业中应用广泛。在水泥工业中应用广泛。熟料组成的选择，一般应该根据水泥品种、原料、燃料熟料组成的选择，一般应该根据水泥品种、原料、燃料 的品质、生料制备、生料的易烧性与熟料煅烧工艺等进行综合的品质、生料制备、生料的易烧性与熟料煅烧工艺等进行综合 考虑，以达
17、到保证水泥质量、提高产量、降低消耗和设备长期考虑，以达到保证水泥质量、提高产量、降低消耗和设备长期 安全运转的目的。安全运转的目的。硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒化高炉矿渣硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（即国适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（即国 外通称的外通称的波特兰水泥波特兰水泥）硅酸盐水泥硅酸盐水泥型硅酸盐水泥（P.）（混合材料掺量5）（不掺加混合材料）型硅酸盐水泥（P.）硅酸盐水泥强度等级 普通型：42.5 52.5 62.5 早强型：42.5R 52.5R 62.5R 注：“R”表示早强型
18、P、P硅酸盐水泥生产所采用的原料是：石灰石、粘土以及硅酸盐水泥生产所采用的原料是：石灰石、粘土以及 校正原料。而原料的化学成分与工艺性能，往往对熟料组成校正原料。而原料的化学成分与工艺性能，往往对熟料组成 的选择有很大影响。在一般情况下，为了简化工艺流程，便的选择有很大影响。在一般情况下，为了简化工艺流程，便 于生产控制，即使熟料组成略为偏离理想要求，也仍然应采于生产控制，即使熟料组成略为偏离理想要求，也仍然应采 用两种或三种原料的配料方案，除非这种配料不能保证正常用两种或三种原料的配料方案，除非这种配料不能保证正常 生产时，才考虑更换某种原料或掺加另一种校正原料。为此，生产时，才考虑更换某种
19、原料或掺加另一种校正原料。为此，必须进行全面的必须进行全面的技术经济分析技术经济分析。用煤作燃料时，用煤作燃料时，煤的灰分煤的灰分将大部分或全部掺入熟料中。将大部分或全部掺入熟料中。据统计，由于煤灰的掺入，将使熟料饱和系数降低据统计，由于煤灰的掺入，将使熟料饱和系数降低0.040.16；硅率降低硅率降低0.050.20；铝率提高；铝率提高0.050.30。v 生料均匀性好，生料均匀性好，KH可高些可高些;v 若生料成分波动大：若生料成分波动大：对回转窑而言，其熟料对回转窑而言，其熟料KH应适当降低；应适当降低；对立窑而言，由于低对立窑而言，由于低KH易引起立窑结大块，易引起立窑结大块，为了保证
20、立窑正常燃烧，宜采用高为了保证立窑正常燃烧，宜采用高KH低低SM方案。方案。v 若生料粒度粗，由于化学反应难以进行完全，若生料粒度粗，由于化学反应难以进行完全，KH 也应适当降低也应适当降低。水泥生料的易烧性可用如下两种表达方式：水泥生料的易烧性可用如下两种表达方式：第一种方式：在某一已知温度下测量经规定时间后的第一种方式：在某一已知温度下测量经规定时间后的f-CaO，f-CaO的降低数值与易烧性的改善相对应；的降低数值与易烧性的改善相对应；测量规定温度下达到测量规定温度下达到f-CaO2.0的时间（的时间（t），），t的减少的减少 数值与易烧性的改善相对应。数值与易烧性的改善相对应。所谓所谓
21、“实用易烧性实用易烧性”即是在即是在1350恒温下，在回转窑内燃烧恒温下，在回转窑内燃烧 生料达到生料达到CaO2所需的时间。所需的时间。影响生料易烧性的主要因素：影响生料易烧性的主要因素：.配料：根据水泥熟料成分的要求，将各种原料配料：根据水泥熟料成分的要求，将各种原料按比例配合，以制得符合熟料要求的生料按比例配合，以制得符合熟料要求的生料.配料计算：根据设计熟料成分以及所用原料的配料计算：根据设计熟料成分以及所用原料的化学组成，进行每一种化学组成，进行每一种原料用量原料用量的计算，（求出的计算，（求出符合要求的熟料组成的原料配合比）符合要求的熟料组成的原料配合比）.配料计算的依据配料计算的
22、依据 物料平衡物料平衡 反应物的量等于生反应物的量等于生成物的量成物的量物料随温度升高的一些变化：物料随温度升高的一些变化：物理水：物理水：H2O（液）（液）H2O（气）（气）粘土中结晶水：高岭石（粘土中结晶水：高岭石（2SiO2Al2O32H2O）有机物：有机物：CO2碳酸盐：碳酸盐：CaCO3 CaO+CO2物料处于不同状态物料处于不同状态.配料计算基准配料计算基准:基准？基准？过程中有水分、过程中有水分、CO2等逸出等逸出.配料计算的方法与步骤配料计算的方法与步骤（1）方法：代数法、图解法、尝试误差法、矿物）方法：代数法、图解法、尝试误差法、矿物 组成法、最小二乘法组成法、最小二乘法 人工计算比较繁琐，且不够精确，尤其是当所用人工计算比较繁琐，且不够精确，尤其是当所用原料的各类较多时原料的各类较多时 随着计算机及各种应用软件的普及，用计算机进随着计算机及各种应用软件的普及，用计算机进行配料已解决了繁琐的人工计算问题行配料已解决了繁琐的人工计算问题 0.1 0.165.131/0.5313=122.612216.158/0.7025=232.814/0.4827=5.829 5.81.772/0.7025=2.522 2.60.157/0.4827=0.3250.3 2
