水泥熟料组成及特性.ppt

第四节 水泥熟料组成及特性 熟料矿物：熟料矿物中，氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁不是以单独的氧化物存在，而是经高温煅烧后，以两种或两种以上氧化物反应生成的多种矿物集合体，其结晶细小，通常为30-60um。 硅酸盐水泥熟料中主要形成四种矿物： 硅酸三钙：3 CaO. SiO2； 硅酸二钙：2 CaO. SiO2； 铝酸三钙：3CaO.Al2O3； 铁铝酸四钙：4 CaO.Al2O3. Fe2O3。 另外，还有少量的游离氧化钙（f- CaO）、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物以及玻璃体等。 以上四种主要矿物约占95%，其中硅酸钙约占75%，合称为硅酸盐矿物；铝酸三钙和铁铝酸四钙占22%左右，称为熔剂矿物。 微量元素的影响 （一）MgO 熟料中含少量MgO，有以下作用： 1、增加液相量。 2、降低熟料熔融温度。 3、改善水泥色泽。 4、过多的MgO会影响水泥安定性。 一般熟料中的MgO含量在2-3%以下。 （二）碱 碱在熟料中有以下作用： 1、微量碱可以降低烧成温度，增加液相量。 2、过多碱使CaO难以吸收，不利于烧成。 3、碱含量过高会降低水泥强度，使凝结时间不正常。 4、硬化水泥表面起白霜，易开裂，产生碱集料反应。 5、生料碱含量过高，在干法生产中，易结皮堵塞。 微量元素的影响 （三）SO3 在熟料中含有的SO3有以下作用： 1、降低液相粘度，增加液相量，有利于C3S的形成。 2、降低熟料的烧成温度。 3、降低水泥的凝结速度，延长凝结时间。 4、过量的SO3会影响水泥的安定性。 （四）TiO2 在熟料中含有少量TiO2（0.5-1.0%）可以提高强度，过量则会降低熟料强度，故一般熟料中的TiO2不超过0.3%。 （五）P2O5（五氧化二磷） 在熟料中含有0.1-0.3%的P2O5可以提高强度，过多则会加速C3S分解，产生二次f-CaO，降低强度。 C2S以β-C2S的形式存在。其结构特征可概括如下： β-C2S结构具有热力学不稳定性； β-C2S结构中的钙离子具有较高活性； β-C2S结构中，杂质和稳定剂的存在提高了其结构活性； β-C2S结构中没有大的“空穴”，水化速度较慢。 第二部分 熟料的率值 水泥熟料是一种多矿物集合体，主要是由四种主要矿物组成。故在生产控制中，不仅要控制各氧化物的含量，还应控制各氧化物之间的比例即率值。 常用的率值有： 石灰饱和系数（KH）、硅率（SM或n）、铝率或铁率（IM或p）、碱度（N）。其他还有水硬率（HM）等。 一、石灰饱和系数 石灰饱和系数KH：表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。 KH= 考虑到熟料中还有游离氧化钙、游离氧化硅与石膏，故应将上式改为： KH= 当KH=1.0时，形成的熟料矿物为C3S、C3A、C4AF，而无C2S； 当KH=0.66时，形成的熟料矿物为C2S、C3A、C4AF，而无C3S。 为使熟料顺利形成，不致因游离石灰而影响熟料质量，干法预分解窑的KH值一般在0.87-0.93之间。 KH值对熟料质量和煅烧的影响 在生产中，适当提高KH值，可以改善熟料强度，提高熟料的质量。 KH值过高，则会使需要的煅烧温度升高，保温时间过长，耐火砖寿命减短，同时易产生f-CaO，降低熟料煅烧的产量和质量； KH值过低，虽然煅烧温度降低，升温速度加快，但熟料中硅酸盐矿物含量尤其是C3S降低，不仅煅烧时易结大块，同时也会使熟料易粉化，熟料的强度降低，同样也不可取。 熟料的粉化： 熟料的粉化是指当熟料中二氧化硅过多，冷却速度慢时，熟料中的C2S在500-600℃会由β-C2S转变为γ-C2S，其密度由3.24减小到2.97，体积膨胀约11%，而使熟料胀裂崩溃，这就是熟料的粉化。熟料粉化后生成的γ-C2S几乎没有强度，因而严重影响熟料的质量。 二、硅酸率 简称硅率，用SM或n表示。 它表示熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物之比。 通常情况下，干法预分解窑硅酸盐水泥熟料中的n值一般为2.3-2.7。 若熟料中硅率过高时，则煅烧时由于液相量显著减少，熟料煅烧困难，特别是当氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。粉化后的熟料强度低，严重影响熟料的质量。 当硅率低时，则熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等现