硅酸盐水泥熟料工艺技术课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第二章 硅酸盐水泥熟料,定义：,是一种由主要含CaO、SiO,2,、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,的原料按适当配比，磨成细粉，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。,中华人民共和国建材行业标准硅酸盐水泥熟料：JC/T8531999,熟料质量,化学成分,熟料率值,水泥质量,矿物组成,岩相结构,水泥生产,中心环节,第二章 硅酸盐水泥熟料定义：是一种由主要含CaO、Si,1,硅酸盐水泥熟料的化学成分,化学成分,CaO,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,含量(),6267,2024,47,2.56.0,含约5的少量其它氧化物：,MgO、SO,3,、TiO,2,、P,2,O,5,、K,2,O和Na,2,O,水泥品种不同、原料成分不同、工艺过程不同，熟料化学成分有所不同。,熟料化学成分必须合适，在相图中硅酸盐水泥熟料的范围内，否则生成其它矿物组成，如无水硬性的C,2,AS，闪凝的C,12,A,7,。,硅酸盐水泥熟料的化学成分化学成分CaOSiO2Al2O3Fe,2,第一节 熟料的矿物组成,不是以单独的氧化物存在，而是经高温煅烧后，以两种或两种以上的氧化物反应生成的,多种矿物集合体,。,水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小(30 60 m)的人造岩石。,第一节 熟料的矿物组成不是以单独的氧化物存在，而是经高,3,四种主要矿物,名称,化学式,简式,种类,含量(),硅酸三钙,3CaO,SiO,2,C,3,S,硅酸盐矿物,75,50,硅酸二钙,2CaO,SiO,2,C,2,S,20,铝酸三钙,3CaO,Al,2,O,3,C,3,A,熔剂,矿物,22,8,铁相固溶体,(铁铝酸四钙),4CaO,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,C,4,AF,15,还有少量的,游离氧化钙(fCaO)、方镁石(结晶氧化镁)、含碱矿物以及玻璃体等。,一、熟料的矿物组成,四种主要矿物名称化学式简式种类含量()硅酸三钙3CaO,4,硅酸盐矿物,C,3,S,C,4,AF,C,2,S,C,3,A,含碱化合物,玻璃体,方镁石,fCaO,熔剂矿物,中间相,硅酸盐矿物C3SC4AFC2SC3A含碱化合物玻璃体方镁石f,5,在硅酸盐水泥熟料中，矿物不是以纯的形式存在，总含有少量的其它氧化物形成固溶体。,C,3,S：阿利特(Alite)，A矿,C,2,S：贝利特(Belite)，B矿,C,4,AF：才利特(Celite)，C矿,填充在阿利特、贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体和含碱化合物等统称为,中间相,。,中间相,在熟料煅烧过程中，开始熔融成,液相,；冷却时，,部分液相结晶，部分液相来不及结晶而凝结成玻璃体。,玻璃体的主要成分为,Al,2,O,3,、,Fe,2,O,3,、CaO，也有少量的MgO和碱。,在硅酸盐水泥熟料中，矿物不是以纯的形式存在，总含有少量的其它,6,1.熟料矿物的晶体结构和岩相结构,二、四种主要的熟料矿物,1.熟料矿物的晶体结构和岩相结构二、四种主要的熟料矿物,7,矿物名称,密度(g/cm,3,),晶型和晶形,偏光镜观察,(正交偏光镜观察),反光镜观察,C,3,S,纯,3.13,三斜晶系T型,六角形棱柱形,A矿,3.14,3.25,单斜晶系M型,六方片状板状,三方晶系R型,透明无色,(灰色干涉色),黑色多角形颗粒,(六角形棱柱形),有时呈环带结构,C,2,S,纯,3.28,单斜晶系,棱柱状或板状,无色,(黄色干涉色),B矿,C,3,A,纯,3.04,等轴晶系,透明无色,工业,熟料中,立方晶系,斜方晶系,C,4,AF,C矿,3.77,斜方晶系,棱柱状圆粒状,浅褐到深褐的,多色性,反射弱,白(浅)色中间相,型,圆粒状不规则状,黑白双晶条纹,圆形颗粒,反射强,黑(深)色中间相,矿物名称密度(g/cm3)晶型和晶形偏光镜观察反光镜观察C3,8,正常煅烧熟料（反光）,六方板状的A矿（反光）,正常煅烧熟料（反光）六方板状的A矿（反光）,9,熟料煅烧过程中，先固相反应生成贝利特，其边棱再熔进液相，尚未溶进液相的贝利特以,它形产生,，多为,圆粒状,。,慢冷时，液相中过多的贝利特在降温过程中会析晶出来，以,自形产生,，故有时也出现其它,不规则形状,。,工艺条件正常的熟料中贝利特有,交叉双晶条纹,，,在烧成温度低且冷却缓慢的熟料中，有,平行双晶条纹,。,C,3,A,快冷,呈点滴状，,慢冷,呈矩形或柱状。,2.煅烧对熟料矿物岩相结构的影响,熟料煅烧过程中，先固相反应生成贝利特，其边棱再熔进液相，尚未,10,类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）,慢冷排列整齐,细粒状二次析晶B矿（反光）,类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）慢冷排列整齐,11,低温慢冷,类圆形具有平行晶纹B矿（反光）,类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）,低温慢冷类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）,12,快冷 点滴状C,3,A（反光）,慢冷 带棱角片状C,3,A（反光）,快冷 点滴状C3A（反光）慢冷 带棱角片状C3A（反光）,13,慢冷 棱柱状C,4,AF（反光）,慢冷 棱柱状C4AF（反光）,14,矿物名称,生成条件,水化,特性,C,3,S,C,2,S+CaO,液相,C,3,S,C,3,S+H,2,O,C-S-H,+CH,水化较快,水化热较高,早强高,强度增长快,28天达7080,28天或1年强度最高；抗水性较差,C,2,S,CaO+SiO,2,C,2,S,C,2,S+H,2,O,C-S-H,+CH,水化较慢,水化热较小,早强低,28天水化20,28天后强度增长较快,1年强度赶上,C,3,S,；抗水性较好,C,3,A,CaO+Al,2,O,3,CA,C,12,A,7,C,3,A,水化(硫)铝酸钙,水化迅速,水化热高,凝结硬化快,强度3天大部分发挥,早强高,以后几乎不增长;干缩变形大,抗硫酸盐性能差,C,4,AF,CF,C,2,F,C,4,AF,水化(硫)铁酸钙,水化:,C,3,A,C,4,AF,C,3,S,早强类似,C,3,A,，后强不断增长，类似,C,2,S,；抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好,3.熟料矿物的生成、水化和特性,矿物名称生成条件水化特性C3SC2S+CaO 液相 C3SC,15,三、游离氧化钙和方镁石,物质,fCaO,方镁石,晶型和晶形,立方晶系,等轴晶系,立方体八面体,偏光镜观察,无色圆形颗粒,很难看到,反光镜观察,蒸馏水浸蚀后呈彩虹色,多角形,粉红色有黑边,形成原因,配料不当,生料过粗,煅烧不良，,没有被吸收,生料中MgO含量高,水化很慢,CaO+H,2,O=Ca(OH),2,体积膨胀97.9,水化更慢,MgO+H,2,O=Mg(OH),2,体积膨胀148,对熟料,性能影响,安定性不良:变形,开裂,破坏,安定性不良:变形,开裂,破坏,含量控制指标,水泥中MgO,5.0%,压蒸安定性合格允许到6.0,水化,立窑熟料,2.5,回转窑熟料,1.5,三、游离氧化钙和方镁石物质fCaO方镁石晶型和晶形立方晶系等,16,类圆形fCaO（反光）,成堆方镁石（反光）,类圆形fCaO（反光）成堆方镁石（反光）,17,MgO存在形式对其水化的影响,玻 璃 体：活性高，水化快,固 溶 体：几个月1年水化,方镁石晶体:几年才水化,fCaO形态对其水化的影响,立窑fCaO含量允许高些，因为一部分fCaO是没有经过高温死烧的(,生烧,)，水化速度较快，对安定性影响不严重。,回转窑fCaO含量控制更严，因为是,死烧,的fCaO，结构比较致密，通常要在3天后才水化。,MgO存在形式对其水化的影响fCaO形态对其水化的影响,18,化学成分,矿物组成,熟料煅烧,熟料性能,化学成分,矿物组成,煅烧,性能,CaO,62%,过低,C,2,S过多,煅烧容易,水化热低,后强高,抗水性好;,增加,型C,2,S,型C,2,S，粉化,67%,过高,几乎无C,2,S,或fCaO增多,要求温度高,水化热高,早强高,28天强度高，抗水性差，,影响1年后强度,强度下降，安定性不良,Al,2,O,3,太少,C,3,A少,粘度小,烧结范围窄,易结大块,水化慢，水化热低,太高,C,3,A多,粘度大，不利于C,3,S形成,要求温度高,快硬早强,水化热高，凝结非常迅速难以控制;干缩变形大,抗硫酸盐性能差,Fe,2,O,3,太少,C,4,AF少,太高,C,4,AF多,粘度小，易结大块,抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好,化学成分矿物组成熟料煅烧熟料性能化学成分矿物组成煅烧性能Ca,19,第二节 熟料的率值,在水泥生产控制中，不仅要控制熟料中各氧化物的含量，还要控制各氧化物之间的比例,率值,。,率值既可方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系，又可明确地表示对水泥熟料煅烧和性能的影响。,一、三率值的物理意义与计算式,第二节 熟料的率值在水泥生产控制中，不仅要控制熟料中各,20,1.水硬率,1868年德国人W.Michaelis提出,物理意义：熟料适宜石灰含量的一个系数，是熟料中氧化钙,与酸性氧化物之和的质量百分数的比值。,计算式：,因为：,当酸性氧化物总和不变，而比例变动时，所需CaO的量改变。,所以：,控制相同的水硬率，不能保证同样的矿物组成，对熟料质量,和煅烧不利。,要同时控制各酸性氧化物之间的比例。,1.水硬率1868年德国人W.Michaelis提出物理意,21,库尔 提出熟料中酸性氧化物之间关系的率值,2.硅率(硅酸率),物理意义：熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，,也表示了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。,计算式：,库尔 提出熟料中酸性氧化物之间关系的率值2.硅率(硅酸率,22,3.铝率(铁率，铝氧率),物理意义：熟料中氧化铝与氧化铁含量的质量比，也表示了,熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。,计算式：,铝率高低，在一定程度上反映了熟料煅烧过程中高温液相的粘度。,3.铝率(铁率，铝氧率)物理意义：熟料中氧化铝与氧化铁含量,23,二、石灰饱和系数,水硬率：,熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值。,斯波恩石灰最大限量：,熟料中主要酸性氧化物理论上反应生成熟料矿物所需要的石灰最高含量。,古特曼与杰耳石灰理论极限含量:,酸性氧化物形成碱性最高的矿物为C,3,S、C,3,A和C,4,AF。,意义不明确,首先理论计算,CaO=,2.8SiO,2,+1.65Al,2,O,3,+0.35Fe,2,O,3,生成C,3,S、C,2,A、C,2,F石灰标准值,二、石灰饱和系数水硬率：熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百,24,李和派克认为虽然生成C,3,S、C,3,A、C,4,AF，但要按相图研究非平衡冷却条件石灰饱和系数,斯波恩修正石灰标准值,李和派克认为虽然生成C3S、C3A、C4AF，但要按相图,25,金德和容克认为Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,最终被CaO饱和，SiO,2,不完全被CaO饱和生成C,3,S，有部分C,2,S，否则出现fCaO。,CaO=KH2.8SiO,2,+1.65Al,2,O,3,+0.35Fe,2,O,3,修正,石灰饱和系数,计算式：,物理意义：熟料中全部SiO,2,生成硅酸钙(C,2,S和C,3,S)所需的CaO含量,与全部SiO,2,生成C,3,S所需CaO最大含量的比值，,也表示熟料中SiO,2,被CaO饱和形成C,3,S的程度。,金德和容克认为Al2O3、Fe2O3最终被CaO饱和，S,26,考虑到熟料中还有fCaO、f