熟料煅烧液相量与温度

熟料煅烧液相量与温度

熟料的烧结在很大程度上取决于液相含量及其物理化学性质。因此，控制液相出现的温度、液相量、液相粘度、液相表面张力和氧化钙、硅酸二钙溶于液相的速率，并努力改善它们的性质至关重要。1．最低共熔温度

最低共熔温

系统最低共熔温

系统度（C）度（C）C3S-C2S-C3A1455GS-C2S-C3A - C4AF1338 C3S-C2S-C3A -Na 2O1430C3S-C2S-C3A -Na 2O -Fe 2O31315 C3S-C2S-C3A -MgO1375C3S-C2S-C3A -Fe 2O3 -MgO1300 C3S-C2S-C3A-Na2O-MgO1365C3S-C2S-C3A-Na 2O-MgO -Fe 2O31280

表1 一些系统的量低共熔温度

液相出现的温度决定于物料在加热过程中的最低共熔温度。而最低共熔温度决定于系统组分的性质与数目。表1 列出了一些系统的最低共熔温度。

由表1 可知，系统组分数目越多，其最低共熔温度越低，即液相初始出现的温度越低。硅酸盐水泥熟料由于含有氧化镁、氧化钠、氧化钾、硫矸、氧化钛、氧化磷等次要氧化物，因此，其最低共熔温度约为1280C左右，适量的矿化剂与其他微量元素等降低最低共熔温度，使熟料烧结时的液相提前出现。如参加矿化剂后最低共熔温度约1250C，即1250C开始出现液相。

2．液相量

如前所述，熟料的烧结必须要有一定数量的液相。液相是硅酸三钙形成的必要条件，适宜的液相量有利于GS形成，并保证熟料的质量。液相量太少，不利于C3S形成，反之，过多的液相易使熟料结大

块，给煅烧操作带来困难。

液相量与组分的性质、含量及熟料烧结温度等有关。因此，不同的生料成分与煅烧温度等对液相量有很大影响。一般水泥熟料烧成阶段的液相量大约为20%- 30%

(1) 液相量与煅烧温度、组分含量有关，根据硅酸盐物理化学原理，不同温度下形成的液相量可按下式计算：

①煅烧温度为1338 C时：

IM(P) >1.38 L=6.1F(6.1)

IM(P) <1.38 L=8.2A-5.22F(6.2)

②煅烧温度为1400C和1450C时：

1400C L=2.95A+2.5F+M+R(6.3)

1500C L=3.0A+2.2F+M+R(6.4)

式中L――液相量(％);

F――熟料中Fe2O的含量(％);

A――熟料中Al 203的含量(％);

M RMgO及(Na z O+KO)的含量(％)。

(2) 液相量随熟料中铝率而变化，一般硅酸盐水泥在煅烧阶段的液相量随铝率和温度的变化情况见表2所示。

生产中，应合理设计熟料化学成分与率值，控制煅烧温度在一个适当的范围内。这个范围大体上是出现烧结所必需的最少的液相量时的温度到出

现结大块时的温度之间，即通常所说的烧结范围。就硅酸盐水泥而言，烧结范围约150C左右。当系统液相量随温度升高而缓慢增加，其烧结范围就较宽；反之，其烧结范围就窄。例如，硅酸盐水泥中含铁量较低，该系统的烧结范围就较宽；若含铁量较高，其烧结范围就较窄。过窄的烧结范围对煅烧操作的控制是不利的。

表2 熟料中液相量随铝率和温度的变化情况

温度(°C)

2.0IM（P）=Al 2Q3/Fe 2Q3

1.250.64

133818.321.10

140024.323.622.4

145024.824.022.9

3．液相粘度

液相粘度对硅酸三钙的形成影响较大。粘度小，液相中质点的扩散速度增加，有利于硅酸三钙的形成。而液相的粘度又随温度与组成( 包括少量氧化物) 而变化。提高温度，液相内部质点动能增加，削弱了相互间作用力，因而降低了液相粘度。

改变液相组成时，随着液相中离子状态和相互作用的变化液相粘

度相应发生改变。由于Al'+离子半径为0.057卩m Fe3+离子半径为0.067卩m因而Al3+趋向于构成紧密堆积的四面体并与4个0+离子配位，价键较强，粘滞流动中不易断裂，从而粘度高。Fe3+趋向于构成

疏松的八面体以六配位存在，其价键较弱，粘滞流动中易于断裂，因而粘度较低。故提高铝率时，液相粘度增大，而降低铝率则液相粘度减少。MgO SO的存在可使液相粘度降低。而碱的作用与其形态、性质有关，NaO K2O 使液相粘度增大，而NaSQ或&SQ则使液相粘度降低。此外，引入适量的

微量组分如氟化物，特别是石膏、萤石这类复合组分可降低液相粘度，但微量组分间的含量配合不当或加入量过多

反而使液相变稠，不利于熟料烧结

4．液相的表面张力

液相的表面张力愈小，愈易润湿固相物质或熟料颗粒，有利于固液反应，促进C3S 的形成。液相的表面张力与液相温度、组成和结构有关。液相表面张力随温度的升高而降低。液相中有镁、碱、硫等物质存在时，可降低液相的表面张力，从而促进熟料烧结。5．氧化钙和硅酸二钙溶于液相的速率

C 3S的形成过程也可以视为CaO和C2S在液相中的溶解过程。CaO 和C2S 的溶解速率大，C3S 的成核与发育越快。因此，要加速C3S 的形成实际上就是提高CaO与GS的溶解速率，而这个速率大小受CaO颗粒大小和液相粘度所控制。表3为实验室条件下，不同粒径CaO在不同温度下完全溶于液相所需的时间。

表3 CaO 溶于液相所需的时间(min )

温度（c ）

0.1粒径(mm)

0.050.0250.001

134011.5592512

1375281464 140015 5.53 1.5

14505 2.310.5 1500 1.8 1.7