水泥生产工艺计算手册

水泥生产工艺计算手册

水泥质量主要取决于水泥熟料质量。优质熟料应具有合适的化学成分和矿物组成且岩相结构优良。表1-1列出各氧化物和水泥熟料矿物组成的缩写符号，人们通过各氧化物成分计算其潜在的矿物组成、率值和其他质量系数。

整理，找出个参数之间的内在规律，反过来再为生产服务。数理统计方法在本章第六节介绍。

第一节熟料矿物组成

水泥熟料是一种有多矿物组成的结晶细小的人造岩石。不同系列的水泥熟料其主要矿物组成不同。见表1-2

分计算。目前工矿企业广泛采用化学成分来计算熟料矿物组成。

一、由已知化学成分及率值计算矿物组成（表1-30）

二、特种水泥熟料的矿物组成

传统的硅酸盐水泥在建筑工程中占主要地位，为满足特殊工程需要，发展特种水泥，其矿物组成也有所不同，下面着重介绍一下几种：

1、高铝水泥

高铝水泥熟料以铝酸盐为主，主要矿物为铝酸一钙、二铝酸一钙、钙铝黄长石C2AS、钙钛石CT和镁尖晶石等。其矿物组成计算见表1-5

硫铝酸盐快硬水泥熟料，以无水硫铝酸钙C4A3SO3和β型C2S为主要矿物，还有少量的钙钛矿和铁相等。其矿物组成计算公式见表1-6

氟铝酸钙型快硬水泥熟料，以氟酸钙C11A7.CaF2为主要矿物，还有少量的硅酸钙和铁相等。有两种类型，矿物组成计算式见表1-7：

膨胀水泥熟料主要含C4A3SO3（3CaO.3Al2O3.CaSO4）,另外还含有C3S、C2S、C4AF及

无水石膏等。其矿物组成计算式见表1-8。

道路水泥熟料以硅酸盐矿物为主，严格控制铝酸盐相和铁相含量适当提高C3S含量，求得较好的耐磨性和较好的干缩性。《水泥》1997第五期介绍，在道路水泥中铁相不是C4AF，而是C4AF-C6A2F固溶体。其矿物组成计算式见表1-9

油井水泥主要用来胶结油井、气井能够的井壁和套管。随着井深的增大，井底温度和压力相应升高。水泥厂生产不同级别和类型的油井水泥时，选择合适的熟料矿物组成，以适应不同井深要求。其矿物组成计算式见表1-10。

中热水泥、低热矿渣水泥适用于要求水化热较低的大坝和答题及混凝土工程所用的水泥。抗硫酸盐硅酸盐水泥适用于一般受硫酸盐寝室的海港、水利、地下、隧涵、引水、道路和桥梁基础等工程。其孰料矿物组成见表1-11公式计算:

第二节熟料率值

孰料率值是熟料中各种氧化物含量的相互比例，也是质量控制和配料计算的主要指标。我国用饱和比KH、硅酸率n(SM)和铝氧率P(AM)表示率值，国际上常用率值还有石灰饱和率LSF等。对其他系列水泥熟料，如铝酸盐水泥熟料的碱度系数Am、高铝水泥熟料的铝硅比As、硫铝酸盐系列熟料的碱度系数Cm和铝硫比Pso3等等。各率值合理选择范围间第二章表2-4、表2-5。

一、石灰饱和系数

石灰饱和系数KH简称饱和比。它表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。生产中用KH和KHˉ分别表示不扣和扣除游离石灰石时熟料饱和比。生料饱和比按表1-12中不扣f.C的算式计算。

表1-12 计算KH

硅酸率n(SM)表示水泥熟料中SiO2与Al2O3、Fe2O3之和的比值，还表示水泥熟料中硅酸盐矿物和熔剂矿物之间的比例。

铝氧率P（AM）表示水泥熟料中Al2O3和Fe2O3含量比值，也表示C3A和C4AF矿物含量比例。计算铝氧率见表1-14。

石灰饱和率LSF为熟料中石灰实际含量与全部酸性组分需要结合的CaO含量之比。英国标准中LSF指成品水泥。计算石灰饱和率见表1-15

铝酸盐碱度系数Am，指熟料中形成CA和CA2时的CaO量与熟料中铝酸钙全部形成CA时，所需CaO的值。当Am=1时，孰料中Al2O3除生成C2AS和C2A外，余下全部化合成CA，不存在CA2；当Am=0.5时，孰料中形成CA2而不存在CA。Am是高铝水泥确定配料一个主要依据，为了得到含一定量的CA高铝水泥，必须控制水泥熟料中CA/CA2的比例，用回转窑烧结法生产时，一般CA/CA2=1.14，Am约在0.75左右。

C-1.87S-0.70（F+T）

Am= （1-1）

0.55（A-1.70S-2.53M）

式中Am—铝酸盐碱度系数，我国生产的高铝水泥，

Am下限值一般为0.5左右，上限值为0.8~0.9。

铝硅比系数As也是高铝水泥熟料配料的率值之一。它表示熟料中Al2O3和SiO2的比值（1-2）

A

As=

S

硫铝酸盐碱度系数Cm和铝硫比Ps，它们均是硫铝酸盐型快硬水泥熟料的主要控制率值。

C-0.70（SO3+F+T）

Cm=

（1-3）

1.87S+0.55A

A

Pso3= (1-4)

S

式中Cm—碱度系数，一般控制在0.9~1.0；

Pso3—铝硫比，一般控制在3.5~4.0。

八、碱的硫酸盐饱和度

硫酸盐饱和度SG，表示熟料中SO3的含量与按碱含量计算的全部生成柳酸

碱所需SO3含量的比值。干法生产和利用工业废渣作为原料配料组分时，要注

意硫碱平衡。SG过低液相黏度大，SG过高易产生飞砂料。水泥厂应重视原料、

燃料带入的硫量，控制SG在40%-70%之间。

SO3

SG= %

（1-5）

1.292Na2O+0.85K2O

式中SG—熟料中硫酸盐饱和度，%

九、开发利用工业废渣或尾矿时熟料率值

化工或冶金企业的工业废渣或尾矿中，所含金属氧化物如MnO、BaO、SrO、Cr2O3等，它们在熟料中煅烧起矿化、固溶作用。少量掺入再计算熟料率值时通常不计入金属氧化物影响，但它们在熟料中含量高时，需调整熟料率值得算式。《水泥工程》1999年第5期上介绍利用含锰原料生产水泥熟料时的率值，矿物组成计算式（表1-16）,摘录如下供参考。