第二节 熟料的率值
率值公式推导
第二节熟料的率值及熟料矿物组成的计算n目前中国水泥生产中普遍采用的率值为石灰饱和系数KH，硅率SM，和铝率IMn一、石灰饱和系数KHn（一）石灰饱和系数KH的含义n水泥熟料中所有氧化硅反应生成硅酸盐矿物（C3S+C2S）所需的氧化钙的量与所有氧化硅反应后全部形成C3S所需的氧化钙的量的比值。
n也就是说，石灰饱和系数是水泥熟料中氧化硅被氧化钙饱和成C3S的程度。
n所以，石灰饱和系数是一个具有明确物理意义的参数。
n从理论上讲，石灰饱和系数KH值越大，熟料中C3S矿物越多；反之，石灰饱和系数越小，熟料中C3S矿物就越少。
（二）石灰饱和系数KH的公式推导n假设：熟料体系中酸性氧化物形成最高碱性矿物应该是：C3S、C3A、C4AF （计算时C4AF分解为C3A+CF）n则每1%的酸性氧化物反应生成上述最高碱性矿物熟料矿物所需的CaO分别可以计算如下：n C C3S=3 ´ M CaO/M SiO2=3´56.08/60.09=2.8n C C3A=3 ´ M CaO/M Al2O3=3´56.08/101.96=1.65n C CF=M CaO/M Fe2O3=56.08/159.70=0.35n CaO max=2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3n实际情况：并不是所有的酸性氧化物都会按预期目标全部与氧化钙反应生成最高碱度的熟料矿物。
尤其是不可能全部形成C3S，而是会形成一部分C2S，同时残留一部分游离氧化钙。
n于是，定义石灰饱和系数0＜KH＜1，乘于2.8SiO2项之上，便可得实际氧化钙的量应为：CaO=2.8KHSiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3n变换后可得石灰饱和系数的计算公式如下：KH=(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/2.8/SiO2（IM≥0.64）（三）石灰饱和系数KH与熟料矿物组成之间的关系n当KH=1.0时，熟料矿物组成为：C3S、C3A、C4AF，没有C2S。
硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算
硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。
因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。
其结晶细小，一般为30-60μm 。
因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。
它主要有以下四种矿物：硅酸三钙3Ca0.Si02 ，可简写为C3S ；硅酸二钙2Ca0.Si02 ，可简写为C2S ；铝酸三钙3Ca0.A1203 ，可简写为 C 3 A ；铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成C4AF,此外，还有少量游离氧化钙(f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。
通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。
C3A 和C4AF 的理论含量约占22 ％左右。
在水泥熟料锻烧过程中,C3A 和C4AF 以及氧化镁、碱等在1250℃- 1280℃会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。
一•硅酸三钙C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。
其含量通常为50％左右，有时甚至高达60％以上。
纯C3S只有在2065-1250℃温度范围内才稳定。
在2065℃以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250℃以下分解为C2S 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C3S 在室温可呈介稳状态存在。
C3S 有三种晶系七种变型：1070 ℃1060 ℃990 ℃960 ℃920 ℃520 ℃R ←―→ MⅢ ←―→ MⅡ ←―→ MⅠ ←―→～T Ⅲ ←―→ T Ⅱ ←―→ T ⅠR 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。
但有人认为,R 型和M ，型的强度比T 型的高。
在硅酸盐水泥熟料中, C3S 并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液，称为阿利特(Alite ）或 A 矿。
水泥熟料组成及特性
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长安大学公路学院
第四节 水泥熟料组成及特性
③C3A结构特征
结构中的铝离子、钙离子具有较高活性； 结构中存在较大的“空穴”，水化速度快。
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第四节 水泥熟料组成及特性
④C4AF结构特征
C4AF也称才利特或C矿。在透射光下，呈黄 褐色或褐色的晶体，有很高的折射率。其结 构特征为： 高温时形成一种固溶体，在铝原子取代铁 原子时引起晶格稳定性降低。
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大的水化速度。
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第四节 水泥熟料组成及特性
②C2S结构特征
C2S称为贝利特或简称B矿（因为没有纯的C2S ，固溶有MgO，Al2O3，Fe2O3 等） 。 C2S有4种晶型，在2130℃下烧至熔融为α型，1420°C为α′型，温度降至 675℃转变为β型，降到300~400℃转变为γ型。 强度以α型最高，以后随温度降低和晶型转变而降低，到γ型几乎没有强度， 体积膨胀10％，造成熟料粉化。
C4AF---呈棱柱状或圆粒状，反光能力强，在反光镜下呈亮白色，称为白色中间相。
School of Highway, Chang’an University长安大学公路学院来自第四节 水泥熟料组成及特性
①C3S结构特征
C3S称为阿利特或简称A矿（因为没有纯的C3S ，固
溶有MgO，Al2O3，Fe2O3 等）。其晶体断面 为六角形和棱柱形。
熟料率值及配料计算PPT课件
IM=Al2O3/Fe2O3 硅酸盐水泥熟料硅率和铝率的一般控制范围为：
SM：1.7～2.7，IM：0.8～1.7之间。
特种硅酸盐水泥，硅率和铝率的取值会超出上述范围。
如，白色水泥：SM 4.0第，18I页M/共1800页；抗硫酸盐水泥：IM 0.7
18
四、水泥熟料的率值
硅率SM与熟料矿物组成之间的关系
三、化学成分与矿物组成间的关系
• 熟料中的主要矿物均由各主要氧化物经高温煅烧化合而
成，熟料矿物组成取决于化学组成，控制合适的熟料化学成
分是获得优质水泥水泥熟料的中心环节，根据熟料化学成分
也可以推测出熟料中各矿物的相对含量高低。 （1） CaO
• C 形成 C3S、C2S、C3A、C4AF
• C↑
C3S↑，熟料质量↑
• C ↑↑
f-CaO↑,影响安定性,熟料难烧
• C↓
C3S↓，C2S↑，早期强度↓，熟料好烧
• 故在实际生产中， CaO 的含量必须适当，就硅酸盐水泥熟料
而言，一般为 62% ～ 67% 。
第14页/共80页
三、化学成分与矿物组成间的关系
（2） SiO2
S 形成 C3S + C2S
• S↑
C3S↓，C2S↑，早期强度↓
第16页/共80页
三、化学成分与矿物组成间的关系
①、从硅酸盐水泥熟料的化学组成看，CaO的低限大约为 60%。过低会降低胶凝性，易粉化;CaO高限可达67%，此时 要求几乎全部酸性氧化物与CaO反应生成C3A、C4AF和C3S而 甚少C2S。实际生产中一般倾向于CaO含量稍高一些，使熟料 中含有较多的C3S 。 ②、Al2O3和Fe2O3的含量过少时，由于要求较高的煅烧温度， 因而增加煅烧费用，不经济。
第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成
第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。
因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。
其结晶细小，一般为30^-60Icm 。
因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。
它主要有以下四种矿物：硅酸三钙一～3Ca0 ．'3i02 ，可简写为C3S ；硅酸二钙2Ca0 · Si02 ，可简写为C2S ；铝酸三钙3Ca0 · A1203 ，可简写为 C 3 A ；铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF,此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。
通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。
C3-ft 和C,AF 的理论含量约占22 ％左右。
在水泥熟料锻烧过程中,C 3 A 和C,AF 以及氧化镁、碱等在1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。
一• 硅酸三钙C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。
其含量通常为50 ％左右，有时甚至高达60 ％以上。
纯C3S 只有在2065^ 12500C 温度范围内才稳定。
在20650C 以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250 0 C 以下分解为CZS 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C,S 在室温可呈介稳状态存在。
C,S 有三种晶系七种变型：1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 CR ←―― → M Ⅲ←――→ M Ⅱ←――→ M Ⅰ←――→ ～T Ⅲ←――→ T Ⅱ←――→ T ⅠR 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。
关于熟料的率值
关于熟料的率值关于熟料的率值一、石灰饱和系数：KH符号：KHKH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，剩下的与二氧化钙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值与熟料矿物间的关系：1、从理论上讲：KH值高，则C3S较多，C2S较少。
（1）、KH=1，熟料中只有C3S，而无C2S；（2）、KH＞1，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在；2、实际生产中，为使熟料顺利形成，又不产生过多的游离氧化钙，通常KH值控制在0.87~0.96。
KH值越大，C3S含量越高，水泥具有快硬高强的特性；但要求煅烧温度较高，煅烧不充分时，熟料中将含有较多的游离氧化钙，影响熟料的安定性。
KH过低时，水泥熟料强度发展缓慢，早期强度低。
3、其他石灰饱和系数：较常用的是LSFLSF的含义：熟料中CaO含量与全部酸性组分需要结合的CaO含量之比。
一般LSF值高水泥强度也高。
LSF的取值：一般硅酸盐水泥熟料LSF=90~95(sonocc水泥厂目前是0.88-0.89左右)早强型的水泥熟料LSF=95~98二、硅率（又称硅氧率，我国俗称硅酸率）符号：n或SM含义：熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。
反映了熟料中硅酸盐矿物（C3S+C2S）、熔剂矿物（C3A+C4AF）的相对含量。
（一）、SM值与熟料矿物及煅烧之间的关系：一般取值：1.5~3.5。
SM值越高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，对熟料强度有利。
但SM值过高时，熟料较难烧成，煅烧时液相量较少，不易挂窑皮；随SM值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利，但SM值过低，熟料强度低，窑内易结圈，结大块，操作困难。
预分解窑一般为SM=2.4~2.7(sonocc 水泥厂目前是2.0-2.4左右)三、铝率（又称铝氧率或铁率）符号：p或IM含义：表示熟料中Al2O3含量Fe2O3含量之比，反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量。
材料工程技术专业《电子教材(熟料率值设计与计算)》
熟料率值设计及计算电子教材熟料的率值硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数称作率值。
通过率值可以简明了地表示化学成分与矿物组成之间的关系，明确地表示出水泥熟料的性能及其对煅烧的影响。
在一定的工艺条件下，各氧化物的含量和彼此之间的比例关系的系数即率值是水泥生产质量控制的根本要素。
因此，在生产中，国内、外水泥厂都把率值作为控制生产的主要指标。
目前，国、内外所采用的率值有多种，而我国主要采用石灰饱和系数〔KH 〕、硅率〔 n 〕、铝率〔3A3A 来表示〔2〕硅率的数学表达式其含义是：熟料中 SiO2 含量与 Al2O3 、 Fe2O3 之和的比例。
反映了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的相对含量。
〔3〕硅率与熟料矿物及煅烧之间的关系SM 值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，对熟料强度有利，但将给煅烧造成困难；随 SM 值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利，但 SM 值过低，熟料中熔剂性矿物过多，煅烧时易出现结大块、结圈等现象，且熟料强度低，操作困难。
硅酸盐水泥熟料的 n 一般控制在～间。
铝率又称铝氧率或铁率，用表示。
它表示的是水泥熟料中Al2O3 含量与 Fe2O3含量之比。
其计算式为：铝率反映了熟料中C3A 和 C4AF 的相对含量。
熟料中铝率一般控制在～之间。
熟料率值的控制在工厂生产中，为了使熟料顺利烧成，保证熟料的质量，应同时控制 KH 、 n 、gO SO3 f-CaO ∑% 〔质量〕解：=按化学法公式可求得熟料矿物组成：C3S ＝〔3KH － 2 〕 SiO2 ＝〔3 × － 2 〕× ＝ % C3S ＝〔1 － KH 〕 SiO2 ＝〔 1 －〕× ＝ %C3A ＝〔 Al2O3 －〕 - ＝〔－× 〕＝ %C4AF ＝＝× ＝ %【例】某水泥厂的熟料饱和系数 KH 为，试求硅酸三钙占硅酸盐矿物百分比。
解：根据式 C3S ＝〔3KH － 2 〕SiO 2 及式 C2S ＝〔1 － KH 〕SiO 2 得：C3S/C2S ==〔3 × －2 〕/ 〔1 －〕=C3S 占硅酸盐矿物〔 C3S ＋ C2S〕的百分比可计算如下：× 100% = × 100%= / × 100%=%即C3S 占硅酸盐矿物的 % 。
熟料三率值
熟料三率值熟料三率值是指在水泥生产过程中，熟料的透气性、温度和收缩率这三个关键指标的数值。
这些指标对于保证水泥的质量、生产效率和资源利用率至关重要。
在本文中，我们将深入探讨熟料三率值的含义、作用以及如何优化其数值。
1. 熟料三率值的含义熟料是指由粉磨或综合利用一定比例的石灰石烧成的颗粒状物质，是水泥生产过程中的关键原料之一。
熟料的质量直接影响着最终水泥产品的性能和品质。
熟料三率值是对熟料在水泥生产过程中的关键性能进行评估的指标，包括透气性、温度和收缩率。
2. 熟料三率值的作用- 透气性：熟料的透气性指的是其在水泥窑中进行煅烧过程中释放出的热气是否可以顺利通过熟料层进行排出。
透气性差的熟料可能会导致窑内温度过高，影响煅烧效果和热能利用率。
- 温度：熟料的温度是指在水泥窑中进行煅烧过程中熟料的最高温度。
过高或过低的温度都可能对熟料的矿化产物形成和水泥品质产生负面影响。
控制熟料的温度是确保水泥品质的重要因素之一。
- 收缩率：熟料的收缩率是指在煅烧过程中熟料的体积变化。
收缩率大的熟料可能会导致水泥产品在硬化过程中产生较大的收缩变形，对工程施工产生不利影响。
3. 如何优化熟料三率值为了优化熟料的三率值，需要从熟料的原材料选择、生产工艺和熟料配比等方面进行综合考虑：- 原材料选择：选择合适的石灰石原料，考虑其化学成分和物理特性对熟料三率值的影响，尽量避免过高的透气性、温度或收缩率。
- 生产工艺：控制熟料的煅烧温度、煅烧时间和煅烧条件，以确保适当的透气性、温度和收缩率。
- 熟料配比：合理配比石灰石和粘土等原料，调整原料的成分比例，以调控熟料的矿化产物形成和熟料的性能。
4. 我对熟料三率值的观点和理解熟料三率值对于水泥生产过程和水泥产品的质量至关重要。
通过控制熟料的透气性、温度和收缩率，可以实现水泥生产过程的优化，提高煅烧效率，减少生产成本，并确保最终水泥产品的质量。
在水泥生产中，合理评估和优化熟料的三率值，对于提升水泥业的可持续发展和竞争力具有重要意义。
演示文稿-熟料率值设计及计算(2)讲解
w(CaO) 0.7369w(C w(C2 S ) 0.622w(C3 A) 3S) 0.6512 0.4616w(C4 AF) 0.4119w(CaSO4 )
w(SO 3 ) 0.5881w(Ca SO 4 )
完成任务
• 某水泥厂熟料化学成分检验结果如下，请计算出熟料率值 和矿物组成，并分析该熟料的质量及熟料煅烧难易程度
公式 意义 取值 讨论
w(Al2O3 ) p（IM） w(Fe 2 O3 )
C3A 产生的 液相粘度大； C4AF产生的 液相粘度小.
P增大， C3A增多 说明熟料 中C3A、 0.9~1.9 C4AF减少，液相 粘度增加，不利 C4AF的相 于C3S形成，易引 对含量。 起水泥快凝；p过 反映液相 低，液相粘度小， 的性质 对C3S形成有利， （粘度） 易但对煅烧操作 不利，如易结大 块
成分 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O ∑ f-CaO
含量 0.82 21.58 5.00 2.83 66.83 1.81 0.51 0.12 99.50 2.25 /% 项目 KH n 2.8 p 1.8 KHC3S C2S C3A C4AF
数值 0.95
熟料化学成分或率值适用于im064熟料组成的计算与换算熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算1化学法熟料中相应成分的含量2代数法407wfcao307c287s0754wcaf304fwcaso适用于im064熟料组成的计算与换算熟料矿物组成的计算熟料矿物组成的计算熟料组成的计算与换算熟料化学组成矿物组成率值的换算熟料化学组成矿物组成率值的换算1由矿物组成计算各率值af20464wcaf反映率值与熟料矿物组成间的关系265135一般w9598通常取975熟料组成的计算与换算熟料化学组成矿物组成率值的换算熟料化学组成矿物组成率值的换算2由熟料率值计算化学成分3由矿物组成计算化学成分熟料组成的计算与换算熟料化学组成矿物组成率值的换算熟料化学组成矿物组成率值的换算af02098wcaf03286wc07369wcwcaoso05881wca某水泥厂熟料化学成分检验结果如下请计算出熟料率值和矿物组成并分析该熟料的质量及熟料煅烧难易程度成分losssiocaomgofcao含量082215850028366831810510129950225项目khaf数值095281809261301563845860完成任务完成任务熟料的率值组成计换算?率值是表示熟料各氧化物含量和彼此间比例关系的系?率值是主要生产控制指标?常用khnsmpim?据熟料化学组成或率值计算熟料矿物组成?熟料化学组成矿物组成率值间可换算小结小结text
材料工程技术专业《知识点技能点注释(熟料率值设计与计算)》
熟料率值设计与计算知识点注释#熟料的率值#率值是硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数。
通过率值可以简明地表示熟料中化学成分与矿物成分之间的关系，明确地表示出熟料的性能及其对煅烧的影响。
常用的率值有：石灰饱和系数〔KH〕、硅率〔n或SM〕、铝率〔〕。
#石灰饱和系数#表示水泥熟料中的总氧化钙含量扣除饱和酸性氧化物〔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。
表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
#硅率#表示水泥熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3含量之和的比例。
反映了熟料中硅酸盐矿物〔C3SC2S〕、熔剂矿物〔C3AC4AF〕的相对含量。
#铝率#表示水泥熟料中Al2O3含量与Fe2O3含量之比。
反映了熟料中C3A和 C4AF的相对含量。
技能点注释#计算熟料的率值#根据熟料的化学分析结果，套用熟料率值的计算公式，计算熟料率值，包括KH、KH-、n、p。
注意化学成分直接用百分数，不用换算成小数；率值的有效数字：KH小数点后保存两位，n、p小数点后保存1位。
#根据熟料的率值大小判定熟料质量及熟料煅烧难易程度#考虑熟料率值的一般取值范围，判断率值的相对大小；根据熟料的率值与熟料矿物之间的关系，判断熟料矿物的相对含量上下，再根据该矿物的特性，描述熟料的质量；根据熟料率值大小与原料中石灰质原料配比的多少、熔剂矿物的含量大小之间的关系，判定熟料煅烧的难易程度。
#熟料化学组成、矿物组成及率值的计算与换算#水泥厂一般测熟料的化学组成，据此计算熟料的矿物组成和率值。
矿物组成也可以测定用仪器分析出。
熟料的化学组成、矿物组成、率值三者间可以进行换算，套用公式即可。
计算时注意：对熟料化学成分、矿物组成直接用百分数；计算结果有效数字处理，化学组成、矿物组成为小数点后保存两位，率值KH小数点后保存两位，n、p小数点后保存1位。
无机非金属材料工学(水泥)
公元前2000—3000年如中国（长城—石灰）、埃及（金子塔—煅烧石膏）、罗马（庞贝圣庙—石灰）使用石膏胶凝材料，十八世纪后期发展水硬性石灰，十九世纪初(1810—1825)，Portland 水泥即硅胶盐水泥制成。英国（ J. Aspdin）1824年首获Portland cement 专利。1907—1909，制成快硬性高铝水泥，近年又发展了硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。
三、课程意义
1、材料研究 2、材料制备（合成）
四、前期课程
结晶学及材料矿物 材料工程基础 材料物理化学 材料物性性能 材料测试方法
五、课程内容
1、水泥工艺学 2、玻璃工艺学 3、陶瓷工艺学 4、耐火材料工艺学
六、材料回顾
1. “材料”相关的定义： 材料学(研究材料的科学)； 材料工学(研究材料工艺的科学)； 材料科学与工程(材料的成分、结构、工艺、性能、用途的科学）； 无机非金属材料（根据成分划分，由硅酸盐材料演变而来）； 结构材料、功能材料、建筑材料、环境材料、生态材料 。
2、材料分类（根据组成和结构）： (1) 金属材料； (2) 无机非金属材料： ① 矿物岩石材料 ； ② 水泥、玻璃; ③ 陶瓷、耐火材料； (3) 高分子材料； (4) 复合材料；
3、材料工艺 定义：我们将任何一种材料从原料→成品的整个过程称为材料工艺过程。 它包括原料制备工艺、成型工艺、溶制（窑炉工艺），制品工艺等。
表2-1 GB175-92各龄期、各类型水泥强度
品种
标号
抗压强度（Mpa）
抗折强度（Mpa）
3d
28d
3d
28d
硅酸盐水泥
425R
22.0
42.5
水泥厂配料计算
一、物料平衡式：（不考虑生产损失） 1、干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料2、灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料3、灼烧生料+煤灰（掺入熟料中的）=熟料4、熟料的率值 KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S SM=S/(A+F) IM=A/F 2.5 熟料的率值 一、石灰饱和系数： 公式：KH=232328.235.0065.1SiO O Fe Al CaO --意义：水泥熟料中的总CaO 含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后，所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。
KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
取值：0.87~0.96二、硅 率:公式: n(SM)= 含义: 反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂、矿物的相对含量。
取值： 三、铝 率:公式: p(IM)=3232O Fe O Al含义：说明熟料中C3A 、C4AF 的相对含量。
反映液相的性质。
(C3A 产生的液相粘度大；C4AF 产生的液相粘度小.) 取值：0.9~1.9 配料计算 配料方法1、尝试误差法先按假定的原料配合比计算熟料的组成。
若计算结果不符合要求，则调整原料的配合比再进行重复计算直至符合要求为止。
2、递减试凑法从假定的熟料化学成分中依次递减假定配分比的原料组分，试凑至符合要求为止。
3、酸碱滴定法根据已确定的生料碳酸盐滴定值和实际测得石灰石、粘土的滴定值按规定的公式作简单的计算，较快地得出各种原料的配合比 4、烧失量法水泥生料的烧失量一般为34～36%。
预先确定的生料烧失量数，按实测石灰石烧失量及实测粘土烧失量，计算原料的配合比。
配料计算实例已知原料、燃料的有关分析数据如表4－10、4－11，假设用窑外分解窑以三种原料配合进行生产，要求熟料的三个率值为：KH ＝0.89±0.02、SM ＝2.1±0.1、IM ＝1.3±0.1，单位熟料热耗为q=3350kj/kg 熟料，试计算原料的配合比。
熟料的率值
铝率的高低,在一定程度上反应了水泥锻烧过程中高温液相的粘度,铝率高,熟料中C3A多, 相应C4AF少,则液相粘度大,物料难烧;铝率过低,虽然液相粘度较小,液相中质点易于扩 散,对钙酸三钙形成有利,但烧结范围变窄,窑内易结大块,不利于窑的操作。
IM>0.64 时， L.P•1450ºC=3.0A+2.25F+M+K+N+SO3
其中A: Al2O3 F: Fe2O3 M: MgO K: K2O N: Na2O
正常范围一般是 23～28%。
5. 碱当量 A.E A.E=Na2O+0.659K2O，它的正常范围是 0.6%。 6. 最低烧成温度 T=1300+4.51C3S-3.74C3A-12.64C4AF 7. 结皮指数 A.W IM 0.64 A.W=C3A+C4AF+0.2C2S+2F IM< 0.64 A.W=C2F+C4AF+0.2C2S+2F A.W < 20 较少结皮。 A.W > 35 结皮太厚，但不稳定，易掉。 8. 烧成指数 B.I B.I= C3S/ (C3A+C4AF) 一般它的正常范围是 2.6～4.5，越低越好烧成。 9. 硫酸盐模数MSO3 MSO3=（SO3/80）÷《（K2O/94）+（Na2O/62）-2（Cl¯/35.5）》 MSO3一般在 0.83～1.0 范围内烧成没有问题。
石灰石饱和系数KH值为熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S与C2S)所需的CaO含量与全部 SiO2生成C3S所需CaO最大含量的比值,即表示熟料中氧化硅被CaO饱和形成C3S的程度。当 KH=667 时,熟料中矿物组成为 C2S,C3A,C4AF,无C3S生成。
硅酸盐水泥熟料工艺技术(PPT35张)
偏光镜观察 (正交偏光镜观察)
反光镜观察
C3S
A矿
透明无色 (灰色干涉色) 无色 (黄色干涉色)
黑色多角形颗粒 (六角形棱柱形) 有时呈环带结构
纯
C2S
B矿 纯 3.04
黑白双晶条纹 圆形颗粒 透明无色 反射强 黑(深)色中间相
等轴晶系 立方晶系 斜方晶系
C3A
工业 熟料中 C矿 3.77
C4AF
斜方晶系 棱柱状圆粒状
李和派克认为——虽然生成C3S、C3A、C4AF，但 要按相图研究非平衡冷却条件——石灰饱和系数
CaO LSF 2 . 8 SiO 1 . 18 Al O 0 . 65 Fe O 2 2 3 2 3 0 . 85 ~ 0 . 95
斯波恩——修正石灰标准值
1 0 0 C a O K S I I t 2 . 8 S i O 1 . 1 8 A l O 0 . 6 5 F e O 2 2 3 2 3
水化
对熟料 性能影响 含量控制指标
立窑熟料≤ 2.5％ 回转窑熟料≤ 1.5％
类圆形fCaO（反光）
成堆方镁石（反光）
MgO存在形式对其水化的影响
玻 固 璃 溶 体：活性高，水化快 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。
C4AF
含碱化合物
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。
C3S ： 阿利特(Alite)， A矿
精品课件--硅酸盐水泥熟料矿物组成及配料计算
• 所以，CaO的剩余量为Cs-1.87Sc,以此计算 C3S的含量为：
• C3S=4.07(Cs-1.87Sc) • =4.07Cs-7.6Sc
• =4.07(2.8KH·Sc)-7.6Sc
• =3.8(3KH-2) SiO2
• 因为 Cs＋Sc= C3S＋C2S • 故 C2S= Cs＋Sc- C3S • = Cs＋Sc-(4.07Cs-7.6Sc)
• 在C3S中含有MgO，Al2O3，Fe2O3等固 溶体时称为阿利特（Alite）或A矿 （即不太纯的C3S）
• C3S：水化较快，粒径为40---50μm， 28d水化70%.在四种水泥矿物中强度 最高。
二、硅酸二钙
• 2 CaO ·SiO2 (C2S) 含量20%左右； 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一， 熟料中硅酸二钙并不是以纯的形式 存在，而是与少量MgO，Al2O3， Fe2O3，RaO等氧化物形成固溶体， 通常称为贝利特（Belite）或B矿。 纯C2S在1450℃以下有下列多晶转变。
• 晶型：α←→（1425℃）αH←→（1160℃） αL←→（630---680℃）/690℃
•
780--860℃ ↑
• β（单斜）—→（<500℃）γ------------------
• α型不稳定，熟料中一般不存在，β型只 有在高温快冷的水泥中，T<500℃，一般 为γ型。
• 通常所指的C2S或B矿为β型硅酸二钙。 • β型B矿：单斜晶体，圆锥状，双晶
• 2、熟料率值要求：KH=0.89, SM=2.1, IM=1.3
• 3、单位熟料热耗：3350kJ/kg
表3-2 原料、煤灰的化学成分
名称
石灰 石
粘土
烧失 量 42.66
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第二节熟料的率值一 ? 水硬率 (Hydraulic Modulus水硬率是 1868 年德国人米夏埃利斯 (W. Michaelis) 提出的作为控制熟料适宜石灰含量的一个系数。
它是熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用 HM 表示，其计算式为：CaO HM= ――――――――――（ 1-3-1 ） Si02 ＋ A120, -I-Fe203 其中 CaO, Si02 , A1203, Fe2O3 分别代表熟料中各氧化物的质量百分数。
水硬率通常在 1.8-2.4 之间。
水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是相同的，实际上并非如此。
当各酸性氧化物的总和不变而它们之间的比例发生变化时，所需的氧化钙并不相同。
因此只控制同样的水硬率，并不能保证熟料有相同的矿物组成。
只有同时也控制各酸性氧化物之间的比例，才能保证熟料矿物组成的稳定。
因此后来库尔 (H. HAD 提出了控制熟料酸性氧化物之间的关系的率值：硅率和铝率。
二? 硅率或硅酸率（ Silica Modulus ）硅率又称硅酸率，它表示熟料中 Si02 的百分含量与 AIA 和 Fe20, 百分含量之比，用 SM表示：（ 1-3-2 ）通常硅酸盐水泥的硅率在 1.7-2.7 之间。
但白色硅酸盐水泥的硅率可达 4.0 甚至更高。
硅率除了表示熟料的 Si02 与 A1203 和 Fe2O3 的质量百分比外，还表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应地反映了熟料的质量和易烧性。
当 A120,/Fe2O3 大于 0.64 时，硅率与矿物组成的关系为：（ 1-3-3 ）式中 C3S,C2S,C 3A ,C,AF 分别代表熟料中各矿物的质量百分数。
从 1-3-3 式可见，硅率随硅酸盐矿物与熔剂矿物之比而增减。
若熟料硅率过高，则由于高温液相量显著减少，熟料缎烧困难，硅酸三钙不易形成，如果氧化钙含量低，那么硅酸二钙含量过多而熟料易粉化。
硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物少而强度低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。
三 ? 铝率或铁率（ Iron Modulus ）铝率又称铁率，以 IM 表示。
其计算式为：（ 1-3-4 ）铝率通常在 0. 9^-1. 7 之间。
抗硫酸盐水泥或低热水泥的铝率可低至 0.7 。
铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁的质量百分比，也表示熟料中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例关系，因而也关系到熟料的凝结快慢。
同时还关系到熟料液相粘度，从而影响熟料的锻烧的难易，熟料铝率与矿物组成的关系如下：（ 1-3-5 ）从 1-3-5 式可见，铝率高，熟料中铝酸三钙多，液相粘度大，物料难烧，水泥凝结快。
但铝率过低，虽然液相粘度小，液相中质点易扩散对硅酸三钙形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。
有些国家，如日本采用 HM, SM 和 IM 三个率值来控制熟料成分，结果还比较满意。
我国从日本引进的冀东水泥厂也用此三个率值来控制生产。
但不少学者认为水硬率的意义不明确，因此，又提出了不同的与石灰最大含量有关的计算公式，常见的有 KH 和 LSF 。
四、石灰饱和系数 KH古特曼与杰耳认为，酸性氧化物形成的碱性最高的矿物为C35,C,S,C,A,C,AF ，从而提出了他们的石灰理论极限含量。
为便于计算，将 C,AF 改写成“ C 3 A " 和“ CF" ，令 "CA" 与 C 3 A 相加，那么每 1 ％酸性氧化物所斋石灰含量分别为：1 ％ A12 03 所需：CaO= 3 × 56.08/101.96=1.651 %Fez03 所需 CaO=56.08/159.7=0.351 ％ Sioz 形成 C 3 S 所需CaO= 3 × 56.08/60.09=2.8由每 1 ％酸性氧化物所需石灰量乘以相应的酸性氧化物含量，就可得石灰理论极限含量计算式：CaO ＝ 2. 8SiOz ＋ 1. 651103-f-0. 35Fez03 ( 1-3-6 )金德和容克认为，在实际生产中，氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，而Si0 ：可能不完全饱和成 C35 而存在一部分 C's, 否则熟料就会出现游离氧化钙。
因此就在 Sioz 之前加一石灰饱和系数 KH 。
故Ca0=KH X 2. 8SiOz ＋ 1. 65A 1203-1-0. 35Fez03 ( 1-3-7 )将 1-3-7 改写成（ 1-3-8 ）因此，石灰饱和系数 KH 是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙 (C3S-I-CzS) 所需的氧化钙含量与全部二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，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
式 1-3-8 适用于 IM>0. 64 的熟料。
若 IM<0. 64 ，则熟料组成为C3S,CZS,C,AF 和 CZF e同理将 C,AF 改写成 }C 2 A ?" }C 2F " ，令 uk, 2F " 与 CZF 相加，根据矿物组成 C3S,C2S,C 2F 和 C 2 F ＋“ C 2 A ”可得：（ 1-3-9 ）考虑到熟料中还有游离 Ca0 、游离 Si0 ：和石膏，故式 1-3-8 ， 1-3-9 将写成：（A/F ≥ 0.6 ）（ 1-3-10 ）（ A/F ＜ 0.64 ）（ 1-3-11 ）硅酸盐水泥熟料 KH 值在 0. 82-0. 94 之间，我国湿法回转窑 KH 值一般控制在 0. 89 士0. 0l 左右。
石灰饱和系数与矿物组成的关系可用下面数学式表示：（ 1-3-12 ）从上可见，当 C3 S = 0 时 KH= 0. 667, 即当 KH = 0. 667 时，熟料中只有 AC201%-3 和C,AF 而无 30 . 当 C20=V 时 ,KH=1 ，即当 KH=1 时，熟料中无 C20 而只有 C301% -13A 和C,AF, 故实际上 KH 值介于 o. ss7}-1. o 之间。
KH 实际上表示了熟料中 C3S 与 Cps 百分含量的比例。
KH 越大，则硅酸盐矿物中的 C3S 的比例越高，熟料质量（主要为强度）越好，故提高 KH 有利于提高水泥质量。
但 KH 过高，熟料锻烧困难，保温时间长，否则会出现游离CaO ，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。
我国目前采用的是石灰饱和系数 KH, 硅率 SM 和铝率 IM 三个率值。
‘为使熟料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组成稳定，应根据各厂的原料、燃料和设备等。
具体条件来选择三个率值，使之互相配合适当，不能单独强调其某一率值。
一般说来，不能三个率值都同时高，或同时都低。
一? 石灰饱和系数法为了计算方便，先列出有关相对分之质量的比值。
C 3 S=3.80 （ 3KH － 2 ） SiO 2C 2 S=8.60(1-KH) SiO 2C 3 A =2.65(Al 2 O 3 -0.64Fe 2 O 3 )C 4 AF=3.04Fe 2 O 3CaSO, ＝ 1 ． 7S03二? 鲍格 (R. H. Bogue) 法鲍格法也称代数法。
根据四种主要矿物以及 CasO ；的化学组成可计算出各氧化物的百分含量，见表 1-3-1 ．表 1-3-1 主要矿物中各主要级化物的百分含量 ( ％）氧化物矿物C 2 SC 2 SC 3 AC 4 AFCaSO 4CaO73.6965.1265.1246.1641.19SiO 226.3126.31———AL 2 O 3——37.7320.98—Fe 2 O 3———32.86—SO 2————58.81根据上表数值可列出下列方程式：C=0. 7369C 3S ＋ 0. 6512C 23 ＋ 0. 0229C 3 A ＋ 0. 4016C , AF ＋0.4119CaS0,S=0: 2631C 3S-t-0. 3488CZSA=0. 3773C 3 A － 0. 2098C 4 AFF= 0.3286 C 4 AFSO 3 =0. 5881CaSO 4 ．解上述联立方程，可得各矿物百分含量计算式 <IM>0. 64 ）：C3S=4. 07 C － 7. 60 S － 6. 72A 一 2. 86S03C2S=8. 60S ＋ 5. 07A ＋ 1 ． 07F ＋ 2.15S0 3 一 3. 07C＝ 2. 87 S － 0. 754C 3SC 3A =2.6 5 － 1. 09FC 4 AF=3. 04F （ 1-3-20 )同理，当 I M ＜ 0.64 时，熟料矿物组成计算式如下：C3 S=4. 07 C － 7. 60 S － 4. 47 a － 2. 80 F － 2. 86S03CZS ＝ 8. 60S+3. 38A ＋ 2. 15S03 一 3. 07C＝ 2. 87S-0. 754C 3SC,AF=4. 77AC 2F =1. 70(F-1. 57A ）CaSO ；＝ 1. 70S0 ：三? 熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异硅酸盐水泥洲料矿物组成的计算是假设熟料是平衡冷却并生成C3S,C2S,C,A 和四种纯矿物，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。
其原因是：1. 固溶体的影响计算矿物为纯 C3S,C2S,C 3A 和 C, F, 但实际矿物为固溶有少量其他氧化物的固溶体，即阿利特、贝利特、铁相固溶体等。
例如，若阿利特组成按 CsaS16MA 考虑，则计算 C3S 的公式中 Si02 前面的系数就不是 3.80 而是 4.30, 这样实际含量就要提高 11 ％，而 C 3A 则因有一部分 A1203 固溶进阿利特而使它的含量减少。
又如，铁相固溶体并非固定组成的 C, AF, 而在高温或有 MgO,CaF2 等条件下有可能是 C6 2F , 其结果使实际矿物中铁相固溶液含量增加使 C 3A 含量减少。
2. 冷却条件的影响硅酸盐水泥熟料冷却过程，若缓慢冷却而平衡结晶，则液相几乎全部结晶出C 3A ,C,AF等矿物。
但在工业生产条件下，冷却速度较快，因而液相可部分或几乎全部变成玻璃体，此时，实际 C 3A ,C,AF 含量均比计算值低，而 C3S 含量可能增加使 C2S 减少。
第三节熟料矿物组成的计算? 石灰饱和系数法为了计算方便，先列出有关相对分之质量的比值。
C 3 S=3.80 （ 3KH － 2 ） SiO 2C 2 S=8.60(1-KH) SiO 2C 3 A =2.65(Al 2 O 3 -0.64Fe 2 O 3 )C 4 AF=3.04Fe 2 O 3CaSO, ＝ 1 ． 7S03? 鲍格 (R. H. Bogue) 法鲍格法也称代数法。