C2S晶型转变
晶型转变及其控制ppt课件
（2–2）
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6
从图2–3可看出，晶型Ⅱ的自由 能在低于熔点的任何温度下均较 晶型Ⅰ高,表明晶型Ⅱ总是处于介 稳状态，随时都有转变成晶型Ⅰ 的可能。但晶型Ⅰ要转变成晶型 Ⅱ则必须先加热到TmⅠ熔融，然 后使熔体过冷到一定的温度（例 如Tx），才能转变成晶型Ⅱ。在 Tx温度时，晶型Ⅰ的自由能是3 个相中最低的，因而最稳定，从
化学组成相同的固体，在不同的热力学条件 下，常会形成晶体结构不同的同质异构体 (polymorph) 或 称 为 变 体 (modification) ， 这 种现象叫同质多晶或同质多相 (polymorphism)现象。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
相律相关知识
相律的表达式是自由度 f = C–Φ + 2，
对某一特定系统而言，这种相的自由能改变所 伴随的结构改变过程，叫做相转变或相变。英 文phase transition和transformation都用于表 述相变过程。
图3–1 稳定态、介稳态和不稳定态 完整版PPT课件
2
同质异构体(polymorph)或变体(modification)和与 同质多晶或同质多相(polymorphism）现象
p是平衡蒸气压可编辑课件ppt具有不可逆晶型转变的某物质的内能u与自由能g的关系其中uluuslss从图23可看出晶型的自由能在低于熔点的任何温度下均较晶型高表明晶型总是处于介稳状态随时都有转变成晶型的可能
晶型转变及其控制方法
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1
相
相变
物质中具有相同化学成分和晶体结构的部分被称为相。相与相之间的转变叫相变。
过冷熔体中先结晶的是介稳的晶 型Ⅱ，然后由晶型Ⅱ再转变成稳 定晶型Ⅰ。
sio2的晶体及转化[整理版]
![sio2的晶体及转化[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/02b81c582a160b4e767f5acfa1c7aa00b52a9dac.png)
SiO2的晶体及转化SiO2在常压下有七个变体(modification) 和一个非晶型变体，即β-石英，α-石英，γ-鳞石英(tridymite) ，β-鳞石英，α-鳞石英，β-方石英(cristobalite)，α-方石英和石英玻璃。
上述各变体间的转变可分为两类：第一类是石英、鳞石英、方石英之间的转变，属重建型转变。
由于所需活化能大，转变温度高而缓慢，转变温度通常是由晶体表面逐渐向内部进行，并伴随有较大的体积效应。
有矿化剂存在时可显著加速转变，无矿化剂时实际上不能转变。
有时可通过急冷使高温中稳定的晶型在室温下也能存在。
第二类是上述变体的亚种α、β、γ型的转变，属于位移型转变。
由于它们在结构上差别很小，因此转变是在一个确定温度下一定要发生的，转变快，而且是可逆的。
并伴随有比重建型转变小的体积效应。
α-石英在870℃较慢地转变为α-鳞石英。
研究表明，此种慢转变必须在长时间缓慢加热，原料经细粉碎，有强的助熔矿化剂（如钨酸钠Na2WoO4）存在的条件下才能实现。
这表明鳞石英的生成和存在必须有杂质离子（或矿化剂）存在。
由于SiO2各种变体的晶体结构不同，其密度不同，它们在转变过程中有体积效应产生。
在某些方面完全转变时体积变化值如表2-6所示。
从表2-6中看出快速转变时所发生的体积变化比慢速转变时所发生的体积变化小，其中以鳞石英型转变时体积变化较小，方石英型较大。
方石英的熔点1713℃，鳞石英是1670℃，而石英是1600℃，但鳞石英具有较高的体积稳定性。
硅砖中鳞石英具有矛头状双晶相互交错的网络状结构，因而使砖具有较高的荷重软化点及机械强度。
当硅砖中有残余石英存在时，由于在使用中它会继续进行晶型转变，体积膨胀较大，易引起砖体结构松散，综上所述，一般希望烧成后硅砖中含大量鳞石英，方石英次之，而残余石英愈少愈好。
在硅砖生产中石英的转变程度用密度衡量，硅砖的密度一般小于2.38g/cm3，优质硅砖的密度在2.32~2.36g/cm3之间。
《无机材料》 第6章 相平衡与相图(2)-单元系统(2学时)
线上两相平衡共存，P＝2， F＝3-P＝l，则在线上温度和 压力两个变量中只有一个是 独立可变。
三相点： B－多晶转变点（点上α-晶型、β-晶型和气相平衡
并存） C－α-晶型的熔点（点上的是α-晶型、液相和气相
平衡共存）
点上三相平衡共存，P＝3， F＝0，故单元系统中的三相点 无自由度，为无变量点，即要 维持三相平衡共存，必须严格 保持温度和压力不变，否则会 有相的消失。
英很快转变为α-石英。 α -石英继续加热到870℃应转变为α－
鳞石英，但因该类转变速度较慢，当加热速度较快时，就可能
过热，到1600℃时熔融。
若加热速度慢，使在平衡条件下转变，α-石英转 变为α-鳞右英，且稳定温度一直可达到1470℃。同样， 按平衡条件α-鳞石英在1470℃将转变为α-方石英，否 则也将过热，在1670℃熔融。
二、 同质多晶现象
同一种化学组成的物质，在不同热力学条件下 结晶形成结构不同的晶体的现象称为同质多晶现象； 由此而产生的组成相同，结构不同的晶体称为变体 （晶型）；当热力学条件改变时，变体之间发生转 变称为多晶转变。
（一）固相具有多晶转变的单元系统相图
1.相图中点、线、区域的含义
Ø 稳定的相平衡（实线） 区——共有四个相区
证明：根据克拉贝龙一克劳修斯公式
dP ＝ H
升华，吸热
△H为正，V气＞V固 ， 则：
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第六章答案6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。
一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。
其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。
应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。
6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。
图6-1 图6-26-4如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。
（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。
因为六方晶型加热到转变温度会转变成三斜晶型，而高温稳定的三斜晶型冷却到转变温度又会转变成六方晶型。
（3）正交晶型是介稳态。
6-5图6-2是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线。
KE是晶型I 的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型III的升华曲线，回答下列问题：（1）在图中标明各相的相区，并写出图中各无变量点的相平衡关系；（2）系统中哪种晶型为稳定相？哪种晶型为介稳相？（3）各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变？解：（1）KEC为晶型Ⅰ的相区，EFBC过冷液体的介稳区，AGFB晶型Ⅱ的介稳区，JGA晶型Ⅲ的介稳区，CED是液相区，KED是气相区；（2）晶型Ⅰ为稳定相，晶型Ⅱ、Ⅲ为介稳相；因为晶型Ⅱ、Ⅲ的蒸汽压高于晶型Ⅰ的，即它们的自由能较高，有自发转变为自由能较低的晶型Ⅰ的趋势；（3）晶型Ⅰ转变为晶型Ⅱ、Ⅲ是单向的，不可逆的，多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点；晶型Ⅱ、Ⅲ之间的转变是可逆的，双向的，多晶转变点温度低于Ⅱ、Ⅲ的熔点。
何谓熟料的粉化现象,产生原因及防止措施
何谓熟料的粉化现象，产生原因及防止措施熟料在冷却和贮存的过程中，有时从表面散落大量细粉，有时则大块熟料慢慢碎裂甚至全部成为粉末，这种现象称为粉化。
粉化料的颜色一般呈灰黄色、棕褐色、灰白色。
熟料粉化有两种情况，一种是出窑后立即粉化，一种是放置一段时间后粉化。
粉化后，细粉几乎没有水硬性。
最常见的是出窑后的粉化，这种粉化是由于β-C2S在低于500℃的温度下发生晶型转变生成了γ-C2S，体积膨胀10％所致。
造成这种晶型转变的主要原因是：①KH值低。
熟料中的 C2S含量多，这种熟料在煅烧过程中，如液相量不够多时极易产生粉化，即使在窑内冷却再快也会产生粉化，这样的粉化料颜色多为黄色带灰。
②窑内结大块时，通风不均熟料冷却不好产生粉化。
这种粉化料是棕褐色。
③煤灰分含量太高，煤粒过粗，在煤灰周边容易出现局部粉化。
这种粉化料多为灰白色。
④窑内温度低或底火不均，C3S形成较困难，C2S含量增高，导致粉化。
⑤石灰石结晶硅或粘土含砂量太高，生料太粗，固相反应不完全，容易产生硅酸二钙矿巢，引起局部粉化。
防止粉化的措施有：①选择合理的配料方案，KH不能太低。
②使用高灰分的煤时，应适当提高生料 KH 值和适当降低 SM，并采用全黑生料煅烧法。
③加强通风，保持窑内通风良好，避免结大块，以保证熟料快冷快卸。
急冷的熟料使β-C2S成为微晶结构，微晶状的β-C2S（＜0.03ｍｍ）不易发生晶型转化。
熟料放置一段时间后的粉化，主要有两种方式：其一，硫化亚铁的水化。
当原料中硫含量多或采用硫化物矿化剂，由于通风不良而引起还原气氛时，形成FeS。
FeS在水分作用下生成Fe(OH)2 ，体积增加近38％。
在实际生产中，可以看到一些棕色料块，存放一定时间就显示吸水现象，颜色变深逐渐溃解成豆腐状的疏松砂粒。
防止这种现象的措施是有效控制生料中的硫含量，减少窑内还原气氛。
其二，石灰的消解。
当熟料中含有较多的游离CaO 时，在潮湿的空气中，能够吸水发生消解反应形成Ca(OH)2，体积增加，从而使熟料胀裂而粉化。
沈阳化工大学无机材料科学基础6-4 专业相图
第五节 专业相图
单元系统专业相图
SiO2系统相图 ZrO2系统相图 C2S系统相图 CaO－SiO2系统相图 Al2O3－SiO2系统 MgO－SiO2系统 Na2O－SiO2系统
二元系统专业相图
三元系统专业相图
CaO－Al2O3－SiO2系统 K2O－Al2O3－SiO2系统 MgO－Al2O3－SiO2系统 Na2O－CaO－SiO2系统
无机材料科学基础
（3） 由组成估计其液相量 如在1600℃、Al2O3＝5.5～72％范围内，用杠杆规 则确定的组成于液相量的对于关系如下：
Al2O3％ 液相％
10 96
20 80
30 64
46 40
72 0（痕量）
（4） 由液相线的倾斜度判断液相量随温度变化情况
无机材料科学基础
（二） CaO－SiO2系统相图
（四） Na2O－SiO2系统
无机材料科学基础
（1） Na2O－SiO2系统中生成的化合物有：
N2S、NS、NS2、N3S8 （2）生成化合物的性质： 一致熔融化合物：NS、NS2 不一致熔融化合物：N2S、N3S8
（3）划分分二元系统：
Na2O－NS分二元系统 NS－NS2分二元系统 NS2－SiO2分二元系统 （4）分别讨论各分二元系统：
无机材料科学基础
2、 CS －C2S分二元系统
有一个不一致熔融化合物 C3S2 低共熔点E：1460℃ 转熔点F： 1464℃
LF C2 S C3S2
晶型转变：1125℃
CS CS
无机材料科学基础
3、 C2S － CaO分二元系统
低共熔点H：2050℃ LH C3S C2 S
碳化硅和二氧化硅的晶体转变
碳化硅和二氧化硅的晶体转变碳化硅和二氧化硅是两种常见的无机晶体材料，它们在科学研究和工业应用中具有广泛的用途。
本文将探讨碳化硅和二氧化硅晶体的结构、性质以及它们之间的转变。
一、碳化硅晶体碳化硅是一种由碳和硅元素组成的化合物。
它具有高硬度、高熔点和优异的热导率等特点，因此被广泛应用于高温、高压和高频等领域。
碳化硅晶体的结构呈现出一种类似于钻石的排列方式，因此也被称为“人造钻石”。
碳化硅晶体的晶格结构是一种由硅和碳原子交替排列而成的网络。
在这个晶格结构中，硅和碳原子通过共价键连接在一起，形成了坚硬而稳定的晶体。
由于硅和碳原子的尺寸相似，它们之间的键长也相近，使得碳化硅晶体具有高度的结构稳定性。
碳化硅晶体具有很高的热导率和耐高温性能，这使得它成为制造高功率电子器件和热管理材料的理想选择。
此外，碳化硅晶体还具有优异的机械性能和化学稳定性，因此在汽车制造、航空航天和能源领域也得到了广泛应用。
二、二氧化硅晶体二氧化硅是一种由硅和氧元素组成的化合物，也是地壳中最丰富的化合物之一。
它具有高熔点、高抗压强度和良好的绝缘性能等特点，被广泛应用于光学、电子和材料科学等领域。
二氧化硅晶体的结构是一种由硅和氧原子通过共价键连接而成的三维网络。
在这个晶格结构中，硅原子和氧原子以四面体的方式排列在一起，形成了一个稳定的晶体结构。
由于硅和氧原子之间的键长较短，二氧化硅晶体具有很高的密度和硬度。
二氧化硅晶体具有优异的光学性能和电学性能，因此在光学器件、半导体器件和绝缘材料等方面得到了广泛应用。
此外，由于二氧化硅晶体的化学稳定性和生物相容性，它还被用于制备生物医学材料和药物传递系统。
三、碳化硅和二氧化硅晶体的转变碳化硅和二氧化硅是两种不同结构的晶体材料，它们之间存在一定的转变关系。
在高温条件下，碳化硅晶体可以与二氧化硅气氛发生反应，生成二氧化碳和硅。
这种转变过程被称为碳化硅的氧化反应。
碳化硅晶体的氧化反应是一种剧烈的放热反应，其反应速度和程度取决于温度和氧化条件。
晶形的转变及控制方法
ZrO2的晶型转变
单斜ZrO2
YZZZ≈1ZZ47ZZ3KZZXZ ≈1 273K
四方ZrO2 YZZZ2 Z6Z43ZZKXZZ
立方ZrO2
立方和四方ZrO2的力学性能和杭热震性能优于单斜 相。
将立方相或四方相ZrO2保待至室温的方法
降低ZrO2的晶粒尺寸。
加入第二相氧化物以稳定ZrO2 。
943K
β–C2S
在硅酸盐水泥熟料烧成时，必须采 取急冷的工艺手段，使高活性的βC2S以介稳的形式保存下来。
(a)α–方石英；(b)α–鳞石英；(c)β–石英
重构式转变
会引量 较大，转变过程较慢。
2.3 SiO2的晶型转变和应用
SiO2一元相图
由克劳修斯-克拉佩龙方程判断转变时的体积变化
dp = ∆H dT T∆V
ΔH：相变热效应 ； ΔV：体积变化
位移式转变
1 273 +16.0 β–石英→α–石英
1 273 +15.4 γ–鳞石英→β–鳞石英
1 273 +15.5 β–鳞石英→α–鳞石英
1 273
+0.9 β–方石英→α–方石英
计算 采取 的温 度/K
在该温度 下转变时 的体积效
应/%
846
+0.82
390
+0.2
436
+0.2
423
+2.8
第二章 相变（一）晶形转变及其控制方法
介稳态的概念
晶型转变
当外界条件改变时，化学组成相同，晶体结构不同的 同质异构体（变体）之间发生的相互转变。
BaTiO3
2.1 可逆与不可逆晶型转变
熟料为何需急冷,有何作用？
熟料为何需急冷，有何作用？1．熟料冷却过程及目的熟料烧结过程完成之后，C3S 的生成反应结束，熟料从烧成温度开始下降至常温，熔体晶化、凝固，熟料颗粒结构形成，并伴随熟料矿物相变的过程称为熟料的冷却。
熟料的冷却是熟料烧中一系列物理化学变化过程之一，冷却的目的在于：改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨；部分回收熟料出窑带走的热量，预热二次、三次空气，从而降低熟料热耗，提高热利用率。
2．熟料冷却速率对熟料质量的影响熟料冷却的速率影响着熟料的矿物组成、结构以及易磨性。
冷却速率不同，所得到的熟料矿物组成与性能也会不同。
当熟料缓慢地冷却时，熟料熔体中的离子扩散足以保证固液相间反应充分进行(即平衡冷却)，熟料中的所有成分几乎都形成晶体并促使熟料晶体长大，部分矿物晶体顺利进行相变。
当熟料冷却速率很快(即急冷或称淬冷)时，在高温下形成的熟料熔体来不及结晶而冷却成玻璃相，并且因急冷阻止了晶体的长大与相变。
实验研究表明，当以4～5℃/min的缓慢降温速率对熟料冷却时，熟料中的C3A、C4AF呈结晶态，MgO形成晶体尺寸可达60μm的方镁石。
如果把含1% 30～6060μm方镁石晶体的水泥与含4%5μm方镁石的水泥分别在压蒸釜中试验，可发现它们呈现的膨胀率相近，即方镁石晶体大小影响水泥的安定性。
更为值得注意的是，缓慢冷却条件下，C3S在1250℃以下易分解成C2S和二次游离氧化钙，结果是降低水硬性，当伴随有还原气氛时，上述分解过程加速；而β-C2S也易转化成γ-C2S，最终造成熟料粉化并降低水硬性。
如果以18～20℃/min的急速降温速率对熟料进行冷却，则可以发现上述C3S的分解、C2S的转化、过大的方镁石晶体及全部的C3A和C4AF结晶态不复存在，即急速降温(急冷)优于缓慢冷却(慢冷)。
3．急冷对改善熟料质量的作用①防止或减少C3S的分解当急速冷却时，温度迅速从烧成温度开始下降并越过C3S的分解温度，使C3S来不及分解而呈介稳状态保存下来，避免或减少了因C3S分解成C2S和二次游离CaO而使水硬性降低的可能性。
碳化硅和二氧化硅的晶体转变
碳化硅和二氧化硅的晶体转变碳化硅和二氧化硅是两种常见的无机材料，它们具有不同的晶体结构和性质。
在高温下，这两种材料都会发生晶体转变，这对于材料的应用和研究具有重要意义。
碳化硅是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性的陶瓷材料。
它的晶体结构可以分为两种：4H-SiC和6H-SiC。
其中，4H-SiC 具有更高的热稳定性和更好的电学性能，因此在高温电子器件和光电器件中得到广泛应用。
而6H-SiC则具有更好的机械性能和热导率，适用于高温结构材料和热管理器件。
在高温下，碳化硅会发生晶体转变，从4H-SiC向6H-SiC转变。
这种转变是由于晶格中的缺陷和位错的运动引起的。
在转变过程中，晶体的结构和性质会发生变化，从而影响材料的性能和应用。
因此，对碳化硅的晶体转变进行研究和控制具有重要意义。
二氧化硅是一种广泛存在于自然界中的无机材料，具有良好的化学稳定性和热稳定性。
它的晶体结构可以分为三种：α-Quartz、β-Quartz 和Cristobalite。
其中，α-Quartz是最常见的一种，具有高的硬度和透明度，广泛应用于光学和电子器件中。
而β-Quartz和Cristobalite 则具有更高的热稳定性和更好的机械性能，适用于高温结构材料和热管理器件。
在高温下，二氧化硅也会发生晶体转变，从α-Quartz向β-Quartz或Cristobalite转变。
这种转变是由于晶格中的缺陷和位错的运动引起的。
在转变过程中，晶体的结构和性质会发生变化，从而影响材料的性能和应用。
因此，对二氧化硅的晶体转变进行研究和控制也具有重要意义。
总之，碳化硅和二氧化硅的晶体转变是材料科学和工程领域中的重要问题。
通过对晶体转变机制和控制方法的研究，可以提高材料的性能和应用范围，促进材料科学和工程的发展。
水泥熟料产生粉化的原因分析20120810YYYY 2
佳木斯市松江水泥有限公司化验室佳木斯市松江水泥有限公司化验室二O一二年十一月一日关于立窑外卸熟料产生粉化的原因分析2012年立窑车间外卸部分熟料，在堆场由于小雨浇湿后产生粉化现象，粉末成灰白色。
熟料产生粉化现象，理论上是由于熟料中β-C2S转变成γ-C2S，体积膨胀所引起，这种现象往往发生在熟料KH 比较低的时候，为什么KH高达0.98以上还会出现粉化现象呢？通过查询资料，并结合公司原燃材料实际情况和立窑运行情况，应该有以下几个方面的原因：1. 作为主要原材料的石灰石里面砂土（结晶硅）含量比较多，直接造成生料中含有较高的结晶SiO2，在熟料煅烧时难以化合完全，在结晶SiO2周围就会形成一层β-C2S矿巢。
由于这β-C2S矿巢在冷却时转变成了γ-C2S，就产生了熟料粉化现象。
库底石灰石全分析可以验证这一点，数据如下：要想解决结晶硅问题，应从降低结晶硅含量和增加结晶硅反应活性两方面着手。
欲降低结晶硅含量，主要是降低石灰石中的含砂量和石灰石中结晶硅含量，也就是说选择比较易烧的石灰石，但就目前原燃材料现状难以办到。
欲增加结晶硅的反应活性，从工艺角度讲，主要采取了两个措施：一是降低生料粉磨细度，生料细度由原先不大于8.0%调整为不大于7.0%，减小结晶硅的颗粒度，从而提高其反应速度，减少β-C2S矿巢的量。
二是用萤石矿化剂使用比例调整为2.0%，增加结晶硅的反应活性。
2. 熟料冷却慢：立窑煅烧应该采取“快烧急冷”的煅烧制度，熟料如果冷却速度慢，使得熟料中实际C3S含量减少，C2S相应地增多，出窑链板熟料温度很高，敲开后里面还是红的，此时熟料温度在900℃左右，若让其慢慢冷却，会在500℃时C2S容易产生晶型转变，就会发生粉化，最后只剩下一层在窑内已经快冷过的坚硬外壳。
此类粉化熟料，粉末成灰白色。
鉴定标准为：将出窑的熟料（红料）丢入冷水中冷却便不发生粉化,由此可以判断其粉化是由于煅烧操作不当，冷却太慢之故。
第3章 硅酸盐水泥熟料的组成
由于硅酸盐水泥熟料是多矿物集合体，因此熟料 的强度主要决定于4种单矿物的强度，但并不是4种
单矿物强度简单的加和。有些矿物之间有一定的促
进作用。
4、游离氧化钙
1）产生原因：当配料不当、生料过粗或煅烧不良、 欠烧、漏生、慢冷或还原气氛时，熟料中就会出现 未被吸收的以游离状态存在的氧化钙，称为游离氧 化钙，又称游离石灰(f-CaO)。也即没有与酸性氧化 物化合而以游离状态存在的CaO。 熟料中f-CaO的产生条件不同，形态也不同，其对 水泥的质量影响也不一样。 欠烧的f-CaO、一次的f-CaO 、二次的f-CaO
第3章 硅酸盐水泥熟料的组成
水泥的质量主要决定于熟料的质量。 优质熟料应该具有适合的矿物组成和岩相结构。 熟料的化学成分不仅决定了熟料的矿物组成，同 时还与熟料的烧成工艺和资源的合理利用密切相关， 直接影响优质、高产、低消耗等经济指标。因此控 制熟料的化学成分，是水泥生产的关键环节之一。
3.1 熟料的化学成分
一、硅酸三钙 1．热力学稳定性 1250℃-2065℃。 高于2065℃：不一致熔分解 低于1250℃： 实际上在1250℃以下分解反应进行得非常缓慢， 只有在慢冷且还原气氛下才明显进行，所以C3S在 室温下可以呈介稳状态存在。
2．多晶转变
C3S有三个晶系7种变型：斜方晶系的R型；单斜
晶系的MⅠ、MⅡ、MⅢ型和三斜晶系的TⅠ、TⅡ、TⅢ
6）水化特性
①水化速度在早期介于铝酸三钙和硅酸三钙之间。
但随后的发展不如硅酸三钙。
②早期强度类似于铝酸三钙，后期还能继续增长，
类似于硅酸二钙。
③水化热较铝酸三钙低，抗冲击性能、抗硫酸盐性
能好，耐磨。
因而，大体积工程，抗硫酸盐工程可适当提高其含
第七章相图-资料
第一节
SiO2系统
单元系统相图的应用
三相点：M、N、D、O M点： β—石英、α—石英和SiO2蒸气 O点： α—方石英SiO2、高温熔体和SiO2 蒸气
第一节
SiO2系统
单元系统相图的应用
重建型转变（一级变体间的转变）
α—石英、α—磷石英与α—方石英之间的转变
位移型转变（二级变体间的转变）
石英、磷石英与方石英高低温型，即α 、β、γ 型之间的转变
统
的直线上的各
相
点，其第三组
图
分的含量不变
一
般
原
理
第四节 三元系统相图一般原理
二、浓度三角形的几个基本原则
三
元
等含量规则
凝 聚
从浓度三角
系
形某角顶引出
统
之射线上各点，
相
另外二个组分
图
含量的比例不
一 般
变
原
理
第四节 三元系统相图一般原理
二、浓度三角形的几个基本原则
三
元
杠杆规则
凝
1、在三元系统内，
2、 －鳞石英在加热较快时，过热到1670℃时熔融。当缓慢冷 却时，在870℃仍可逆地转变为－石英；当迅速冷却时，沿虚 线过冷，在163℃转变为介稳态的－鳞石英，在120℃转变为 介稳态的－鳞石英。加热时－鳞石英仍在原转变温度以同样的 速度先后转变为－鳞石英和－鳞石英。
第一节 单元系统相图的应用
第七章
第一节
SiO2系统
相图
单元系统相图的应用
Β－石英、α－石英、α－磷石英 α－方石英、SiO2高温熔体及SiO2蒸气
第一节
SiO2系统
单元系统相图的应用
铝酸盐水泥晶型转变名词解释(一)
- 铝酸盐水泥（CAC）- 解释：铝酸盐水泥是一种水泥，其主要成分是熟料，它由高岭土和石灰石煅烧而成。
铝酸盐水泥因其快速凝结和早期强度高而被广泛应用于建筑材料和工程中。
- 举例：在建筑工程中，铝酸盐水泥常用于制作混凝土和砂浆。
它的快速凝结特性使得混凝土可以更快地达到使用强度，提高了施工效率。
- 晶型转变- 解释：晶型转变指的是物质从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。
在铝酸盐水泥中，晶型转变通常指的是β-C2S到α'-C2S的转变。
- 举例：在铝酸盐水泥的生产过程中，当高温熟料冷却时，β-C2S会逐渐转变为α'-C2S。
这种晶型转变会影响水泥的性能和特性。
- β-C2S- 解释：β-C2S是铝酸盐水泥中的一种主要晶相，它的化学组成是β-二钙硅酸盐。
β-C2S在水泥中起到了增强和硬化混凝土的作用。
- 举例：在水泥生产过程中，β-C2S的含量和晶型转变对水泥的早期强度和长期强度都有影响。
控制β-C2S的含量可以调节水泥的性能。
- α'-C2S- 解释：α'-C2S是铝酸盐水泥中的另一种主要晶相，它是α-二钙硅酸盐的变质相。
α'-C2S对水泥的硬化和凝结具有重要影响。
- 举例：当β-C2S转变为α'-C2S时，水泥的硬化速度会减缓，但长期强度会提高。
这种晶型转变可以影响水泥的工程应用。
- 晶型分析技术- 解释：晶型分析技术是一种用于研究物质晶体结构和性质的技术，包括X 射线衍射、电子衍射和透射电镜等方法。
- 举例：在研究铝酸盐水泥的晶型转变时，可以使用X射线衍射技术来分析不同晶相的结构和含量，从而了解晶型转变对水泥性能的影响。
- 晶型转变机理- 解释：晶型转变机理是指晶体结构从一种形态转变为另一种形态的物理和化学过程。
在铝酸盐水泥中，晶型转变机理涉及到温度、压力和化学反应等因素。
- 举例：通过研究β-C2S到α'-C2S的转变机理，可以优化水泥的生产工艺，提高水泥的性能和品质。
(完整版)水泥工艺试题及答案
一．名词解释(每题3分)1．硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，0－5％的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
石灰石或粒化高炉矿渣掺入为0称硅酸盐水泥Ⅰ型，石灰石或粒化高炉矿渣掺入不超过5％称硅酸盐水泥Ⅱ型。
2.安定性：硬化中体积变化的均匀性。
3.熟料粉化：熟料冷却速度慢，在小于5000C时β－C2S会转变γ－C2S,发生体积膨胀，使熟料颗粒膨胀成细粉。
4.熟料的SM：表示熟料中的SiO2与Ai2O3和Fe2O3之比。
5. 烧结范围：烧结所需最少液相量的温度与开始结大块时的温度之差。
7.理论热耗：烧制1Kg熟料，无任何物料和热量损失所需的热量。
8.废品：凡水泥的安定性，初凝结时间，MgO,SO3任一项不合格。
9.抗渗性：抵抗有害介质渗透的能力。
10.不合格品：除初凝时间，安定性，SO3，MgO不合格外，其它指标任一项不合格。
11.火山灰质混合材:以Si2O、Ai2O3为主要成分的矿物质原料，磨成细粉和水后不硬化但与气性石灰加水混合后，能在空气中硬化和水中继续硬化。
12．熟料的KH：生成C3S，C2S需CaO与理上全部SiO2生成C3S需CaO之比。
13.化学减缩：硬化中总体积减少。
14. 急凝：纯熟料磨细拌水，很快出现不可逆的固化，同时放出大量水化热。
15.抗冻性：抵抗冻融循环的能力。
16.矿渣水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，20-70％的粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
17.游离氧化钙：未与酸性氧化物化合的CaO。
18.硅酸盐水泥熟料：由适当成份的生料烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要成份的烧结物。
19.石灰质原料：凡以CaCO3为主要成份的原料，统称石灰质原料。
20.原料预均化：在存取料的过程中，采取特殊堆取料方式，使成分波动减小的过程。
21．碱——集料反应：水泥中的碱（NaO,K2O）与砼集料中的活性物质反应，生成碱硅酸盐膨胀。
导致砼开裂。
23.水化程度：一定时间内，已水化的量与完全水化之比。
4陶瓷物化第四章陶瓷相图详解
S% = MEE/SEE ×100％ ；L％ ＝MESE/SEE ×100％
(4) 离开TE ：L 消逝，晶体A、B 完全析出。
2 生成一个全都熔溶化合物的二元系统相图
全都熔溶化合物是一种稳定的化合物，它与正常的纯物质一样具有 固定熔点，熔融时，所产生的液相组成与化合物组成一样，具有全 都熔融的特点。
冷却时，在E点：LE →A+C 在P点：LP+B →C
特点：转熔点P位于与P点液相平衡的两晶相C和B的组成点D、F的同侧。 化合物C的组成点在其液相线PE组成范围之外，不与液相线直接相交。
熔体2的析晶过程：
〔1〕T>TK: F=2，无新相
〔2〕TK≥T>TP: 析出晶相B，液相点KP，固相点M-F
第四章 陶瓷相图
相平衡：物质在多相体系中的平衡问题。
争论多相系统的状态〔如固态、液态气态等〕随着温度、
压力、组分浓度、电场、磁场等变量变化而变化的规律。一个多相系
统平衡时，自由能处于最低状态。
相图：反映系统在肯定组成、温度、压力的条件下，到达平衡状态时， 相的种类、数量和含量。
陶瓷组分与性能分析、设计，确定材料配方，选择陶瓷烧结温度， 选择烧结助剂等。
L A
L A
L1 [s1,(A)]
L2[s2,A]
p=2 f=1
p=2 f=1
L A+B p=3 f=0
E(液相消逝)[ME,A+B] p=2 f=1
[M3,A+B]
E[sE，A＋(B)]
•杠杆规章
TA
M
TB
T1 S1
M1 L1
L
• 当一个旧相分为 两个新相时，各新相的
T2 S2 A＋L M2 L2
晶型转变的影响因素
影响晶型转变的因素众所周知,结构决定性质,而对于晶体来说，当外界条件变化时，晶体结构形式发生改变，碳、硅、金属的单质、硫化锌、氧化铁、二氧化硅以及其他很多物质都具有这一现象，所以本文通过查阅文献举例说明影响晶型的一些因素，主要有温度、压力、粒度和组成。
一、温度温度对晶型影响比较复杂，当温度升高时，晶体中的分子或某些离子团自由旋转，取得较高的对称性，而改变晶体的结构。
下面举例说明：(1) BaO·Al2O3·SiO2(BAS)系微晶玻璃的主晶相为钡长石。
钡长石主要的晶型有单斜钡长石(monoclinic celsian)、六方钡长石( hexa celsian)和正交钡长石(orthorhombic celsian),三者的关系如图1所示:Fig. 1 The phase transformation of celsian由图中我们可以看到:六方钡长石膨胀系数高,为8. 0×10-6/℃,而且在300℃左右会发生其向正交钡长石的可逆转变,转变过程中伴随着3-4%的体积变化。
(2)当预热温度小于400℃时，反应所得到的产物氧化铝为非晶态的A12O3。
非晶A12O3。
在热力学上是一种亚稳状态，所以它有向晶态转化的趋势。
当温度不够高时，非晶A12O3中的原子的运动幅度较小，同时晶化所必不可少的晶核的形成和生长都比较困难，因此非晶态向晶态的转化就不易。
为研究所制备的非晶A12O3。
向晶态Al2O3转变的规律，我们把在300℃时点火得到的非晶A12O3 进行了锻烧处理，结果见表2:Fig.1 XRD Patterns of Produets kept for 1.5h at 700一900℃Fig.2 XRD Pattems of produets kept for o.5h at l000一l200℃Fig.3 XRD Pattems of produets kept for o.5h at l000℃ and l200℃Fig.4 XRD Pattems of produets kept for different time at l000℃Fig.5 XRD Pattems of produets kept for different time at 1100℃从图1中可以看到，非晶态的氧化铝经700、800、900℃锻烧1.5h后，氧化铝从非晶态转变为r-A12O3，并且随着温度的升高r- A12O3。
二氧化硅晶型转变温度
二氧化硅晶型转变温度
二氧化硅(SiO2)的晶型转变温度是指在不同温度下，SiO2从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的温度。
以下是关于SiO2晶型转变温度的一些信息:
1. SiO2的晶型转变温度与其晶格结构密切相关。
在常温下，SiO2大部分以非晶态存在，即无规则排列的硅氧键网络。
在一定温度范围内，SiO2会发生晶型转变，形成不同的有序晶体结构。
2. α-Quartz晶型是最常见的SiO2晶型。
它的晶格结构是由四面体型SiO4单元组成的，其中一个Si原子被四个O原子所包围。
α-Quartz的转变温度约为573°C。
3. β-Quartz晶型也是一种常见的SiO2晶型。
它的晶格结构与α-Quartz相似，但是β-Quartz的晶胞参数略有不同。
β-Quartz的转变温度约为846°C。
4. Tridymite晶型是另一种SiO2的晶型，其晶格结构由六角柱型SiO6单元组成。
Tridymite的转变温度约为870°C。
5. Cristobalite晶型是SiO2的最高温晶型，具有立方晶格结构。
其转变温度约为1470°C。
需要注意的是，以上转变温度值只是大致数值，具体数值可能会因样品纯度、压力、形态等因素而有所变化。
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C2S 晶型转变(transformation of C2S) C2S 各晶型之间发生的转变。C2S 即硅酸二钙(Ca2Siห้องสมุดไป่ตู้4 或 2CaO•SiO2)。C2S 有 5 种晶型：α、α′H、α′L、β和γ型。其中α′-C2S 有高温型α′H-C2S 与低温 型α′L-C2S。5 种晶型的转变次序与转变温度如下：
为防止上述晶型转变，目前采用两种途径，一种途径为烧制熟料时，采用急 冷，使β-C2S 来不及转变为γ-C2S，而以β-C2S 型保持下来。另一种途径，是采 用加入少量稳定剂，如 P2O5(或磷酸钙)、V2O5、Mn2O3、Cr2O3、BaO 等，使之溶入β -C2S 或α′-C2S 中形成固溶体，阻止其转变。
C2S 及其多晶转变，对碱性耐火材料、硅酸盐水泥的性能有重要影响。例如 在镁砂生产中，通常希望镁砂中的杂质 CaO 与 SiO2 能以高熔点化合物 C2S 或 C3S 相存在，要求其 CaO 与 SiO2 摩尔比大于 2。因为低于 2 时，镁砂中的 CaO 和 SiO2 会以低熔物形式存在。但在生产与使用高钙镁砂、镁白云石、白云石与石灰耐火 材料中，若 C2S 生成量较多，则会因 C2S 的晶型转变发生粉化。再如，由于β-C2S 具有胶凝性，而γ-C2S 无胶凝性；因此在硅酸盐水泥生产中不希望发生β-C2S 转变为γ-C2S。
β-C2S 是一种介稳态。β-C2S 与γ-C2S 之间的转变是不可逆的(单向的)转 变，即只能β-C2S 转变为γ-C2S，而γ-C2S 不能直接转变为β-C2S。β-C2S 在 525℃ (有的认为是从 600℃)开始转变为γ-C2S。α′L-C2S 平衡冷却时在 725℃可以转 变为γ-C2S，但通常是过冷到 670℃左右转变为β-C2S。这是由于α′L-C2S 与γ -C2S 结构和性质非常相近，而α′L-C2S 与γ-C2S 相差较大所致。α′L-C2S、β -C2S 与γ-C2S 的密度(g／cm3)分别为：3.14、3.20 与 2.94。由于密度相差较大， 因此晶型转变时，会引起较大的体积效应。由β-C2S 转变为γ-C2S 时，体积膨胀 约 12％，从而发生粉化。