生料成分对熟料煅烧的影响

生料成分对熟料煅烧的影响

一硅酸盐水泥熟料的组成

1.化学组成及矿物组成

硅酸盐水泥熟料中的主要化学成分是CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3四种氧化物，其总和通常占熟料总量的95%以上。此外还有少量的其他氧化物，如：MgO,SO3,Na2O,K2O,TiO2,P2O5等，它们的总量通常占熟料的5%以下。硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物的波动范围一般为：

CaO(62%~67%),SiO2(20%~24),Al2O3(4%~7%),Fe2O3(2.5%~6%).硅酸盐水泥熟料中的四种主要矿物：C3S(45%~65%),C2S(15%~32%),C3A(4%~11%),C4AF(10%~18%)。另外，还有少量的游离氧化钙，方镁石，含碱矿物以及玻璃体等。通常，熟料中硅酸三钙和硅酸二钙的含量为75%左右，合称为硅酸盐矿物，它们是熟料中的主要组分，铝酸三钙和铁铝酸四钙含量占22%左右。在煅烧过程中，它们与氧化镁，碱等在1250~1280度开始，会逐渐熔融成液相以促进硅酸三钙的顺利形成，因而把它们称之为溶剂型矿物。硅酸盐矿物和溶剂型矿物在熟料中占总量的95%左右。

2.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熟料的中心环节，根据熟料的化学成分也可以推测出熟料中各种矿物的相对含量高低。

（一）CaO

CaO是水泥熟料中的最重要的化学成分，它能与SiO2,Al2O3,Fe2O3经过一系列复杂的反应过程生成C3S, C2S, C3A C4AF等矿物，适量增加熟料氧化钙含量有利于提高硅酸三钙含量。但并不是说氧化钙越高越好，因氧化钙过多易造成反应不完全而增加未化合的氧化钙（即游离氧化钙）的含量，从而影响水泥的安定性如果熟料中氧化钙过低，则生成硅酸三钙太少，硅酸二钙却相应增加。会降低水泥的胶凝性。

（二）SiO2

SiO2主要在高温作用下与CaO化合形成硅酸盐矿物，因此，熟料中的SiO2必须保证一定的量。当熟料中氧化钙含量一定时，SiO2含量高，易造成未饱和的硅酸二钙，硅酸三钙含量相应减少，同时由于SiO2含量高，必然降低

Al2O3,Fe2O3的含量，则溶剂型矿物减少，不利于硅酸三钙的形成。相反，当SiO2含量低时，则硅酸盐矿物相应减少，熟料中的溶剂型矿物相应增多。

（三）Al2O3

在熟料中，Al2O3主要是与其他氧化物化合形成含铝相矿物C3A，C4AF。当Fe2O3一定时，增加Al2O3主要是使熟料中的C3A含量提高，相反，则降低

C3A含量。

（四）Fe2O3

增加Fe2O3有助于C4AF的提高，但是过高的Fe2O3会使熟料液相量增大，粘度较低，易结大块影响窑的操作。

（五）MgO

熟料煅烧时，氧化镁有一部分与熟料矿物结合成固溶体并溶于玻璃相中，故熟料中含有少量的MgO能降低熟料的烧成温度，增加液相量，降低液相粘度，有利于熟料的形成还能改善水泥色泽。硅酸盐水泥熟料中，其固溶量与溶解于玻璃相中的总MgO含量约为2%左右，多余的MgO呈游离状态，以方镁石存在。因此，MgO含量过高时，影响水泥的安定性，其含量一般不超过5%。

（六）P2O5和TiO2

P2O5含量一般在熟料中极少，一般不超过0.2%。TiO2一般不超过0.3%。当熟料中的P2O5含量在0.1~0.3%时，可提高熟料强度，这可能与P2O5稳定β-C2S有关。但随着其含量增加，含P2O5的熟料会导致C3S分解，形成固溶体。因而每增加1%P2O5，将减少9.9%C3S，增加10.9%C2S，而且会促使β-C2S转变为γ-C2S。故含磷高时会使水泥强度下降，因此用含磷原料时，应适当减少原料中的氧化钙含量，以免游离氧化钙过高。熟料中的氧化钛主要是来自粘土.由于它能与熟料矿物形成固溶体，特别对β-C2S有稳定作用，可提高水泥强度。

但含量过多会使硅酸盐矿物晶格破坏，从而降低强度。

3.熟料的率值及选择

1.石灰饱和系数（KH）

石灰饱和系数表示熟料中的二氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度，通常也简称饱和比。从理论上讲，KH大小与熟料矿物成分有一定的对应关系。KH高，则C3S较多，C2S较少。(1)KH=1，此时熟料中SiO2全部被饱和形成

C3S，而无C2S。即熟料矿物组成为：C3S，C3A，C4AF。（2）KH>1,无论生产条件多完善，熟料中都有游离氧化钙存在。即熟料矿物组成为：C3S，C3A，

C4AF及游离氧化钙。(3)KH≤2／3=0.667.此时熟料矿物只有C2S，C3A，C4AF，而无C3S.当KH值较高时，工艺条件难以满足需要，往往游离钙明显增加，熟料质量下降，当KH过低，熟料中C3S过少，熟料质量也很差。

2.硅率（SM）

硅率表示熟料中SiO2含量与Al2O3，Fe2O3含量之和的质量比值。硅率越大，则硅酸盐矿物含量越高，溶剂矿物越少，所以在煅烧过程中出现的液相含量越小，所需求的烧成温度越高。但硅率过小，则熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，易出现结大块，结炉瘤或结圈而影响窑的操作。

3.铝率（IM）

铝率又称铁率。是熟料中氧化铝与氧化铁之间的质量比。铝率高低在一定程度上反映了水泥煅烧过程中高温液相的黏度。铝率高，熟料中C3A多，但

C4AF就较少则液相黏度大，物料难烧。铝率过低，虽然液相黏度小，液相中质点易于扩散，对C3S形成有利。但烧结范围变窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。

4.熟料率值的选择

（1）KH的选择不易过高，KH过高时，一般都会使游离钙剧增，从而导致水泥安定性不良，并且当煅烧操作跟不上时，反而使熟料烧成率大幅度下降。生烧料多，在生产过程中，最佳KH可根据生产经验综合考虑熟料煅烧的难易程度和熟料质量等确定，并应控制KH在一定范围内波动。（2）SM的确定既要保