材料六配料质量管理基础知识

第二期配料质量培训材料之六

配料质量管理基础知识

第一章硅酸盐熟料的基本概念

硅酸盐水泥熟料（简称水泥熟料）Portland Cement Clinker

是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当配比，磨成细粉，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要矿物成分的产物。

一、硅酸盐水泥熟料的率值及其意义

水泥性能主要来源于熟料的性能，决定熟料性能的是水泥熟料的矿物组成，硅酸盐水泥熟料矿物由四种主要氧化物化合而成，在一定条件下，各氧化物的含量和彼此之间的比例，是水泥生产质量控制的基本要素。因此，人们就想出了表示水泥中各氧化物含量及彼此之间的关系，称为率值。率值可以简明扼要地表示水泥熟料性能及其对水泥煅烧的影响。

率值就是用来表示水泥熟料中多氧化物之间相对含量的系数。它是生产控制的一种指标。

我国目前一般采用，石灰饱和系数（KH）、硅酸率（SM）、铝率（IM）

1、饱和比：表示水泥熟料中氧化钙总量减去饱和酸性氧化

物（Al2O3、Fe2O3、SO3）所需的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量，与理论上二氧化硅与氧化钙全部化合生成硅酸三钙所需要氧化钙含量的比例。简言之，KH表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和生产硅酸三钙的程度。

当IM≥0.64时，实际饱和比的公式：

KH=[（CaO-f-CaO）-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3]/2.8（SiO2-f- SiO2）

2、硅酸率

又称硅率，以n表示，欧美以SM表示。表示熟料硅酸盐矿物与熔剂矿物的比值。

SM=SiO2/（Al2O3+Fe2O3）

SM高，则硅酸盐矿物多，对水泥熟料强度有利，但熔剂矿物少，液相量少，会给煅烧造成困难，SM过低，则对熟料强度不利，且熔剂矿物多，易结圈等，不利于煅烧。

3、铝氧率

又称铝率或铁率。以P表示，欧美以IM表示，熟料中C3A 与C4AF之间比值。

公式为：IM=Al2O3/Fe2O3

IM过高，意为C3A多，C4AF少，液相粘度增加，对煅烧及水泥性能都造成较大的影响。如IM过低，则C4AF多，液相粘度小，易结大块等。

4、矿物组成及换算

当IM≥0.64

C3S=3.8SiO2(3KH-2)

C2S=8.61SiO2(1-KH)

C3A=2.65(A-0.64F)

C4AF=3.04Fe2O3

二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥熟料中的主要矿物有以下四种：C3S、C2S、C3A、C4AF，另外还有少量的f-CaO、方镁石、含碱矿物、玻璃体。通常，熟料中C3S+C2S含量75%左右，C3A+C4AF含量22%左右。

1、C3S含量通常占熟料的50%以上，其特点：水化较快，早期强度高，强度增进率较大，干缩性较小，抗冻性较好，但水化热较高，抗水性差，抗硫酸盐侵蚀能力较差。C3S形成需要较高的烧成温度和较长的烧成时间，含量过高，烧成困难，易导致f-CaO增多，熟料质量下降。

2、C2S含量通常分熟料的20%左右，其特点：水化缓慢，早期强度较低，水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫盐日侵蚀能力较好，后期强度增进快。

3、C3A

C3A水化速度、凝结硬化很快，放热多，硬化快，早期强度较高，但绝对值不高，后期几乎不再增长，甚至倒缩，C3A干缩变形大，抗硫酸盐性能差，脆性大，耐磨性差。

4、C4AF

C4AF水化速度早期介于C3A与C3S之间，早期强度类似于C3A 但后期还能不断增长，水化热低，干缩变形小，耐磨、抗冲击、抗硫酸盐侵蚀能力强。

5、f-CaO、MgO

f-CaO在高温下死烧形成，水化很慢，一般加水3天后反应才比较明显，反应体积膨胀97.9%产生应力，造成水泥石破坏。

MgO少量可与熟料矿物固溶，对降低烧成温度、增加液相数量，改善熟料色泽有好处，但超过一定量后，未固溶部分水化很

慢，要几个月甚至几年才与水反应，生产Mg（OH）2，体积膨胀148%，导致水泥安定性不良。

第二章硅酸盐熟料生产的主要原料及控制

水泥的质量主要取决于熟料的质量。煅烧优质熟料必须制备适当成分的水泥生料。而生料的化学成分是由原料提供的。只有当原料提供的成分符合要求，加上良好的煅烧与粉磨，才能生产出优质水泥。因此，水泥原料的开采和合理使用，是水泥生产首先需要解决的问题。

自然界中很难找到一种单一原料，能完全满足水泥生产的要求。因此需要采取几种不同的原料，根据所生产水泥的种类和性能，进行合理搭配，即通过配料，组成配合原料，再把它粉磨成一定细度，才能制得适当成分的生料。因此，生料配料是为了确定各原料各组分的数量比例，以保证得到成分和质量合乎要求的水泥熟料。

生产硅酸盐水泥用的原料，主要是石灰石质原料（主要提供氧化钙）和硅铝质原料（主要提供氧化硅、氧化铝和少量氧化铁）、铁质校正原料进行配料。

一、主要原燃材料技术要求

1、石灰石

凡是以碳酸钙为主要成分的原料都称为石灰质原料。常用的天然石灰质原料有石灰石、泥灰岩、白垩、贝壳等。外购石灰石的企业在签订供货合同前，化验室应先了解该矿山的质量情况，同时按不同的外观特征取样检验，制成不同质量品位的矿石标本。化验室根据本厂生产水泥熟料的配料要求，制定出石灰石的

质量指标。

根据DZ／T 0213—2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》规定：

石灰质原料一般要求（见表D.6）

2、硅铝质原料

天然硅铝质原料的种类很多，有粘土、黄土、页岩、砂岩、粉砂岩等。

根据DZ／T 0213—2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》规定：

粘土质、硅质原料矿石化学成分一般要求见表D.7。

表D.7 粘土质、硅质原料矿石化学成分一般要求

不大于0.015％。

3、铁粉校正原料

用以补充配合生料中氧化铁不足的原料。目前使用较多的是硫酸渣、铁尾渣、磁铁土、铁矿石、钢渣、铜矿渣等。

4、原煤