硅酸盐水泥熟料工艺技术

第一节 熟料的矿物组成
不是以单独的氧化物存在，而是经高温煅烧后，以两种 或两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体。
水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小(30～ 60 µm)的 人造岩石。
一、熟料的矿物组成
四种主要矿物
名称
化学式
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁相固溶体 (铁铝酸四钙)
3CaO · SiO2 2CaO · SiO2 3CaO · Al2O3
反射弱 白(浅)色中间相
正常煅烧熟料（反光）
六方板状的A矿（反光）
2. 煅烧对熟料矿物岩相结构的影响
熟料煅烧过程中，先固相反应生成贝利特，其边棱再熔进液相， 尚未溶进液相的贝利特以它形产生，多为圆粒状。 慢冷时，液相中过多的贝利特在降温过程中会析晶出来，以自形 产生，故有时也出现其它不规则形状。
酸盐性能差
CF C2F C4AF
水化(硫)铁酸钙 水化:C3A>C4AF>C3S
早强类似C3A ，后强不断 增长，类似C2S ；抗冲击
性能和抗硫酸盐性能较好
三、游离氧化钙和方镁石
物质
fCaO
方镁石
晶型和晶形
立方晶系
等轴晶系,立方体八面体
偏光镜观察
无色圆形颗粒
很难看到
反光镜观察
蒸馏水浸蚀后呈彩虹色
多角形,粉红色有黑边
工艺条件正常的熟料中贝利特有交叉双晶条纹， 在烧成温度低且冷却缓慢的熟料中，有平行双晶条纹。
C3A快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱状。
类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）
慢冷排列整齐 细粒状二次析晶B矿（反光）
类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）
低温慢冷 类圆形具有平行晶纹B矿（反光）
快冷 点滴状C3A（反光）
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 C2S： 贝利特(Belite)， B矿 C4AF： 才利特(Celite)，C矿
填充在阿利特、贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、 组成不定的玻璃体和含碱化合物等统称为中间相。
中间相在熟料煅烧过程中，开始熔融成液相；冷却时， 部分液相结晶，部分液相来不及结晶而凝结成玻璃体。
硅酸盐水泥熟料的化学成分
化学成分 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3
含量(％) 62~67 20~24 4~7 2.5~6.0
含约5％的少量其它氧化物： MgO、SO3、TiO2、P2O5、K2O和Na2O
水泥品种不同、原料成分不同、工艺过程不同，熟料化学成分有所不同。 熟料化学成分必须合适，在相图中硅酸盐水泥熟料的范围内，否则生成 其它矿物组成，如无水硬性的C2AS，闪凝的C12A7。
CaO+SiO2
C2S
C2S+H2O C-S-H+CH 水化较慢,水化热较小
早强低,28天水化20％,28 天后强度增长较快,1年强 度赶上C3S ；抗水性较好
CaO+Al2O3 CA C12A7 C3A
水化(硫)铝酸钙 水化迅速,水化热高
凝结硬化快, 强度3天大部 分发挥,早强高,以后几乎 不增长;干缩变形大,抗硫
透明无色 (灰色干涉色)
黑色多角形颗粒 (六角形棱柱形) 有时呈环带结构
单斜晶系 3.28 棱柱状或板状
β型 圆粒状不规则状
无色 (黄色干涉色)
黑白双晶条纹 圆形颗粒
纯
3.04
C3A 工业
熟料中
C4AF C矿 3.77
等轴晶系
立方晶系 斜方晶系 斜方晶系 棱柱状圆粒状
透明无色
浅褐到深褐的 多色性
反射强 黑(深)色中间相
化学成分
矿物组成
熟料煅烧 熟料性能
化学成分
矿物组成
煅烧
性能
CaO
62%,过低 C2S过多
67%,过高
几乎无C2S 或fCaO增多
煅烧容易 要求温度高
水化热低,后强高,抗水性好; 增加β型C2S γ型C2S ，粉化 水化热高,早强高,28天强度高，
抗水性差，影响1年后强度 强度下降，安定性不良
水泥中MgO≤ 5.0% 压蒸安定性合格允许到6.0％
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 璃 体：活性高，水化快 固 溶 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。
第二章 硅酸盐水泥熟料
定义：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水硬性胶凝物质。
中华人民共和国建材行业标准《硅酸盐水泥熟料》：JC/T853—1999
水泥质量
熟料质量
矿物组成 岩相结构
熟料率值 化学成分
水泥生产 中心环节Baidu Nhomakorabea
4CaO · Al2O3 · F
e2O3
简式 种类
C3S 硅酸盐 C2S 矿物
C3A 熔剂 C4AF 矿物
含量(％) 50
75 20 8
22 15
还有少量的游离氧化钙(fCaO)、方镁石(结晶氧化镁)、含碱矿物 以及玻璃体等。
C3S C2S C3A C4AF
硅酸盐矿物
中间相
熔剂矿物
fCaO 方镁石 玻璃体 含碱化合物
慢冷 带棱角片状C3A（反光）
慢冷 棱柱状C4AF（反光）
3. 熟料矿物的生成、水化和特性
矿物名称
生成条件
水化
特性
C3S C2S C3A C4AF
C2S+CaO 液相 C3S
C3S+H2O C-S-H+CH 水化较快,水化热较高
早强高,强度增长快,28天 达70~80％,28天或1年强
度最高；抗水性较差
玻璃体的主要成分为Al2O3 、Fe2O3 、CaO，也有少量的MgO和碱。
二、四种主要的熟料矿物
1. 熟料矿物的晶体结构和岩相结构
矿物名称
纯
C3S
A矿
纯
C2S
B矿
密度 (g/cm3)
晶型和晶形
偏光镜观察 (正交偏光镜观察)
反光镜观察
三斜晶系T型 3.13 六角形棱柱形
3.14~ 3.25
单斜晶系M型 六方片状板状 三方晶系R型
形成原因
配料不当,生料过粗,煅烧不良， 没有被吸收
生料中MgO含量高
水化
水化很慢,CaO+H2O=Ca(OH)2 水化更慢,MgO+H2O=Mg(OH)2
体积膨胀97.9％
体积膨胀148％
对熟料 性能影响
安定性不良:变形,开裂,破坏
安定性不良:变形,开裂,破坏
含量控制指标
立窑熟料≤ 2.5％ 回转窑熟料≤ 1.5％