Transcript 1.硅酸盐水泥生产过程？

《无机材料工艺学》
（水泥方向）
徐海军
2010年3月
目
1 绪论
• 1-1 水泥的定义和分类
• 1-2水泥工业基本情况
2 通用硅酸盐水泥生产技术
• 2-1 通用硅酸盐水泥的国家标准
• 2-2 通用硅酸盐水泥的生产工艺
• 2-3 新型干法水泥生产工艺
• 2-4 硅酸盐水泥熟料的组成
• 2-5 硅酸盐水泥熟料的率值
• 2-6 熟料矿物组成的计算与换算
3 原料及预均化技术
• 3-1 水泥生产用主要原料
• 3-2 水泥生产用辅助原料
录
• 3-3 矿山开采
• 3-4 原来破碎与烘干、输送与储
存
• 3-5 原料的预均化
4 生料制备技术
• 4-1 生料的配料及计算
• 4-2 生料粉磨工艺技术
• 4-3 立式磨在生料粉磨中的应用
5 生料均化技术
• 5-1 生料均化的基本原理
• 5-2 生料均化的主要设施
• 5-3 生料均化工艺技术
6 熟料煅烧技术
• 6-1 生料在煅烧过程中的物理化
学变化
• 6-2 悬浮预热技术
• 6-3 预分解技术
• 6-4 回转窑技术
• 6-5 熟料冷却技术
7水泥制成技术
• 7-1 水泥粉磨工艺技术
• 7-2 管球磨粉磨技术
• 7-3 立式磨在水泥粉磨中的应用
• 7-4 挤压粉磨技术
• 7-5 水泥的储存与发运
8 硅酸盐水泥的性能及应用
• 8-1 硅酸盐水泥的凝结时间
• 8-2 硅酸盐水泥的强度
• 8-3 硅酸盐水泥的体积变化与水
化热
• 8-4 硅酸盐水泥的耐久性
9 水泥生产质量控制
10 传统水泥生产技术
• 10-1 湿法回转窑生产技术
• 10-2 干法回转窑生产技术
• 10-3 立窑水泥生产技术
11 其他通用水泥生产技术
• 11-1 混合材料的种类及质量要
求
• 11-2 普通硅酸盐水泥
• 11-3 矿渣硅酸盐水泥
• 11-4 火山灰硅酸盐水泥
• 11-5 粉煤灰硅酸盐水泥
• 11-6 复合硅酸盐水泥
12 特种水泥生产技术
绪
论
从广义而言，水泥泛指一切能够硬化的无机胶凝材料；
而狭义的水泥则专指现代水泥，即具有水硬性的胶凝材料。
所谓胶凝材料，即胶结料。它是指在物理、化学作用
下，能从浆体变成坚固石状体，并能胶结其他物料而具有
一定机械强度的物质。胶凝材料可分为有机和无机胶凝材
料两大类，沥青和各种树脂属于有机胶凝材料；无机胶凝
材料按硬化条件又分为水硬性和非水硬性两种。非水硬性
胶凝材料拌水后只能在空气中硬化而不能在水中硬化，如
石灰、石膏等；而水硬性胶凝材料拌水后既能在空气中硬
化又能在水中硬化。
胶凝材料的发展史，可追溯到人类史前时期。
它先后经历了天然产出的粘土、石膏一石灰、石
灰～火山灰及人工配料制得水硬性胶凝材料等各
个阶段。
大约在公元前2000～3000年，人们便开始用
经过煅烧所得的石膏或石灰来调制砌筑砂浆，例
如我国著名的万里长城、古埃及的金字塔等许多
宏伟建筑都是用石灰、石膏作为胶凝材料砌筑而
成的。这个时期可称为胶凝材料发展史上的石膏
一石灰时期。
到公元初，古希腊和罗马人注意到在石灰砂
浆中掺加某些火山灰沉积物，不仅强度高，而且
还具有一定的抗水性。古罗马的“庞贝”城及罗
马圣庙等著名古建筑都是用石灰一火山灰材料砌
筑而成的。在我国古代建筑中所大量应用的石灰、
黄土、细砂组成的“三合土”实际上也是一种石
灰一火山灰材料。随着陶瓷生产的发展，人们开
始用废陶器、碎砖等代替天然火山灰磨细后与石
灰混合制成具有水硬性的胶凝材料。这个时期可
称为胶凝材料发展史上的石灰一火山灰时期。
水硬性石灰和天然水泥的发现为水泥的发明奠定了基础。
1756年，英国人J．Smeteton为了建造伦敦港口的
灯塔，通过大量试验研究，发现掺有粘土的石灰石经过煅
烧后获得的石灰具有水硬性，J．SmetetOn第一次发现
了粘土的作用，制成了“水硬性石灰”，从而打破了过去
一直认为只有最纯的石灰石才能烧制最好的石灰的传统观
念。在此之后又出现了罗马水泥，随后又发展到用天然水
泥岩(粘土含量20％～25％左右的石灰石)煅烧、磨细制成
天然水泥。但是理想的天然水泥岩产出并不多。随着生产
技术的进步，人们逐渐认识到把粘土和石灰石按某一配比
固定下来，可以获得性能良好的水泥，因而开始进行人工
配料，这是水泥发展史上又一重要进步，实际上可以看成
是现代意义上水泥制造的雏型。
水泥的发明
1824年，英国人阿斯普丁(J．Aspdin)将粘
土与石灰石配合烧制成块(熟料)，再经磨细而成
水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制成人工石，
并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英
国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为“波特
兰水泥”(PartlandCement)，并于1824年10月
21日首先获得该产品的专利权。
水泥在国民经济中的地位和作用
水泥是重要的建筑和工程材料，水泥无论是
在砂浆中或是在混凝土中，都只是质量较少的一
部分，但它起胶结作用，能将砂、石胶结在一起，
形成人造石；且能在空气中和水中硬化，长期保
持很高的强度，因而它广泛应用于工业建筑、民
用建筑、交通、水利、农林、国防、海港、城乡
建筑和宇航工业、核工业以及其他新型工业的建
设等领域，它应用面广，使用量大，是国家建设
和人民生活中不可缺少的重要材料。
水泥代替钢材、木材等的趋势有增无减。生产水泥
虽然消耗较多能源，但水泥与砂、石等集料制成的混凝土
则是一种低能耗型建筑材料。每吨混凝土消耗的能量仅为
红砖的1／6，钢材的1／20，铝材的1／170。与普通钢铁
相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽
的缺点，更不会有塑料年久老化的问题。其耐久性好，维
修工作量小，在代钢、代木方面，越来越显出技术经济上
的优越性。
水泥使各种特殊功能的建筑物和构筑物的出现成为
现实。水泥与钢筋、砂、石等材料制成的钢筋混凝土、预
应力钢筋混凝土远远超过钢筋或混凝土各自的性能，它坚
固耐久，适应性强。它们的应用，才使高层建筑、超高层
建筑、大跨度桥梁及建(构)筑物、巨型水坝、美丽多姿的
公路、立交桥等特殊功能的建筑物、构筑物的出现成为可
能，它对人们的日常生活和人类的文明产生了积极的影响。
1-1 水泥的定义和分类
一、水泥的定义
• 所谓水泥，是指加水拌和成塑性浆体后，能胶结
砂、石等适当材料并能在空气中硬化的粉状水硬
性胶凝材料。它是各种类型水泥的总称。简言之，水泥
是一种水硬性胶凝材料。
• 水泥的共同特征是：它是经过粉磨后具有一定细度的
粉末状；加入适量水后可成塑状浆体；它既能在水中硬化，
也能在空气中硬化形成人造石；水泥浆牢固地胶结砂、石、
钢筋等集料使之成为整体产生强度。
二、水泥的种类
水泥的种类繁多，至今为止已有100多种水泥问世。
(一)按水泥的用途及性能分
可将水泥分成三大类：通用水泥、专用水泥、特性水泥。
1、通用水泥
一般土木建筑工程通常采用的水泥。如硅酸盐水泥、
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、
粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等六大品种。
2、专用水泥
专门用途的水泥。如油井水泥、道路水泥、砌筑水泥等。
3、特性水泥
某种性能比较突出的水泥。如快硬硅酸盐水泥、自应
力铝酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥等。
通常情况下，常常把专用水泥、特性水泥合称为特种
水泥。
(二)按水泥的组成分类
1、硅酸盐水泥系列(通常简称为硅酸盐水泥)
磨制水泥的熟料以硅酸盐矿物为主要成分。如通用水泥及大
部分专用水泥、特性水泥都属于硅酸盐水泥系列。
2、铝酸盐水泥系列
该系列水泥的特征是熟料矿物以铝酸钙为主，主要包括铝酸
盐膨胀水泥、铝酸盐自应力水泥和铝酸盐耐火水泥等。
3、氟铝酸盐水泥系列
如快凝快硬氟铝酸盐水泥、型砂水泥、锚固水泥等。
4、硫铝酸盐水泥系列
如快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水
泥，自应力硫铝酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥等。
5、铁铝酸盐水泥系列
如快硬铁铝酸盐水泥、高强铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水
泥、自应力铁铝酸盐水泥等。
6、其他
如耐酸水泥、氧化镁水泥、生态水泥、少熟料和无熟料水泥
等。
三、水泥的命名
水泥命名时，按不同类别分别以水泥的主要水
硬性矿物、混合材、用途和主要特性进行命名，
当名称过长时，允许有简称。
通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以
混合材料名称或其他适当名称来命名。通用水泥的
主要水硬性矿物为硅酸盐，由于掺加混合材料的不同而有
不同的名称，如不掺或仅掺少许混合材料(<5％)的水泥称
硅酸盐水泥(相当于国外波特兰水泥)；掺有较多矿渣作混
合材的水泥称矿渣硅酸盐水泥。
专用水泥按其专门用途命名。所谓专用，是
指特定的单一用途，在此特定用途范围内，水泥
能充分发挥其特性，取得最佳使用效果。某些情
况下，还在其名称前冠以不同型号。如石油开采
时用作不同井深条件下的固井水泥分别称A级油
井水泥、B级油井水泥等；用于修建道路的水泥
称道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。
特性水泥以水泥的主要特性命名。它不是专用的，在
需要和规定的特性范围内均可使用。
如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝
酸盐水泥等。
以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主
要组分的水泥是以主要组分的名称冠以活性材料的名称进
行命名，也可以再冠以特性名称。如石膏矿渣水泥、石灰
火山灰水泥等。
目前我国经常生产的水泥品种约30个，但最主要的品
种仍然是各种硅酸盐水泥，它的产量占全国水泥总产量的
98％以上，为此，硅酸盐水泥系列产品尤其是硅酸盐水泥
将作为本课程讨论的主要对象。
1-2水泥工业基本情况
• 一、世界水泥工业简史及发展趋势
• 人类最早是利用间歇式土窑(后发展成土立窑)煅烧水泥熟
料，首批水泥大规模使用的实例是1825～1843年修建的
泰晤士河隧道工程。
• 1877年回转窑烧制水泥熟料获得专利权，继而出现了单
筒冷却机、立式磨以及单仓钢球磨等，从而有效地提高了
水泥产量和质量。
• 1905年湿法回转窑出现；
• 1910年土立窑得到了改进，实现了立窑机械化连续生产；
• 1928年德国的立列波博士和波利休斯公司在对立窑、回
转窑的综合分析研究后创造了带回转炉篦子的回转窑，为
了纪念发明者与创造公司，取名为“立波尔窑”。
• 1950年悬浮预热器窑的发明与应用使熟料热耗大幅度降
低，与此同时，熟料的冷却设备也有了很大的发展，其他
的水泥制造设备也不断更新换代。
• 1971年日本在将德国的悬浮预热器窑技术引进十余年后，
开发了水泥窑外分解技术，从而揭开了现代水泥工业的新
篇章，并且很快地在世界范围内出现了各具特点的预分解
窑，形成了新型干法水泥生产技术。
• 随着原料预均化、生料均化、高功能破碎与粉磨、环境保
护技术和x射线萤光分析等在线检测方法的配套发展、逐
步完善，加上电子计算机和自动化控制仪表等技术的广泛
应用，使新型干法水泥生产的熟料质量明显提高，能耗明
显下降，生产规模不断扩大。新型干法水泥生产工艺正在
逐步取代湿法、老式干法和立窑等生产工艺。
• 当今世界水泥工业发展的总体趋势是向新型干法
水泥生产技术发展，并具有如下特征：
• (一)水泥装备大型化
• 新型干法水泥生产技术提供了提高水泥设备的单
机能力和功能的可能性，而追求高效率、高性能、
低成本促进了水泥生产装备大型化的进程。当前
国际上已出现了10000 t／d的水泥熟料烧成系统，
用于生料粉磨的600 t／h辊式磨已经问世，水泥
企业的规模为年产数百万吨，甚至高达1000万t。
• (二)生产工艺节能化
• 现代辊式磨、辊压机和辊筒磨三种新型挤压粉磨装置显
示了巨大的节能潜力，显示了比传统的磨机实现概率破碎
的粉磨技术更大的优越性。在生料粉磨中采用带磨外循环
的辊式磨已成为首选方案，在水泥粉磨工艺中采用料间挤
压粉磨设备逐步取代直到完全取代球磨机已经成为一种必
然的趋势，而与之配套的各种高效节能的新型选粉机使生
产效率提高，系统电耗进一步降低。采用6级旋风预热器
系统和改进型分解炉、新型多通道燃烧器及第三代篦式冷
却机实现高效冷却并高效热回收，熟料热耗可降至3000
kJ／(kg熟料)以下，热效率提高60％左右。
• (三)操作管理自动化
• 由于计算机控制技术、通讯技术和图形显示技术的飞速
发展，DCS这种分散控制、集中管理的集散型控制系统已
经在世界水泥工业中得到广泛应用。管理信息系统(MIS)
作为全厂的生产、财务、营销、节资、备品备件、预检修
计划制订与实施的管理并把DCS作为生产子系统纳入其中，
从而形成自下而上的过程控制层、系统监控层、调度协调
层、计划管理层和经营决策层。操作管理的自动化使操作
控制方便、管理科学化，具有无可比拟的优越性。
• (四)环保措施生态化
• 当前，世界水泥工业的环保工作已开始从被动治理转向主
动治理。各种运行可靠，收尘效率在99．9％以上的电收
尘器和袋式收尘器及其辅助设备已普遍采用，工业发达国
家对废气粉尘的排放标准已控制到50～30 mg／Nm3以
下，并全面控制高温废气中的SO2、CO、NOx等气体含
量以保护生态环境免受污染，新建水泥厂的粉尘和有害物
的排放均能满足零污染的标准，零污染、无公害、利用水
泥工业自身大量处理利用其他工业的废料、废渣的“绿色
型”水泥工业已初具雏型。可以展望，水泥工业也将从仅
为人类提供低价、高性能的建筑材料发展和过渡到对生态
环境友好的工业之一。
• 二、中国的水泥工业概况
• 我国水泥工业自1889年创立工厂迄今已有100多年的历
史。
• 第一个水泥厂——唐山细棉土厂(后改组为启新洋灰公司，
现为启新水泥厂)1889年建于河北省唐山，并于1892年建
成投产。之后，又相继建成了大连、上海、中国、广州等
水泥厂，并根据英文Cement的音译将这些工厂的产品称
之为“细棉土”，或者称之“土敏土”、“水门汀”及
“洋灰”，20世纪30年代初根据其和水后成泥状物的特
性改称为“水泥”并沿用至今。自1889年至1937年的近
50年间，我国水泥工业发展极其缓慢，最高水泥年产量仅
114.4万t。这是我国水泥工业的萌芽及早期发展阶段。
抗日战争时期，先后建设了哈尔滨、本溪、小屯、
抚顺、锦西、牡丹江、工源、琉璃河及重庆、辰溪、嘉华、
昆明、贵阳、泰和等水泥厂，解放前夕投产了华新、江南
水泥厂。这些厂大多数是外国人一手操办的，设备来自国
外，没有完整的建设水泥工业的机制，因连年战乱，许多
水泥厂难于持续生产，水泥工业处于衰落期。1949年全
国解放时，水泥年总产量仅66万t，占当时总生产能力的
16．3％。全国水泥工业处于奄奄一息的境地。
1949年新中国成立后，水泥工业迅速发展。50年
代中期，我国就开始试制湿法回转窑和半干法立波尔窑生
产线成套设备，迈出了我国水泥生产技术发展的重要一步。
从50年代到60年代，我国依靠自己的科研设计力量进行
预热器窑的试验，先后新建、扩建了32个重点大中型的湿
法或半干法立波尔窑生产企业，同期立窑小型水泥企业蓬
勃发展。在70～80年代，我国自行开发日产700 t、1 000
t、1 200 t、2 000 t熟料的预分解窑生产线分别在新疆、
江苏邳县、上海川沙、辽宁本溪和江西水泥厂投产；
从1978年起，相继从国外引进了一批2 000～4000t熟
料的预分解窑生产线成套设备，建成了冀东、宁国、柳州、
云浮等大型厂，不仅改善了水泥生产结构，而且在我国工
厂设计、管理与设备改造等方面提供了很好的借鉴，迅速
提高了我国的新型干法技术水平。
至1997年，预分解窑生产线达109条，总设计能力
6000万t。这期间，还开发丁一批低投资的提高型日产
300～600 t熟料的生产线用于湿法厂和立窑厂改造。与此
同时，我国的水泥品种已由建国初期的3～4个发展到现在
的近80个品种，其中特种水泥就有70多个，经常生产的
品种有30个左右。
1985年我国水泥产量跃居世界第一，并连续25年位
居首位，水泥产量超过世界水泥总产量的二分之一。
1985年水泥总产量1.46亿吨，1990年水泥总产量2.10亿
吨，1995年水泥总产量4.76亿吨，2000年水泥总产量
5.97亿t，2005年水泥总产量10.60亿吨，2006年水泥总
产量12.40亿吨，2007年水泥总产量13.50亿吨，2008年
水泥总产量13.88亿吨，2009年水泥总产量16.30亿吨，
生产厂家达5000余家。
• 存在的问题
• 一是能源消耗高、粉尘和废气污染严重，产品质
量不稳定、劳动生产率低等问题。
• 二是技术进步步伐加快，但总体技术水平与世界
先进水平差距较大。新型干法生产技术装备的科
研、开发虽然取得了长足的进步和发展，但无论
是在设备的大型化方面，还是在技术性能，特别
是能耗指标以及机电一体化水平、设备的材质和
结构、成套性、可靠性方面都有明显的差距。
• 三是产业结构不合理。大中型企业数量少；高强
度等级水泥产量比例低；生产工艺线数量多而企
业规模普遍较小；职工队伍大，而技术队伍力量
不足，人才缺乏。
• 我国水泥工业正面临调整产业结构，实现“由大
变强”跨世纪战略目标的艰巨任务。我们要以改
造扩建为主，大力发展新型干法水泥生产技术和
具有经济规模的大中型水泥项目，对以立窑为主
的地方工业实行“限制、淘汰、改造、提高”的
方针，逐步减小立窑水泥的比重，增大新型干法
水泥窑比重。
2 通用硅酸盐水泥生产技术
• 2-1 通用硅酸盐水泥的国家标准
• 一、水泥标准
• 水泥的标准不仅对指导水泥生产、控制质量、加强管理
和提高企业经济效益起重要作用，而且是质检机构、科研
设计、建设施工等部门监督检验产品质量、保证工程质量
的重要技术依据。
•
在我国，1953年采用日本的强度试验方法和前苏联
标准的水泥标号，第一次统一了水泥标准；1956年又以
前苏联水泥标准为蓝本制订了全国统一的水泥标准和检验
方法标准；1977年制定水泥强度检验方法GB177-77（中
国软练法），修订了五大水泥标准；1991年将硅酸盐水
泥分成I型、II型，颁发GB175-1992标准；
• 1999年颁发以新强度检验方法标准为核心的六大通用水
泥标准GB175-1999，我国水泥标准完全与国际接轨，达
到国际先进水平；2006年修订了《通用硅酸盐水泥》标
准，取消了P.O32.5水泥品种，增加了对CL氯离子限量的
要求，以及水泥组分应当定期校核的要求。
• 在我国的100多个水泥专业标准中，既有强制性的国家标
准(代号GB)、建材行业标准(代号JC，1 990年前也曾用
ZBQ)，也有推荐性的国家标准(GB／T)、建材行业标准
(JC／T)。
• 当生产的水泥新品种没有国家标准和行业标准时，可制订
企业标准作为组织生产的依据，并报当地政府标准化行政
主管部门和有关行政主管部门备案。已有国家标准或者行
业标准的，国家鼓励企业制定严于国家标准或行业标准的
企业标准在企业内部实施。
• 近年来，国际标准化组织(英文名称的缩写ISO)制订颁布
了一系列标准，采用ISO标准体系的国家和地区已超过半
数，欧洲标准化组织(CEN)制订颁布了欧洲通用水泥标准。
• 二、通用硅酸盐水泥的定义 (根据GBl75—2006定义)
• 通用硅酸盐水泥，指一般土木工程通常采用的水泥。包括
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰
硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
• 三、通用硅酸盐水泥的组分材料（见表）
• 四、硅酸盐水泥熟料
• 硅酸盐水泥熟料，即国际上的波特兰水泥熟料（简称水泥
熟料），由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，
按适当比例磨成细粉并烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主
要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中，硅酸钙矿物不少于
66%，氧化钙与二氧化硅的质量比不小于2.0。
• 五、石膏
• 石膏是用作调节水泥的凝结时间的组分。可用天然的石
膏也可以用工业副产石膏。
• 1、天然石膏
• (1)石膏
•
以二水硫酸钙为主要成分的天然矿石。
• (2)硬石膏
•
以无水硫酸钙(CaSO4)为主要成分的天然矿石。
• 2、工业副产石膏
• 工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品，称工业副产
石膏。采用工业副产石膏时，应经过省级以上权威机构鉴
定，证明对水泥性能无害。
• 六、混合材料
• 混合材料是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内用以改善水泥
性能、调节水泥强度，提高水泥产量的矿物质材料，如粒化高炉矿渣、
石灰石等。
• 1、活性混合材料
• 2、非活性混合材料
• 七、窑灰
• 八、助磨剂
• 九、强度等级
• 硅酸盐水泥强度等级分42.5、42.5R、525、52.5R、62.5、62.5R 三
档 6个
• 普通硅酸盐水泥强度等级分42.5、42.5R、525、52.5R、二档 4个
• 矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸
盐水泥强度等级分32.5、32.5R、42.5、42.5R、525、52.5R 三档 6
个
• 十、通用硅酸盐水泥技术要求
• 技术要求即品质指标，是衡量水泥品质及保证水泥质量
的重要依据。水泥质量可以通过化学指标和物理指标加以
控制和评定。化学指标主要是控制水泥中有害物质的化学
成分不超过一定限量，若超过了最大允许限量，即意味着
对水泥性能和质量可能产生有害的或潜在有害影响；水泥
的物理指标主要是保证水泥具有一定的物理力学性能，满
足水泥使用要求，保证工程质世；水泥强度等级是根据水
泥强度的高低来划分水泥产品质量的等级。
• 硅酸盐水泥技术指标主要有不溶物、烧失量、细度、凝结
时间、安定性、氧化镁、三氧化硫、碱及强度指标9项。
•
•
•
1、水泥的化学要求
2、碱含量
水泥中碱含量按钠碱当量(Na2O+O.658K2O)计算值来
表示。水泥混凝土中的碱骨料(或称碱一集料)反应与混
凝土中拌和物的总碱量、骨料的活性程度及混凝土的使
用环境有关，为防止碱骨料反应，不同的混凝土配比和
不同使用环境对水泥中碱含量的要求电不会一样。因此，
标准中将碱定为任选要求。当用户要求提供低碱水泥时，
以钠碱当量计的碱含量应不大于0．60％；当用户对碱
含量不作要求时，可以协商制订指标。
• 3、物理要求
• （1）凝结时问
• 水泥凝结时间是水泥从和水开始到失去流动性，即从可塑性状
态发展到固体状态所需要的时间，分初凝时间和终凝时间两种。
初凝时间是指水泥加水拌和到标准稠度净浆开始失去塑性的时
间；终凝时间是指水泥加水拌和起到标准稠度净浆完全失去塑
性的时间。
• （2）安定性
• 水泥硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，简称安定
性。安定性是水泥质量指标中最重要的指标之一，它直接反应
水泥质量的好坏。如果水泥中某些成分的化学反应发生存水泥
硬化过程中甚至硬化后，致使剧烈而不均匀的体积变化(体积膨
胀)足以使建筑物强度明显降低，甚至溃裂，即是水泥安定性不
良。引起水泥安定性不良的原因有：熟料中游离氧化钙、方镁
石过高及水泥中石膏掺加量过多。
• (1)游离氧化钙（待删）
•
如果水泥中游离CaO含量达到一定程度时，将造成水泥
混凝土体积膨胀而使结构破坏。一般均采用雷氏夹或试饼
法、沸煮法检验，而不规定游离Ca()含量指标。
• (2)氧化镁(MgO)
•
水泥中氧化镁含量过高时，由于其缓慢的水化和体积膨
胀效应可使水泥硬化体结构破坏。但总结国内水泥生产使
用实践，并经大量科研和调查证明水泥中MgO含量≤5.0％
对水泥混凝土工程质量有保证，故标准中规定水泥中
MgO的含量不得超过5.0％。如果水泥中MgO含量超过
5.0％，有可能出现游离MgO含量过高和方镁石(结晶MgO)
晶体颗粒过大，将造成后期膨胀的潜在危害性，且游离
MgO比游离CaO更难水化，沸煮法不能检定，因此，必
须采压蒸安定性试验进行检验。
• (3)三氧化硫(SO3)
•
水泥中的SO3主要是生产水泥时为调节凝结时
间加石膏而带入的，规定水泥中三氧化硫含量不
得超过3.5％。
• 1、不溶物与烧失量
• 不溶物是指水泥经酸和碱处理，不能被溶解的残留物。
其主要成分是结晶Si它属于水泥中非活性组分之一。
• 水泥烧失量是指水泥在950～1000 ℃高温下燃烧失去的
质量百分数。水泥中不溶物和烧失量指标主要是为了控制
水泥制造过程中熟料煅烧质量以及限制某些组分材料的掺
量。
• 2、细度
• 细度即水泥的粗细程度。通常以比表面积或筛余数表示。
水泥须有足够的细度，使用中才能具有良好的和易性、不
泌水等施工性能、并具有一定的早期强度，满足施工进度
要求。从水泥生产来说，水泥的粉磨细度直接影响水泥的
能耗、质量、产量和成本，故实际生产中必须权衡利弊作
出适当的控制。
• （3）强度等级
• 水泥强度是水泥试体净浆在单位面积上所能承受的外力。
它是水泥技术要求中最关键的主要性能指标，又是设计混
凝土配合比的重要依据。由于水泥在拌水后硬化过程中强
度是逐渐增大的，通常以各龄期的抗压强度、抗折强度或
水泥标号来表示水泥的强度增长速率。一般称3 d以前的
强度为早期强度，28 d及其后的强度称为后期强度，也有
将3个月以后的强度称为后期强度。由于水泥到28 d时强
度大部分发挥出来，以后强度增大相当缓慢．所以通常用
28 d的强度作为水泥质量的分级来划分不同的强度等级。
强度等级的含义是指28 d抗压强度达到相应指标外，
各龄期的抗压强度、抗折强度均要求达到规定的指标。水
泥强度等级仅是等级划分，它没有单位。硅酸盐水泥
(P．I、P.Ⅱ)分42.5、42.5R、525、52.5R、62.5、62.5R
三档 6个。
其中R型属早强型水泥，它具有比非R型水泥3 d强度
高的特点，而28 d的强度指标完全相同。
若其中任一龄期抗压或抗折强度指标达不到所要求强
度等级的规定，则以其中最低的某一个强度指标计算该水
泥的强度等级。
十一、试验方法
十二、检验规则
• 1、编号及取样
• 2、判定规则
(1)废品
凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项
不符合标准规定时，均为废品。
(2)不合格品
凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符
合标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商
品强度等级规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中
水泥品种、标号工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格
品。
十三、包装、标志、运输与储存
2-2 通用硅酸盐水泥的生产工艺
• 一、生产过程
• 硅酸盐水泥的生产过程通常可分为三个阶段：
• 1、生料的制备，石灰石原料、粘土质原料与少量校正原
料经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配为成分合适、
质量均匀的生料，称生料的制备；
• 2、熟料煅烧，生料在水泥窑内煅烧至部分熔融，所得以
硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称为熟料煅烧；
• 3、水泥制成，熟料加适量石膏、混合材料共同磨细成粉
状的水泥，并包装或散装出厂，称为水泥制成及出厂。
生料制备的主要工序是生料粉磨，水泥制成
及出厂的主要工序是水泥的粉磨，因此，亦可将
水泥的生产过程即生料制备、熟料煅烧、水泥制
成及出厂这三个阶段概况为“两磨一烧”。
二、生产方法及特点
(一)生产方式分类
水泥的生产方法主要取决生料制备的方法及生产的窑
型。目前，主要有两种分类方法：
1、按生料制备方法分类
(1)湿法
将粘土质原料先经淘制成粘土浆，然后与石灰质原料、
铁质校正原料和水按一定比例配合喂入磨机制成生料浆，
生料浆经调配均匀并符合要求后喂人湿法回转窑煅烧成熟
料的方法称为湿法生产，湿法生产中料浆水分占32％～
40％左右。将湿法制备的生料浆脱水烘干后破碎，生料粉
入窑煅烧，称之为半湿法生产，亦可归人湿法，但一般称
之为湿磨干烧。
(2)干法
将原料同时烘干与粉磨或先烘干后再粉磨成
生料粉，而后经调配均化符合要求后喂入干法窑
内煅烧熟料的生产方法称为干法生产，干法生产
中生料以干粉形式入窑。将干法制得的生料粉调
配均匀并加入适量水，制成料球喂人立窑或立波
尔窑内煅烧成熟料的方法称为半干法，半干法料
球含水1 2％～1j％。亦可将半干法归入干法。
2、按煅烧熟料窑的结构分类
(1)立窑生产
利用竖式固定的水泥煅烧设备即立窑煅烧水泥熟料的
方法称为立窑生产。
(2)回转窑生产
利用卧式回转的水泥设备即回转窑来煅烧水泥熟料称
回转窑生产。按进窑物料水分不同回转窑又划分为湿法回
转窑，半干法回转窑(立波尔窑)、干法回转窑及新型干法
(悬浮预热器窑、预分解窑)。
2-3 新型干法水泥生产工艺
复 习
1.硅酸盐水泥生产过程？
2.硅酸盐水泥生产方法划分？
3.新型干法水泥生产工艺过程？
2-4 硅酸盐水泥熟料的组成
一、化学组成
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，还含有少量的其
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。当用萤石或其他金属尾矿作矿化剂生产硅酸
盐水泥熟料时，熟料中还会有少量的氟化钙
(CaF2)或其他微量金属元素。
从国内外统计规律看，在实际生产中，硅酸
盐水泥熟料中各主要氧化物含量的波动范围一般
为：
CaO 62％～67％
SiO2 20％～24％
Al2O3 4％～7％
Fe2O3 2.5％～6％
由于某些原燃料带入的MgO、SO3等
含量较高，以致熟料中次要氧化物总和有
可能高于5％。
二、矿物组成
在硅酸盐水泥熟料中，CaO、SiO2、Al2O3、
Fe2O3等并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反应组合成各种不同的氧化物
集合体，即以多种熟料矿物的形态存在。
这些熟料矿物结晶细小，通常为30～60μm，因
此，可以说硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、
结晶细小的人造岩石。
硅酸盐水泥熟料中的主要矿物有以下四种：
硅酸三钙： 3CaO·SiO2
简写成C3S
硅酸二钙： 2CaO·SiO2
简写成C2S
铝酸三钙： 3 CaO·Al2O3 简写成
C3A
铁铝酸四钙：4 CaO ·Al2O3·Fe2O3 简
写成C4AF
另外，还有少量的游离氧化钙、方镁石(即结晶氧
化镁)、含碱矿物以及玻璃体等。
另外，还有少量的游离氧化钙、方镁
石(即结晶氧化镁)、含碱矿物以及玻璃体等。
当使用萤石作矿化剂或萤石一石膏作
复合矿化剂生产硅酸盐水泥熟料时，熟料
中还可能会有氟铝酸钙及过渡相硫铝酸钙。
通常，熟料中硅酸三钙和硅酸二钙的
含量占75％左右，合称为硅酸盐矿物，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
1250～1 280℃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
之为熔剂性矿物。硅酸盐矿物和熔剂性矿
物在熟料中占总量百分之九十五。
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。
(一) CaO
适量增加熟料CaO含量有助于提高C3S
含量。但CaO过多，易导致反应不完全而
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
钙含量过低，则生成C3S太少，C2S却相应
增加，会降低水泥的胶凝性。一般为62
％～67％。
(二) SiO2
SiO2主要在高温作用下与CaO化合形
成硅酸盐矿物，当熟料中CaO含量一定时，
SiO2含量高，易生成较多未饱和的C2S，
C3S含量相应减少，同时由于SiO2含量高，
必然相应降低Al2O3、Fe2O3的含量，则熔
剂性矿物减少，不利于C3S形成；相反，当
SiO2含量较低，则硅酸盐矿物相应减少，
熟料中的熔剂性矿物相应增多。
(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含量一定，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。
（一）硅酸三钙
四、熟料矿物特性
• 1、形成条件及其存在形式
• 硅酸三钙是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物。通常，它是
在高温液相作用下，由先导形成的固相硅酸二钙吸收氧化
钙而成。
• 纯C3S只在2065～1250℃温度范围内稳定，在2065℃以
上不一致熔融为CaO与液相；在1250℃以下分解为C2S和
CaO。在室温条件下可以呈介稳状态存在。
• 现代研究及测试技术一致证明：水泥熟料中的硅酸三钙并
不是以纯的C3S形式存在，而总是与少量的其他氧化物如
Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体。这种固溶
体在反光显微镜下的岩相照片为黑色多角形颗粒。
2、矿物水化特性
硅酸三钙加水调和后，在其不断的与水发生反应的过程中，具有如下特性：
（1）水化较快，水化反应主要在28 d以内进行，约经一年
后水化过程基本完成。
（2）早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率较大。其
28d强度可以达到它一年强度的70％～80％，就28d或一
年的强度来说，在四种主要矿物中硅酸三钙最高，它对水
泥的性能起着主导作用。
（3）水化热较高，水化过程中释放出约500 J／g的水化热；
抗水性较差。因此，如果要求水泥的水化热较低，抗水性
较好时则宜适当降低熟料中的C3S含量。
值得注意的是，阿利特晶体尺寸和发育程度
会影响其反应能力。当烧成温度高，阿利特晶形
完整，晶体尺寸适中，矿物分布均匀，界面清晰
时熟料的强度较高。当加入矿化剂或急剧升温煅
烧时，阿利特晶体发育完整，分布均匀，熟料强
度也较高，当急冷时也有助于提高活性。
（二）硅酸二钙
硅酸二钙由CaO与SiO2化合而成，是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物之一。
• 1、多晶转变
•
纯C2S在1450℃以下亦有同质多晶现象，通常有四种
晶型，α-C2S、α/-C2S、β-C2S、γ-C2S。
•
常温下，有水硬性的α-C2S、高温型α/H—-C2S、低
温型α/L-C2S、β-C2S都是不稳定的，有趋势要转变为结
构中Ca2＋离子的配位数相当规则的、几乎没有水硬性的
γ-C2S。因γ-C2S的密度为2．97 g／cm3，而β-C2S密度
是3．28 g／cm3，故发生β—γ转变时，伴随着体积膨胀
10％，结果是熟料崩溃，生产中称之为粉化。当烧成温度
较高，冷却较快，且固溶有少量等的熟料中，通常均可保
留有水硬性的β-C2S。
2、矿物特性
硅酸二钙通常因溶有少量氧化物——Al2O3、Fe2O3、
MgO、R2O等而呈固溶体存在。这种固溶少量氧化物的
硅酸二钙称贝利特(Belite)，简称B矿。
在硅酸盐水泥熟料中，贝利特呈圆粒状，但也可见其
他不规则形状。这是由于熟料在煅烧过程中，先固相反应
形成的贝利特，其边棱再溶进液相，在液相中吸收CaO反
应生成阿利特所致。在反光显微镜下，工艺条件正常的熟
料中贝利特具有黑白交叉双晶条纹。
在烧成温度低且冷却缓慢的熟料中，常发现有平行双
晶。
3、水化特性
(1)水化反应比C3S慢得多，至28 d龄期仅水化20％左右，凝
结硬化缓慢。
(2)早期强度低，但28d以后强度仍能较快增长，一年后其强
度可以赶上甚至超过阿利特的强度。
(3)水化热250 J／g，是四种矿物中最小者；抗水性好，因
而对大体积工程或处于侵蚀性大的工程用水泥，适当提高
贝利特含量，降低阿利特含量是有利的。
当硅酸二钙中固溶有少量的—Al2O3、V2O5、
Cr2O3、BaO、SrO、P2O5等氧化物时，可以提高其水
硬性。
（五）玻璃体
工厂实际生产条件下，硅酸盐水泥熟料中的部分熔
融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体称为玻璃体。
在玻璃体中，质点排列无序，组成也不定。其主要成为分
CaO，还有少量的MgO和碱(Na2O+K2O)等。
玻璃体在熟料中的含量取决于熟料煅烧时形成液相量
和冷却条件。当液相一定，玻璃体含量则随冷却速度而异。
快冷时熟料中的玻璃体较多，而慢冷时玻璃体较小甚至几
乎没有。普通冷却的熟料中含玻璃体约2％～21％，急冷
的熟料含玻璃体8％～22％，而慢冷的熟料含玻璃体约
0～2％。
玻璃体不及晶体稳定，因而水化热较大。
（六）游离氧化钙和方镁石
1、游离氧化钙的种类及其对水泥安定性的影响
游离氧化钙是指熟料中没有以化合状态存在而是以
游离状态存在的氧化钙，又称为游离石灰(f-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。
• （1）欠烧游离氧化钙(欠烧f-CaO)
• 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，即在1100～1200℃的低
温下形成的。主要存在于黄粉黄球以及欠烧的夹心熟料中，
其结构疏松多孔，遇水反应快，对水泥安定性危害不大。
但含有欠烧f-CaO太高的熟料制成水泥时其强度将大大降
低。
• （2）一次游离氧化钙(一次f-CaO)
• 当配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中出现的尚没
有与酸性氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3完全化学反应而
残留的-CaO，即游离状态存在的CaO。这种f-CaO在烧成
温度下经高温煅烧而呈“死烧状态”，结构致密，晶体较
大，一般达10～20μm，往往聚集成堆分布，形成矿巢，
且包裹在熟料矿物之中，并受到杂质离子的影响，遇水生
成Ca(OH)2的反应很慢，通常加水3d以后反应明显，至
水泥混凝土硬化后较长一段时间内才完全水化。游离氧化
钙与水用生成Ca(OH)2时，固相体积膨胀97.9％，在已硬
化的水泥石内部造成局部膨胀应力。由于熟料中f-CaO往
往成堆聚集，随着游离氧化钙含量的增加，在水泥石内部
产生不均匀膨胀，严重时甚至引起安定性不良，导致水泥
制品变形或开裂崩溃。为此，应严格控制它的含量，以确
保水泥质量。
• （3）二次游离氧化钙(二次f-CaO)
• 熟料慢冷或还原气氛下，结构不稳定的C3S分解而形成的
氧化钙，以及熟料中碱等取代C2S、C3S、C3A中的氧化
钙而形成。由于氧化钙化合后又游离出来，故称为二次游
离氧化钙。，这部分游离氧化钙也经过了高温煅烧，并分
散在熟料矿物中，水化较慢，对水泥强度和安定性均有一
定的影响。
• 在实际生产中，通常所指的游离氧化钙主要是指“死烧
状态”下的一次游离氧化钙。是影响水泥安定性最主要的
因素。
2、方镁石及其危害
•
方镁石系指游离状态的氧化镁晶体，是熟料
中氧化镁的一部分。在熟料煅烧时，氧化镁有一
部分可和熟料结合成固熔体以及溶于液相中，多
余的氧化镁结晶出来，呈游离状态。当熟料快速
冷却时，结晶细小，而慢冷时其晶粒发育粗大，
结构致密。方镁石半包裹在熟料矿物中问，与水
反应速度很慢，通常认为要经过几个月甚至几年
才明显反映出来。水化生成Mg(OH)㎏时，固相
体积膨胀148％，在已硬化的水泥石内部产生很
大的破坏应力，轻者会降低水泥制品强度，严重
时会造成水泥制品破坏，如开裂、崩溃等。
方镁石引起的膨胀严重程度与其含量、晶体
尺寸等都有关系。晶体小于1μm，含量5％会引
起轻微膨胀；5～7μm，含量3％就会引起严重膨
胀。为此，国家标准中限定了氧化镁含量，实际
生产中还应采用快速冷却熟料、掺加混合材等措
施缓和膨胀的影响。
2-5 硅酸盐水泥熟料的率值
硅酸盐水泥熟料的矿物是由四种主要氧化物
化合而成，在一定的工艺条件下，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。我们把各氧化物含量之间比例关系的系数
称作率值。通过率值可以简单明了地表示化学成
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。我国主要采用石灰
饱和系数、硅率、铝率三个率值。
一、石灰饱和系数
石灰饱和系数是水泥熟料中的总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，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，
通常又简称为饱和比，用符号KH表示。KH主要
为我国和原苏联采用。它是水泥生产控制中最重
要的一个率值。
• (一) KH值的数学表达式
•
• (二)KH值与熟料矿物间的关系
• 从理论上讲，KH值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。熟料矿物组成为：C3S、C3A、C4AF及f-CaO
• (3) KH≤ =0．667，此时熟料矿物只有C2S、C3A、
C4AF，而无C3S。
• 因此，熟料的KH值应控制在0.667～1．00间。通常KH值
控制在0．87～0．96之间。
•
•
(三)其他石灰饱和系数
在国外，尤其是欧美国家大多采用石灰饱和系数LSF来
控制生产。
• 二、硅率
• 又称为硅氧率，我国俗称硅酸率。用n或SM表示。其含义
是熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。
• n值过高，表示硅酸盐矿物多，对水泥熟料强度有利，但
也意味着熔剂性矿物少，将给煅烧造成困难。随着n的降
低，液相量就增加，这对熟料的易烧性和操作有利。但n
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，且熟料强度也低。硅酸盐水泥熟料的n一般控
制在1．7～2．7间。
p  或I M  
Al2 O3
Fe2 O3
• 三、铝率
• 又称铝氧率或铁率，用p或IM表示。它表示的是水泥熟料
中Al2O3含量与Fe2O3含量之比。
• IM大于0.64时，急冷有利，生成C3S、C2S、C3A、
Al O
C4AF四种矿物，各国生产多如此控制。
p  或I M  
2
3
Fe2 O3
• 铝率反映了熟料中Al2O3和Fe2O3的相对含量。熟料中铝
率一般控制在0．9～1．9之间。
•
当p增大，意味着C3A增多，C4AF含量相对较少，液
相粘度增加，不利于C3S的形成。且由于C3A的增多，易
引起水泥的快凝；p过低，则C3A相对含量少，C4AF量
相对较多，虽液相粘度小，对C3S形成有利，易使窑内结
大块，对煅烧操作不利。
2-6 熟料矿物组成的计算与换算
• 一、硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算
• 熟料的矿物组成可用岩相分析、x射线分析和红外
光谱等分析测定，也可根据化学成分或率值计算
出。
• 岩相分析法是用显微镜测出单位面积中各矿物所
占的百分率，然后根据各矿物的密度计算出各矿
物的含量。这种方法测定结果可靠，符合实际情
况，但当矿物晶体小时，可能因重叠产生误差。
• X射线分析则基于熟料中各矿物的特征峰强度与单矿物特
征峰强度之比以求得其含量。这种方法误差较小，但含量
太低则不易测准。红外光谱分析误差也较小。近年来广泛
采用电子探针、X射线光谱分析仪等对熟料矿物进行定量
分析。
• 根据熟料化学成分或率值计算所得的矿物组成往往与实际
情况有些出入，但是，根据计算结果一般已能说明矿物组
成对水泥性能的影响。因此，这种方法在水泥工业中仍然
得到泛应用。
• (一)化学法
• 1、C3S计算式的推导
• 设生成硅酸盐矿物（C3S+C2S）所需要的CaO量为Cs
（实际全部硅酸盐矿物中氧化钙量），根据石灰饱和系数
KH的物理意义可知：
Cs=2.8KH·SiO2
2CaO
+
SiO2 →
2×56.08
60.08
C’
SiO2
C2S
172.25
C2S
2  56.08
 SiO2  1.87SiO2
即 C' 
60.08
再设由C2S生成C3S时所需的CaO量为Cx（生成C3S
时所需加吃的1分子CaO量），则：
Cx=Cs—C’=2.8KH·SiO2—1.87SiO2
根据C3S成的反应式及有关分子量、可求出形成的C3S含量：
C2S + CaO
→
172.25
56.08
Cx
所以
C3S
228.33
C3 S
228.33
228.33
C3 S 
 Cx 
 (2.8KH  SiO2  1.87SiO2 )
56.08
56.08
• 2、C2S计算式的推导
• 根据C3S计算式的推导过程，同理可求得先导形
172.25
172.25
C
S


C
'

1.87SiO  2.87SiO
成的C2S量：
2  56.08
2  56.08
• 熟料中的C2S量实际上等于先导形成的C2S与消
耗掉的C2S之差，故：
• C2S=2.87 SiO2-(172.25/228.33) C3S=2.87
SiO2-(172.25/56.08)(2.8KH SiO2- 1.87 SiO2)
• 即C2S=2.87 SiO2-（8.6 KH·SiO2-5.74 SiO2）=
（8.61-8.60 KH ）SiO2=8.60(1- KH) SiO2
2
2
2
• 3、C3A与C4AF的计算式
• C3A含量的计算应先从总Al2O3量中减去形成C4AF所消
M C3 A
• 耗的Al2O3量，用剩余的Al2O3量再考虑C3A中的 M
• 这一比值求得:
• C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)
• 根据C4AF中的可直接求出C4AF含量：
• C4AF=3.04 Fe2O3
Al2 O3
 2.65
• (二)代数法（也称鲍格法）
•
C=0.7369C3S+0.6512C
2S+0.6227C3A+0.4616C4AF+0.4119CaSO4
•
S=0.2631C3S+0.3488C2S
•
A=0.3773C3A+0.2098C4AF
•
F=0.3286C4AF
•
SO3=0.5881CaSO4
• 解上列联立方程式得各矿物的百分含量计算式。
• 当IM≥0.64时：
• C3S=4.07C一7.60S一6.72A—1.43F一2.86S03 (2．11)
• C 2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3—3.07C=2.87S一
0.754C3S (2．12)
• C 3A=2.65A—1.69F (2．1 3)
• C4AF=3.04F (2．14)
• CaSO4=1.70S03 (2．15)
• 二、熟料化学组成、矿物组成与率值的换算
• (一)由矿物组成计算各率值
• 若已知熟料矿物组成(质量百分数)，则可按下列式子计算
各率值。
C S  0.8838C2 S
KH  3
(2. 16)
C S  1.3256C S
3
n
2
C3 S  1.3256C2 S
(2. 17)
1.4341C3 A  2.0464C4 AF
p
1.1501C3 A
 0.6383
C4 AF
(2. 18)
(二)由熟料率值计算化学成分
设Σ= CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3,一般Σ=95％-98％，通
常情况下可选取Σ=97.5％。
Fe2 O3 

(2.8 KH  1)( p  1)n  2.65 p  1.35
Al2O3  p  Fe2 O3
(2. 20)
(2. 20)
SiO2=n（Al2O3+Fe2O3）
(2. 21)
CaO=Σ- (SiO2+Al2O3+Fe2O3)
(2. 22)
•
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•
•
•
(三)由矿物组成计算化学成分
SiO2=0.2631C3S+0.3488C 2S
Al2O3=0.3773C 3A+0.2098C4AF
Fe2O3=0.3286 C4AF
CaO=0.7369C3S+0.6512C 2S+0.6227C
3A+0.4616C4AF+0.4119CaSO4
• SO3=0.5881CaSO4
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•
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3 原料及预均化技术
3-1 水泥生产用主要原料
3-2 水泥生产用辅助原料
3-3 矿山开采
3-4 原来破碎与烘干、输送与储存
3-5 原料的预均化
谢
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