铝酸三钙.docx
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铝酸三钙
铝酸三钙
铝酸三钙与水反应迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大。
在常温，其水化反应依下式进行：
2（3CaO·Al2O3）+27H2O=4CaO·Al2O3·19H2O+2CaO·Al2O3·8H2O
简写为2C3A+27H=C4AH19+C2AH8
C4AH19在低于85％的相对湿度下会失去6摩尔的结晶水而成为C4AH13。
C4AH13和C2AH8都是片状晶体，常温下处于介稳状态，有向C3AH6等轴晶体转化的趋势。
C4AH13+C2AH8=2C3AH6+9H
上述反应随温度升高而加速。
在温度高于35℃，或在液相CaO浓度达到饱和时，C3A会直接生成C3AH6。
在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关，见下表。
最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石。
由于其中的铝可被铁置换而成为含铝、铁的三硫型水化硫铝酸盐。
故常用AFt表示。
钙矾石结晶完好，属三方晶系，为柱状结构，其结构式可以写成：
[Ca3Al（OH）6·12H2O]（SO4）16·H2O。
若CaSO4·2H2O在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙（AFm）。
它也属三方晶系，呈层状结构，其结构式可写成：
[Ca2Al（OH）6]（SO4）0.3·3H2O。
熟料煤耗计算公式
熟料煤耗计算公式&nbs
1、熟料实物煤耗（P）
P＝F÷G×1000
式中：
P——熟料实物煤耗（kg-coal/t-ck）。
ivide；G×1000式
F——烧成用煤总量（FF用煤及Kiln用煤的和，t）。
G——熟料量（t）。
2、熟料烧成标煤耗（P1）中：
P——熟料实物煤耗（kg-coalt
P1＝P×Q÷（7000×4.18）＝P×Q÷29260
式中：
P1——熟料烧成标煤耗（kg-coal/t-ck）。
Q——煤粉热值（Kj/kg-coal）。
熟料煤耗计算公式&nbs
3、熟料热耗（P2）
P2＝F×1000×Q÷（G×1000）
P2——熟料烧成热耗（Kj/kg-ck）。
-ck）。
&
回答者:
A8155（本答案提交于2009年07月13日）
回答
熟料煤耗计算公式
1、熟料实物煤耗（P）
P＝F÷G×1000
式中：
P——熟料实物煤耗（kg-coal/t-ck）。
F——烧成用煤总量（FF用煤及Kiln用煤的和，t）。
G——熟料量（t）。
2、熟料烧成标煤耗（P1）
P1＝P×Q÷（7000×4.18）＝P×Q÷29260
式中：
P1——熟料烧成标煤耗（kg-coal/t-ck）。
Q——煤粉热值（Kj/kg-coal）。
3、熟料热耗（P2）
P2＝F×1000×Q÷（G×1000）
P2——熟料烧成热耗（Kj/kg-ck）。
回答者:
A8155（本答案提交于2009年07月13日）
回答
2）硅酸率（SM）和铝氧率（IM）的计算公式与传统公式完全相同，即：
（2）
（3）
硅酸率和铝氧率的表达式虽然与传统硅酸盐水泥熟料率值公式完全相同，但它们的含义有所不同：
对于阿利特一硫铝酸盐水泥熟料，上述两个率值公式中的Al203除参与形成C4AF外，主要是参与形成C4A3，而不是C3A。
因此，不能完全依照普通硅酸盐水泥熟料来理解二者的含义。
另外，阿利特一硫铝酸盐水泥熟料中A1203含量较高、Fe2O3含量较低，所以IM值较高。
当然，这并不影响它们的应用。
（3）硫铝比（Pm）表示熟料中Ca0、Al2O3和S03形成C4A3矿物时，S03和Al2O3之间的比例关系。
其计算公式为：
（4）
式（4）的分母表示能够参与形成C4A3的Al2O3的量。
由于形成一个3Ca0·3A1203·CaS04分子，要求S03和Al203的比例为：
所以，在IM>0.64时，根据Pm的大小，可以判定Al203、Fe2O3和S03之间的匹配关系及生成的矿物种类。
分为以下三种情况：
①当Pm=0.26时，熟料中A1203配入量与Fe203、S03的含量相匹配，各自均无剩余，中间相除C4AF之外，其余均为C4A3，没有C3A（或CA）和CaS04。
②当Pm<0.26时，S03配入量不足，或Al203过量，中间相除C4AF和C4A3之外，还会有C3A（或CA）出现。
③当Pm>0.26时，S03配入过量，或Al203不足，中间相会同时出现C4AF、C4A3和CaS04。
在实际生产中，为了形成足够的C4A3，必须考虑到S03部分固溶于其它矿物中，还有部分高温逸出，所以其值一般应大于0.26。
式
（1）～（4）就是阿利特一硫铝酸盐水泥熟料率值计算公式。
2熟料化学成分、矿物组成与率值间的关系
熟料化学成分、矿物组成与率值是熟料组成的三种不同表示方法，它们可以相互换算。
以下介绍两种在配料计算和生产控制中常用的换算关系式，其余可以类推。
2．1由化学成分计算矿物组成
为了烧制性能良好的阿利特一硫铝酸盐水泥熟料，在其矿物组成设计时，通常都要求IM>0.64，Pm>0.26。
此时，熟料的矿物组成为C3S、C2S、C4A3、C4AF和少量CaS04。
用化学成分计算熟料矿物组成常见的方法为石灰饱和系数法。
为方便计算，先列出有关分子量的比值：
C3S中的=4.07；C2S中的=1.87；
C4AF中的=3.04；C4A3中的=1.995
CaS04中的=1.7；=0.64。
设与Si02反应的Ca0为Cs；设与Ca0反应的Si0为Sc，则：
Cs=CaO-（0.55A1203+1．05Fe203+0．7S03）（5）
Sc=Si02（6）
在通常的煅烧条件下，Ca0与Si02反应先形成C2S，剩余的Ca0再和部分C2S反应生成C3S。
由剩余的Ca0量（Cs-1.87Sc）可算出C3S含量。
C3S=-4.07（Cs一1.87Sc）=4.07Cs-7.6Sc（7）
将式（5）代入式（7）中，并将KH值计算式
（1）代入，整理后得：
C3S=4.07（2.8KH·Cs）一7.06Sc=3.8（3KH-2）Si02（8）
由Cs+Sc=C2S+C3S，可计算出C2S含量：
C2S=Cs+Sc—C3S=8．60Sc-3．07Cs&,nbsp；（9）
将式（5）、
（1）代入式（9），整理后得：
C2S=8.61（1一KM）Si02（10）
C4AF含量可由Fe203含量算出：
C4AF=3.04Fe203（11）
回答者:
A8155（本答案提交于2009年07月13日）
回答
2）硅酸率（SM）和铝氧率（IM）的计算公式与传统公式完全相同，即：
（2）
（3）
硅酸率和铝氧率的表达式虽然与传统硅酸盐水泥熟料率值公式完全相同，但它们的含义有所不同：
对于阿利特一硫铝酸盐水泥熟料，上述两个率值公式中的Al203除参与形成C4AF外，主要是参与形成C4A3，而不是C3A。
因此，不能完全依照普通硅酸盐水泥熟料来理解二者的含义。
另外，阿利特一硫铝酸盐水泥熟料中A1203含量较高、Fe2O3含量较低，所以IM值较高。
当然，这并不影响它们的应用。
（3）硫铝比（Pm）表示熟料中Ca0、Al2O3和S03形成C4A3矿物时，S03和Al2O3之间的比例关系。
其计算公式为：
（4）
式（4）的分母表示能够参与形成C4A3的Al2O3的量。
由于形成一个3Ca0·3A1203·CaS04分子，要求S03和Al203的比例为：
所以，在IM>0.64时，根据Pm的大小，可以判定Al203、Fe2O3和S03之间的匹配关系及生成的矿物种类。
分为以下三种情况：
①当Pm=0.26时，熟料中A1203配入量与Fe203、S03的含量相匹配，各自均无剩余，中间相除C4AF之外，其余均为C4A3，没有C3A（或CA）和CaS04。
②当Pm<0.26时，S03配入量不足，或Al203过量，中间相除C4AF和C4A3之外，还会有C3A（或CA）出现。
③当Pm>0.26时，S03配入过量，或Al203不足，中间相会同时出现C4AF、C4A3和CaS04。
在实际生产中，为了形成足够的C4A3，必须考虑到S03部分固溶于其它矿物中，还有部分高温逸出，所以其值一般应大于0.26。
式
（1）～（4）就是阿利特一硫铝酸盐水泥熟料率值计算公式。
2熟料化学成分、矿物组成与率值间的关系
熟料化学成分、矿物组成与率值是熟料组成的三种不同表示方法，它们可以相互换算。
以下介绍两种在配料计算和生产控制中常用的换算关系式，其余可以类推。
2．1由化学成分计算矿物组成
为了烧制性能良好的阿利特一硫铝酸盐水泥熟料，在其矿物组成设计时，通常都要求IM>0.64，Pm>0.26。
此时，熟料的矿物组成为C3S、C2S、C4A3、C4AF和少量CaS04。
用化学成分计算熟料矿物组成常见的方法为石灰饱和系数法。
为方便计算，先列出有关分子量的比值：
C3S中的=4.07；C2S中的=1.87；
C4AF中的=3.04；C4A3中的=1.995
CaS04中的=1.7；=0.64。
设与Si02反应的Ca0为Cs；设与Ca0反应的Si0为Sc，则：
Cs=CaO-（0.55A1203+1．05Fe203+0．7S03）（5）
Sc=Si02（6）
在通常的煅烧条件下，Ca0与Si02反应先形成C2S，剩余的Ca0再和部分C2S反应生成C3S。
由剩余的Ca0量（Cs-1.87Sc）可算出C3S含量。
C3S=-4.07（Cs一1.87Sc）=4.07Cs-7.6Sc（7）
将式（5）代入式（7）中，并将KH值计算式
（1）代入，整理后得：
C3S=4.07（2.8KH·Cs）一7.06Sc=3.8（3KH-2）Si02（8）
由Cs+Sc=C2S+C3S，可计算出C2S含量：
C2S=Cs+Sc—C3S=8．60Sc-3．07Cs&,nbsp；（9）
将式（5）、
（1）代入式（9），整理后得：
C2S=8.61（1一KM）Si02（10）
C4AF含量可由Fe203含量算出：
C4AF=3.04Fe203（11）
回答者:
A8155（本答案提交于2009年07月13日）
回答
C4A3含量的计算，应先从总A1203量中减去形成C4AF所消耗的Al203量（0.64Fe203），用剩余的Al203量，即可算出其含量：
C4A3=1.995（A1203—0.64Fe203）（12）
CaS04含量的计算，应先从总S03量中减去形成C4A3所消耗的S03量（0.1311C4A3），用剩余的S03量，即可算出它的含量：
CaS04=1.70（S03-0.1311C4A3）
=1.70（S03-0.26A1203+0.17Fe203）（13）
式（8）和式（10）～（13）即为由化学成分计算熟料矿物组成的公式。
2．2由熟料率值计算化学成分
在配料计算时，常需要根据熟料率值计算化学组成，它们的有关计算公式见式（14）～式（18），其推导过程此处略去。
（14）
A1203=IM·Fe203（15）
Si02=SM（A1203+Fe203）（16）
S03=Pm（A1203—0．64Fe203）（17）
CaO=∑一（Si02+A1203+Fe203+S03）（18）
式中，∑为设计熟料中Si02、Al203、Fe203、S03和Ca0五种氧化物含量的总和（可根据原料成分估算）。
3应用实例
对阿利特一硫铝酸盐水泥熟料进行配料计算，可依照传统的方法，首先设定熟料的四个率值，并由式（14）～（18）计算出各氧化物含量，然后采用尝试误差法就可以进行配料计算。
2005年，青海水泥股份有限公司利用煤矸石和工业石膏，在Φ4.0×60m回转窑上进行了阿利特一硫铝酸盐水泥熟料的试生产，配料时采用了笔者推导的计算公式。
他们的配料方案为：
KH=0.92±O.02，SM=2.1±0.1，IM=3.6±0.1，Pm=0.73。
实际生产熟料的化学成分、率值和矿物组成见表1，熟料物理性能见表2。
表1水泥熟料的化学成分、率值和矿物组成
化学成分／％
率值
矿物组成／％
Si02
A1203
Fe203
CaO
MgO
fCaO
S03
KH
SM
IM
Pm
C3S
C2S
C4A3S（-）
C4AF
CaS04
20.58
7.68
2.28
59.64
2.42
0.54
4.60
0.86
2.07
3.37
0.74
45.36
24.81
12.41
6.93
5.08
表2熟料的物理性能
细度
（80μm/％）
比表面积
/（m2/kg）
标准
稠度
／％
凝结时间
／min
抗折强度
／MPa
抗压强度
／MPa
初凝
终凝
3d
28d
3d
28d
2.8
353
25.2
65
115
6.2
9.1
36.7
63.8
注：
熟料凝结较慢，试验时未再加石膏。
该公司本次共生产熟料66724吨，其中优质熟料57813吨，28d强度平均为63.8MPa，最高时达65.6MPa。
因此，本文所推导的有关阿利特一硫铝酸盐水泥熟料的计算公式可用于实际生产。
由于该类水泥熟料组成很复杂，为了简化计算，某些可能形成的矿物没有考虑，但这对于它们的应用没有影响。
4结束语
根据阿利特一硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成与形成机理，并在一定的假设条件下推导出它的率值计算公式。
在此基础上，推导出熟料化学成分、矿物组成与率值之间的换算公式。
经过实际验证，本文推导的有关计算公式可用于实际生产。
本文来自:
中国国际水泥工艺网（）详细出处参考：
http:
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1道路水泥的特点
道路水泥除具有普通水泥的理化通性外，特别重要的是它还具有良好的耐磨性，收缩率小，应变能力高，强度高，抗冲击性能好，抗冻性能好，弹性好等特点。
道路水泥混凝土能长期经受高速车辆的摩擦，循环不已的负荷、载重车辆的振荡冲击、温度变化产生的胀缩应力和冻融，因此，在公路和机场跑道的修建中，道路水泥是一种优良、耐久的铺设材料。
2配料方案与生产工艺
道路水泥要求强度高，混凝土抗折性能好，耐磨性好和抗干缩性好。
从表1可看出，C3S是熟料强度来源的主要矿物，而水泥水化产物收缩率的大小主要受制于C3A的含量，C4AF是一种水化后产物收缩小，抗冲击力强和化学稳定性好的矿物。
为了保证熟料中硅酸盐矿物在液相中的形成及控制铝酸盐矿物的含量，有必要在道路水泥中增加铁铝酸盐的含量。
在实际生产中采用高铁、高饱和比、低铝氧率的配方。
1.根据国外道路水泥标准（见表2）和水泥熟料中各矿物组成的水化情况以及弹性模数与熟料矿物的关系（见表3），我们在道路水泥生产中选择了熟料中:
Fe2O3控制在6.0～6.3%，C4AF控制在18～19%，C3A<5%；KH=0.95～0.98、n=1.6～1.8、P≤1.0的配料方案。
表1熟料中各矿物水化情况
矿物
抗压强度MPa
加水
（%）
收缩率
（％）
3天
7天
28天
C3S
C2S
C3A
C4AF
24.21
0.49
1.76
11.47
30.97
1.37
7.55
12.15
42.14
3.43
8.13
14.41
13
13
13
13
0.048
0.020
0.102
0.025
表2国外道路水泥标准
国别
化学成分（％）
抗压强度（MPa）
抗折强度（MPa）
凝结时间
（时∶分）
C3A
MgO
SO3
烧失量
C4AF
3天
7天
28天
3天
7天
28天
初凝
终凝
日本
苏联
罗马尼亚
＜6
≤8
≤6
－
－
≤2.5
2～3
3.5
≤3
－
－
＜3
－
≥14
≥18
-
-
15
-
-
26
-
51.5
40
-
-
3.5
-
-
5.5
5.9
-
6.5
≥2∶00
≥1∶30
≥2∶00
-
-
-
表3弹性模数与C4AF的关系*
编号
弹性模数
C4AF
C4AF＋C3A
1
2
3
4
212000
240000
190000
205000
12
9
14
13
22
19
19
16
*为日本试验结果（28天龄期）
2.严格控制入窑生料成分，配料均匀稳定提高TCaCO3值的合格率，稳定立窑热工制度，确保熟料质量。
3.控制配热，严格控制外加煤的用量，因为煤灰中含有较高的Al2O3；窑内通风均匀，避免出现还原气氛而导致的结大块、CaO增高、黄粉增多等不良因素。
另外窑工操作要合理，底火要稳定。
4.目前国内大部分厂都使用复合矿化剂，在烧制高铁、高饱和比、低铝的道路水泥熟料时，应注意掺量的控制范围。
国外资料介绍:
若向C-A-F系统中引入氟，则可发现C3A含量有明显的下降，C4AF的量亦有所下降。
如图所示。
熟料中氟含量对C3A、C4AF的影响
（1）表示氟对C3A含量的影响；
（2）表示氟对C4AF含量的影响
由图可看出氟对熟料中熔剂矿物影响较大，直接影响熟料的矿物组成分配，为确保道路水泥熟料各率值合理，熟料中CaF2掺量控制在0.5～0.8%、SO3含量保持在1.2～1.5%较为适宜。
3立窑生产道路水泥对原材料的选择
为了保证道路水泥性能指标的合格，在选用原燃料时应注意以下几点:
1.石灰质原料:
为了获得较高饱和比的熟料，并使熟料中CaO含量达到一定基准值，应选用品位较高的石灰质原料。
2.粘土质原料:
对粘土质原料要求比较严格，选用SiO2含量高、Al2O3含量低的粘土较为适宜，以控制熟料中C3A的含量。
3.铁质原料:
合格的铁粉是为道路水泥熟料提供适量Fe2O3的重要保证，铁质原料中Fe2O3含量应在50%以上。
4.燃料:
煤作为燃料，其质量的优劣对道路水泥熟料矿物组成的形成影响较大，应选择发热量高、煤灰分中Al2O3低的煤作为烧成用煤。
5.在严格选择各种原燃料的同时，对进厂原燃料应采取相应的预均化措施，控制出磨生料细度，使TCaCO3、Fe2O3、含煤量和细度在控制范围内波动，从而磨出合格的生料，为立窑煅烧出合格的水泥熟料创造良好的条件。
4熟料煅烧
道路水泥熟料是一种高饱和比、高铁相的硅酸盐水泥熟料，在煅烧过程中，其液相量出现温度低、液相量大且粘度低，这种情况一方面有利于硅酸盐矿物的生成和fCaO的吸收。
另一方面又容易结大块和粘边，而且底火层脆弱，特别是当用风不当，出现还原气氛时，很易形成低共熔点的共熔化合物，粘结成大团，影响窑内通风和正常操作；在有外加煤的情况下，如用煤量大，煤粒度偏细，在用风量没有跟上的情况下，将使熟料中产生大量的Fe2+和单质铁，加速β-C2S向γ-C2S的晶型转变，二次fCaO增多、强度降低，也失去了熟料的耐磨性高，干缩小的特点，因此，在整个试烧过程中应严格控制煤的用量。
在煅烧过程中合理的用风是煅烧道路水泥熟料的关键之一，立窑熟料不仅要求其化学成分符合设计要求，而且要使各矿物结晶良好，晶体发育正常，颗粒尺寸合适。
针对这种情况，要向窑工交底，规定尽量采用浅暗火煅烧，整个过程中达到风、煤、加料、卸料的平
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