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1、3.4 率值及其意义率值及其意义 3.4.1 率值率值：用来控制熟料中各氧化物含量和彼：用来控制熟料中各氧化物含量和彼此间比例关系的系数，称为率值。此间比例关系的系数，称为率值。各国控制方各国控制方法不同！法不同！3.4.2 水硬率（水硬率（Hydraulic Modulus）p水硬率是水硬率是1868年德国人年德国人米夏埃利斯米夏埃利斯提出的作提出的作为控制熟料适宜石灰含量的一个系数。为控制熟料适宜石灰含量的一个系数。p水硬率的物理意义水硬率的物理意义：表示熟料中氧化钙与：表示熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用HM表示表示p计算式：计算
2、式：p水硬率通常控制在水硬率通常控制在之间。之间。p水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是相同的。相同的。p当各酸性氧化物的总和不变，它们之间的比当各酸性氧化物的总和不变，它们之间的比例变化时，所需的氧化钙不同。例变化时，所需的氧化钙不同。3.4.3 硅率或硅酸率（硅率或硅酸率（Silica Modulus）p硅酸率的物理意义：硅酸率的物理意义：硅率又称硅酸率，它硅率又称硅酸率，它表示熟料中表示熟料中SiO2的百分含量与的百分含量与Al2O3和和Fe2O3百分含量之比，用百分含量之比，用SM或或n表示。表示。p计算式：计算式：p库尔库尔提出了熟料中酸性氧化
3、物之间关系的率提出了熟料中酸性氧化物之间关系的率值。值。n 值一般控制在之间，多在值一般控制在之间，多在2.1土土0.3的范围内。的范围内。 p熟料中硅酸盐矿物与溶剂性矿物的比例关系，熟料中硅酸盐矿物与溶剂性矿物的比例关系，相应地反映了熟料的质量和易烧性。相应地反映了熟料的质量和易烧性。p当当Al2O3 / Fe2O3大于大于0.64时，硅率与矿物组时，硅率与矿物组成的关系为：成的关系为：p计算式：计算式：p熟料硅率过高熟料硅率过高，由于高温液相量显著减少，由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，硅酸三钙不易形成，如果熟熟料煅烧困难，硅酸三钙不易形成，如果熟料中游离氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时
4、，料中游离氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时，熟料易于熟料易于粉化粉化。p熟料硅率过低，熟料硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物太少则熟料因硅酸盐矿物太少而强度低，且由于液相量过多，易出现结大而强度低，且由于液相量过多，易出现结大块，结炉瘤，结圈等，影响窑的操作。块，结炉瘤，结圈等，影响窑的操作。3.4.4 铝率或铁率（铝率或铁率（Iron Modulus）p铝率的物理意义：铝率的物理意义：又称又称铝氧率铝氧率或或铁率铁率，它表，它表示熟料中示熟料中Al2O3 与与 Fe2O3 质量百分比，用质量百分比，用IM或或p表示。表示。p计算式：计算式：p表示表示熟料中铝酸三钙与铁铝酸四钙比例关系熟料中铝酸三钙与
5、铁铝酸四钙比例关系p关系到熟料的凝结快慢关系到熟料的凝结快慢p还关系到熟料液相粘度，影响熟料的煅烧的难易还关系到熟料液相粘度，影响熟料的煅烧的难易p铝率通常在铝率通常在之间，多在之间，多在1. 3 0 .3 范围内。范围内。抗硫抗硫酸盐水泥酸盐水泥或或低热水泥低热水泥的铝率可低至的铝率可低至0.7。p熟料铝率与矿物组成的关系熟料铝率与矿物组成的关系p铝率高铝率高，熟料中铝酸三钙多，液相粘度，熟料中铝酸三钙多，液相粘度大，物料难烧，水泥凝结快。大，物料难烧，水泥凝结快。p铝率过低铝率过低，虽然液相粘度小，液相中质点，虽然液相粘度小，液相中质点易扩散对硅酸三钙形成有利，但易扩散对硅酸三钙形成有利，
6、但烧结范围烧结范围窄，窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。窑内易结大块，不利于窑的操作。烧结范围烧结范围:烧结范围的定义：烧结范围的定义：水泥生料加热至出现烧结所必须的水泥生料加热至出现烧结所必须的最少液相量时的温度最少液相量时的温度(开始烧结温度开始烧结温度)与开始出现大块与开始出现大块(超正常液相量超正常液相量)时的温度差值时的温度差值。液相量随温度升高而增长缓慢的液相量随温度升高而增长缓慢的,烧结烧结范围宽范围宽;液相液相量随温度升高增加很快量随温度升高增加很快,烧结烧结范围窄范围窄。烧结范围宽的生料烧结范围宽的生料,窑内温度波动时窑内温度波动时,不易发生生烧或不易发生生烧或结大块现象结大
7、块现象。含含Fe2O3高高,烧结范围窄烧结范围窄,降低降低F,增加增加A,烧烧结范围就宽结范围就宽。通常硅酸盐熟料的烧结范围为通常硅酸盐熟料的烧结范围为150 。烧结范围不仅仅是液相量的函数烧结范围不仅仅是液相量的函数,而且和液相的粘度而且和液相的粘度,表面张力以及这些性质随温度变化的规律有关表面张力以及这些性质随温度变化的规律有关。 p日本：采用日本：采用HM、SM和和IM三个率值来控制三个率值来控制熟料成分，结果还比较理想。熟料成分，结果还比较理想。p我国从日本引进的冀东水泥厂也是采用我国从日本引进的冀东水泥厂也是采用HM、SM和和IM三个率值来控制熟料成分。三个率值来控制熟料成分。各国控
8、制方法各国控制方法p我国的其他水泥厂家：采用我国的其他水泥厂家：采用KH、SM和和IM三个率值来控制熟料成分。三个率值来控制熟料成分。石灰饱和系数（石灰饱和系数（KH）p古特曼与杰耳认为，酸性氧化物形成的碱性最高古特曼与杰耳认为，酸性氧化物形成的碱性最高的矿物为的矿物为C3S,C3A,C4AF，从而提出了他们的石灰，从而提出了他们的石灰理论极限含量。为便于计算，将理论极限含量。为便于计算，将C4AF改写成改写成“C3A”和和“CF”，令，令“C3A”与与CF相加，那么每相加，那么每1%酸性氧化物所需石灰含量分别为：酸性氧化物所需石灰含量分别为：p由由每每1酸性氧化物酸性氧化物所需石灰量乘以相应
9、的所需石灰量乘以相应的酸性氧化物含量，就可得石灰理论极限含量计酸性氧化物含量，就可得石灰理论极限含量计算式：算式： p金德和容克认为，在实际生产中，氧化铝和金德和容克认为，在实际生产中，氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，而氧化铁始终为氧化钙所饱和，而SiO2可能不完可能不完全饱和成全饱和成C3S而存在一部分而存在一部分C2S，否则熟料就，否则熟料就会出现游离氧化钙。因此就在会出现游离氧化钙。因此就在SiO2之前加一石之前加一石灰饱和系数灰饱和系数KH。故：。故：将将1-3-7改写成改写成p石灰饱和系数石灰饱和系数KH是熟料中全部氧化硅生成硅是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙酸钙(C3S+C2S)所需
10、的氧化钙含量与全部二氧化所需的氧化钙含量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值，也即的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度成硅酸三钙的程度。p式式1-3-8适用于适用于IM0.64的熟料。的熟料。p若若IM0.64则熟料组成为则熟料组成为C3S,C2S,C4AF和和C2F。同理。同理C4AF将改写成将改写成“C2A”和和“C2F”，令，令“C2A”与与C2F相加，根据矿物组成相加，根据矿物组成C3S、C2S、C2F和和C2F+“C2A”可得可得 ：p 考虑到熟料中还有游离考虑到熟料中还有游
11、离CaO，游离，游离SiO2和石和石膏，故式膏，故式13-8,1-3-9将写成：将写成：p石灰饱和系数与矿物组成的关系可用下面数石灰饱和系数与矿物组成的关系可用下面数学式表示：学式表示：p当当C3S=0时，时，KH=0.667即当即当KH=0.667时，熟时，熟料中只有料中只有C2S、C3A和和C4AF而无而无C3S。p当当C2S=0时，时，KH=1即当即当KH=1时，熟料中无时，熟料中无C2S而而只有只有C3S、C3A和和C4AF。pKH值介于值介于之间，通常之间，通常。pKH实际上表示了熟料中实际上表示了熟料中C3S与与C2S百分含量百分含量的比例。的比例。pKH越大，则硅酸盐矿物中的越大
12、，则硅酸盐矿物中的C3S的比例越高，的比例越高，熟料质量（主要为强度）越好，故提高熟料质量（主要为强度）越好，故提高KH有有利于提高水泥质量。利于提高水泥质量。pKH过高，熟料煅烧困难，保温时间长，否过高，熟料煅烧困难，保温时间长，否则会出现游离则会出现游离CaO，同时窑的产量低，热耗，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。高，窑衬工作条件恶化。p故应故应采用采用 ， 强化煅烧以提高强度等级。强化煅烧以提高强度等级。p为使熟料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组为使熟料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组成稳定，应根据各厂的原料，燃料和设备等具体条成稳定，应根据各厂的原料，燃料和设备等具体条件
13、来选择三个率值，使之互相配合适当，不能单独件来选择三个率值，使之互相配合适当，不能单独强调其某一率值。一般说来，不能三个率值都同时强调其某一率值。一般说来，不能三个率值都同时高，或同时都低。高，或同时都低。3.5 熟料熟料矿物物组成的成的计算算p岩相分析：岩相分析：基于在显微镜下测出单位面基于在显微镜下测出单位面积中各矿物所占百分率，再乘以相应矿物积中各矿物所占百分率，再乘以相应矿物的密度，得到各矿物的含量。的密度，得到各矿物的含量。pX射线定量分析：射线定量分析：基于熟料矿物特征峰基于熟料矿物特征峰强度与基准单矿物特征峰强度之比求其含强度与基准单矿物特征峰强度之比求其含量。（外标法、内标法、无标样定量分析量。（外标法、内标法、无标样定量分析-Rietveld） p化学成分：化学成分：石灰饱和系数法和鲍格法石灰饱和系数法和鲍格法
