1水泥熟料率值
第五章熟料率值及配料计算
三、水泥熟料的率值
石灰饱和系数КН的校正
✓ 若考虑烧成反应的不完全性，水泥熟料中往往残留游离氧 化钙f-CaO、游离氧化硅SiO2和游离三氧化硫SO3，这时石 灰饱和系数КН应当作如下修正：
二、水泥生料的易烧性
实用公式 精确公式，考虑化学性质、 颗粒大小、液相量等
水泥熟料的煅烧温度以满足阿利特相形成为目的。生料易烧性越 好，煅烧温度越低；易烧性不好，煅烧温度高。通常 1420~1480℃
T（℃）=1300+4.51C3S-3.74C3A-12.64C4AF
二、水泥生料的易烧性
生料易烧性的影响因素：
四、水泥熟料的率值
石灰饱和系数КН （续）
苏联学者金德(Б.А.Кйнд)和容克(Б.Н.Юнг)
石灰石饱和系数КН
• 实际情况：并不是所有的酸性氧化物都会按预期目标全部与氧 化钙反应生成最高碱度的熟料矿物。尤其是不可能全部形成 C3S，而是会形成一部分C2S，同时残留一部分游离氧化钙。
• 于是，定义石灰饱和系数0＜ КН ＜1，乘于2.8SiO2项之上，便 可得实际氧化钙的量应为：
四、水泥熟料的率值
石灰饱和系数КН
古特曼（A.Guttmann） 杰耳（F.Gille） 石灰理论极限含量 • 假设：熟料体系中酸性氧化物形成最高碱性矿物应该是：
C3S、C3A、C4AF（计算时C4AF分解为C3A+CF） • 则每1%的酸性氧化物反应生成上述最高碱性矿物熟料矿物
所需的CaO分别可以计算如下： CC3S=3 MCaO/MSiO2=356.08/60.09=2.8 CC3A=3 MCaO/MAl2O3=356.08/101.96=1.65 CC4AF=MCaO/MFe2O3=56.08/159.70=0.35 CaOmax=2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3
水泥工艺学习
熟料三率值：
KH值，石灰饱和系数，饱和系数，饱和比
SM（n）值，硅酸率，硅率
AM(p)值，IM值，铝氧率，铝率、铁率
率值最佳范围：
KH=CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3/2.8SiO2(0.86~0.92) （0.9±0.01）
SM(n) =SiO2/Al2O3+Fe2O3(2.5~2.9) （2.7±0.1）
IM(p) =Al2O3/Fe2O3(1.4~1.8) （1.8±0.1）
率值对熟料影响：
KH越大，则硅酸盐矿物中C3S的比值越高，熟料强度越好，故提高KH有利于提高质量，但KH过高熟料煅烧困难。
硅率过高，则高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，C3S不易形成，如果CaO含量低那么C2S含量过多而熟料易粉化。
硅率过低，熟料因硅酸盐矿物少而强度低，且由于液相量过多，易出现结大块，结炉瘤，结圈等。
铝率高，熟料中C3A多，液体粘度大，物料难烧，水泥凝结快。
铝率低，虽然液相粘度小，液相中质点易扩散对硅酸三钙形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块。
水泥标号：
硅酸盐水泥分为：425、525、625、725
普通水泥分为：275、325、425、525、625、725
水泥品质指标：
1、氧化镁：熟料中含量< 5%
2、三氧化硫：水泥中含量< 3.5%
3、烧失量：回转窑< 5%
4、细度：0.08mm筛余< 12%
5、凝结时间：初凝> 45分钟；终凝< 12小时
6、安定时间
7、强度。
硅酸盐水泥熟料的率值及意义
硅酸盐水泥熟料的率值及意义硅酸盐水泥熟料的率值及意义硅酸盐水泥熟料是一种广泛应用于建筑、道路等行业的重要材料，其特点是具有较高的早期强度和长期耐久性。
硅酸盐水泥熟料的率值是对其质量特性的一种评估指标，它反映了熟料中各种组分的含量和特性，从而影响了水泥制品的性能。
硅酸盐水泥熟料的率值主要包括三方面内容：SiO2含量、Al2O3含量和CaO含量。
SiO2含量是硅酸盐水泥熟料的主要成分之一，它可提高水泥熟料的早期强度和耐久性。
较高的SiO2含量可促进水泥的硬化过程，使水泥熟料的颗粒骨架更加坚固，从而提高水泥制品的抗压强度和耐久性。
相反，SiO2含量过低则可能导致水泥强度低下，耐久性差。
Al2O3含量是硅酸盐水泥熟料的另一个重要成分。
Al2O3可与CaO形成硬质石膏结晶，增加水泥制品的抗压强度。
较高的Al2O3含量有助于提高水泥的早期强度和耐久性，并能显著减少水泥制品的收缩。
然而，过高的Al2O3含量也会影响水泥的强度和稳定性。
CaO含量是硅酸盐水泥熟料中最重要的成分之一，它为水泥的硬化过程提供了重要的活性物质。
较高的CaO含量有助于水泥熟料更快的硬化，提高水泥制品的早期强度和耐久性。
然而，过高的CaO含量会导致水泥体积膨胀，引起水泥制品的开裂和变形现象，降低了其使用寿命。
因此，CaO含量的控制非常重要。
硅酸盐水泥熟料的率值对水泥制品的性能具有重要的意义。
通过控制熟料中各种成分的含量和特性，可以调节水泥的强度、硬化速度、耐久性等性能指标。
例如，在建筑领域中，高强度水泥可用于桥梁、高层建筑等重要设施的施工，以确保其结构的安全性和稳定性。
另外，控制水泥制品的早期强度和耐久性，还可以减少施工中的时间和资源浪费，提高工程的效率和质量。
总之，率值是硅酸盐水泥熟料质量特性的重要评估指标，它反映了熟料中各种组分的含量和特性。
通过控制硅酸盐水泥熟料的率值，可以调节水泥制品的强度、硬化速度、耐久性等性能指标，提高工程的效率和质量。
关于生产油井水泥熟料的技术要求
关于生产油井水泥熟料的技术要求按照集团公司的安排，计划2010年1月1日在我们公司生产油井水泥熟料。
根据我公司的原燃才料情况，计划采用石灰石、硫酸渣、淤沙、粉煤灰湿作为原料。
具体生料配比及指标控制如下：熟料指标控制：KH：0.92±0.02. n:2.2±0.1 P:0.7±0.1现就生产中的注意事项做一下安排：1、严把原料质量关，加强对原料的监督和考核，杜绝不合格原料进厂，影响到油井水泥熟料的生产。
2、严格要求进厂原煤的质量，且对烧油井水泥熟料的煤进行单独堆放，质检员要做好自己的本职工作，加大监督和考核力度，如出现问题，将严惩不贷。
3、化验室加大对样力度，提前将检测仪器校正准确，保证检测数据的真实性和准确性。
用真实的数据来指导生产。
4、原料车间及车队严格按照化验室下达的通知单入库，如果出现入错库化验室将对责任人200-500元的罚款。
原料堆放要听从质检员指挥。
如有违反，质检员有权直接考核。
5、原料车间要加大配料库底的巡检，如出现断料要及时处理，如出现中控室联系不上原料库底工，视时间长短罚款50-200元。
6、我们在生产油井水泥熟料过程中，硫酸渣的配比在10%左右，电气车间要提前做好对配料称的调整，避免称满负荷运行，保证反馈与实际相符。
7、中控室在熟料煅烧时，班长要注意生料或熟料出现异常时，一定要及时通知中控室主任和化验室相关负责人。
避免质量事故的进一步扩大。
如果汇报不及时，视情节严重程度罚款50-200元。
8、中控室和原料车间到月底要有计划的停辊压机，保证1月1号准时烧油井水泥熟料。
安全生产部化验室2009-12-17。
水泥熟料
铝率高，熟料中铝酸三钙多，液相粘度大 ，物料难烧，水泥凝结快。但铝率过低， 虽然液相粘度小，液相中质点易扩散对硅 酸三钙形成有利，但烧结范围窄，窑内易 结大块，不利于窑的操作。
熟料热耗
水泥原料在加热过程中所发生的一系列物理化学变化，有吸热 反应和放热反应。各反应发生的温度和热变化情况见表
• 相应的计算公式： KH=(CaO-1.65 Al2O3-0.35 Fe2O3)/2.8 SiO2 (A1203/Fe2O3≥0.64) KH=(CaO-1.1 Al2O3-0.7 Fe2O3)/2.8 SiO2 (A1203/Fe2O3≤0.64)
考虑到熟料中还有游离 Ca0 、游离 Si02和石 膏 上述公式为：
CONTENTS
熟料率值 熟料热耗 熟料质量控制指标
熟料率值
描述水泥熟料中各氧化物含量之间比例关系的系 数。简单明了地表示熟料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。我国主要采用的率值有三个：石灰 饱和系数、硅率、铝率
1、石灰饱和系数 KH 石灰饱和系数 KH 是熟料中全部 氧化硅生成硅酸钙 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 的比值，也即表示熟料中氧化硅 被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
游离氧化钙含量
◇回转窑熟料f-CaO≤1.5 ％，合格率85%，测定次 数自定。 ◇立窑熟料fCaO≤2.5%，合格率≥85 ％，分窑每4 h测定一次。
熟料的烧失量
熟料烧失量控制指标： ≤1.0%，每班每窑测定一 次。
熟料中氧化镁含量
• MgO含量必须小于5.0％，对MgO含量高于 5.0％而低于6.0％的熟料，应进行其水泥 压蒸安定性试验。
(整理)水泥厂配料计算
一、物料平衡式： (不考虑生产损失) 1、干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料2、灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料3、灼烧生料+煤灰(掺入熟料中的) =熟料4、熟料的率值 KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8SSM=S/(A+F) IM=A/F 2.5 熟料的率值 一、石灰饱和系数：CaO 1.65Al 0 0.35Fe O公式： KH= 2 3 2 32.8SiO2意义：水泥熟料中的总 CaO 含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后，所剩下的与二氧 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。
KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
取值： 0.87~0.96二、硅 率: SiO 2 公式: n(SM)= Al O + Fe O 2 3 2 3含义: 反映了熟料中硅酸盐矿物、 熔剂、矿物的相对含量。
取值：三、铝 率: 公式: p(IM)=Al O 23FeO 23含义：说明熟料中 C3A 、C4AF 的相对含量。
反映液相的性质。
(C3A 产生的液相粘度大； C4AF 产生的液相粘度小 .) 取值： 0.9~1.9 配料计算 配料方法1、尝试误差法先按假定的原料配合比计算熟料的组成。
若计算结果不符合要求， 则调整原料的配合比再进 行重复计算直至符合要求为止。
2、递减试凑法从假定的熟料化学成分中依次递减假定配分比的原料组分，试凑至符合要求为止。
3、酸碱滴定法根据已确定的生料碳酸盐滴定值和实际测得石灰石、 粘土的滴定值按规定的公式作简单的计 算，较快地得出各种原料的配合比 4、烧失量法水泥生料的烧失量一般为 34~36%。
预先确定的生料烧失量数，按实测石灰石烧失量及实 测粘土烧失量，计算原料的配合比。
配料计算实例已知原料、燃料的有关分析数据如表 4－10、4－11，假设用窑外分解窑以三种原料配合进 行生产，要求熟料的三个率值为： KH ＝0.89±0.02 、SM ＝2.1±0.1、IM ＝1.3±0.1， 单位熟 料热耗为 q=3350kj/kg 熟料，试计算原料的配合比。
水泥、熟料质量控制管理
进厂石灰石主要质量控制项目：日常以控制 CaO含量为主，即进厂石灰石品位。对于其中的有 害成份，一般随石灰石品位变化：石灰石品位越 高，有害成份越低；石灰石品位越低，有害成份 越高。
进厂石灰石品位控制原则：控制合理的进厂 石灰石品位，是为了保证生料率值满足预计的要 求。石灰石品位既非越高越好、也非越低越好， 应根据所使用的硅铝质原料的硅酸率来限定。如 所用硅铝质原料的硅酸率偏高，进厂石灰石的品 位应偏低控制；硅铝质原料的硅酸率偏低，则进 厂石灰石品位应偏高控制。
类别
CaO（%）
MgO （%）
石灰石
一级品二 级品
＞48 45～48
＜2.5 ＜3.0
泥灰岩
35～45 ＜3.0
R2O（%） SO3（%） 燧石或石英
＜1.0 ＜1.0
＜1.0 ＜1.0
＜4.0 ＜4.0
＜1.2 ＜1.0
＜4.0
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。
烟煤
≥22
≤28.0
≤1.0
≥5000
贫瘦煤
10≤V≥20
≤28.0
≤1.0
≥5000
原燃材料质量控制
生、熟料质量控制应以配料为纲，从原燃材料质量抓 起，强化过程均化.原材料质量是制备成分合适，均匀稳 定的生料基础条件，生料质量是熟料质量的基础。
1、石灰石质原料控制
石灰石质原料是构成生料的主要原料，一般在生料中 占85%左右。石灰石的质量指标控制主要包括CaO、MgO、 R2O、SO3、Cl-等。其中CaO是构成生料的主要成份，MgO、 R2O、SO3、Cl-的含量为有害成份。CaO、MgO、R2O、SO3、 Cl-的含量是石灰石矿山前期勘探需查明的主要内容。较 高的CaO、较低的MgO、R2O、SO3、Cl-含量是优质石灰石矿 山和生产优质熟料的基本要求，矿山选址的依据。
水泥制造基础知识
当C2S=0时，KH=1，即当KH=1时，熟料中只有C3S、 C3A、 C4AF，而没有C2S。实际上，KH值介于0.667～1.0之 间。
KH的含义
KH实际上表示了熟料中C3S与C2S百 分含量的比例。KH越大，则硅酸盐矿物中 C3S的比例越高，熟料强度越好，故提高 KH有利于提高水泥质量。
KH过高，熟料煅烧困难，必须延长 煅烧时间，否则会出现f-CaO,同时窑的产 量低，热耗高。
饱和比变化受哪些因素影响
CaO
KH
煤灰份
KH
煤耗
KH
控制石灰含量的其它率值
水硬率：
HM =
CaO
SiO2 +AI2O3+Fe2O3
石灰标准值：
KSt =
100CaO
2.8SiO2 +1.1AI2O3+0.7Fe2O3
纯C3S为白色，密度为3.14g/㎝3。其晶体截面 为六角形或棱柱形。
C2S
又称B矿（贝利特），其含量通常为20%左右。 它与水作用时，水化速度慢，28天仅水化20%左右， 但水化产物后期具有较高的强度。所以含C2S高的 水泥凝结硬化慢，早期强度低，而后期强度增进 好，一年后可接近C3S的强度。
纯C2S色洁白，水化热较小，抗水性较好。
三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成
在硅酸盐水泥熟料中, CaO、SiO2、AI2O3、 Fe2O3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生成的多种矿物的集 合体，其结晶比较细小，一般30～60μm。
水泥熟料主要有以下四种矿物：
硅酸三钙 3CaO·SiO2 简写 C3S； 75%硅酸盐矿物 硅酸二钙 2CaO·SiO2 简写 C2S； 铝酸三钙 3CaO·AI2O3 简写 C3A；
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C2S而只有C3S、C3A和C4AF。
KH值介于0.667-1.0之间，通常0.82-0.94。
KH实际上表示了熟料中C3S与C2S百分含量 的比例。
KH越大，则硅酸盐矿物中的C3S的比例越高， 熟料质量（主要为强度）越好，故提高KH有 利于提高水泥质量。
KH过高，熟料煅烧困难，保温时间长，否 则会出现游离CaO，同时窑的产量低，热耗 高，窑衬工作条件恶化。
故应采用 KH = 0.92-0.95 ,SM = 2.4-2.8 ,IM = 1.61.8， 强化煅烧以提高强度等级。
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 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 高，或同时都低。
﹡烧结范围:
烧结范围的定义：水泥生料加热至出现烧结所必须 的最少液相量时的温度(开始烧结温度)与开始出现大 块(超正常液相量)时的温度差值。
液相量随温度升高而增长缓慢的,烧结范围宽;液相 量随温度升高增加很快,烧结范围窄。 烧结范围宽的生料,窑内温度波动时,不易发生生烧 或结大块现象。含Fe2O3高,烧结范围窄,降低F,增加A, 烧结范围就宽。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,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 。
表示熟料中铝酸三钙与铁铝酸四钙比例关系
关系到熟料的凝结快慢 还关系到熟料液相粘度，影响熟料的煅烧的难易
熟料铝率与矿物组成的关系
铝率高，熟料中铝酸三钙多，液相粘度 大，物料难烧，水泥凝结快。
铝率过低，虽然液相粘度小，液相中质点 易扩散对硅酸三钙形成有利，但烧结范围窄， 窑内易结大块，不利于窑的操作。
计算式：
水硬率通常控制在1.8-2.4之间。 水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是 相同的。 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。
3.4.3 硅率或硅酸率（Silica Modulus）
库尔提出了熟料中酸性氧化物之间关系的率 值。 硅酸率的物理意义：硅率又称硅酸率，它 表示熟料中SiO2的百分含量与Al2O3和Fe2O3 百分含量之比，用SM或n表示。 计算式：
考虑到熟料中还有游离CaO，游离SiO2和 石膏，故式13-8,1-3-9将写成：
石灰饱和系数与矿物组成的关系可用下面数 学式表示：
当C3S=0时，KH=0.667即当KH=0.667时， 熟料中只有C2S、C3A和C4AF而无C3S。 当C2S=0时，KH=1即当KH=1时，熟料中无
n 值一般控制在1.7-2.7之间，多在2.1土0.3的 范围内。
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。
当Al2O3 / Fe2O3大于0.64时，硅率与矿物组 成的关系为：
计算式：
熟料硅率过高，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 料中游离氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时， 熟料易于粉化。
石灰饱和系数KH是熟料中全部氧化硅生成 硅酸钙(C3S+C2S)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 含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙 饱和成硅酸三钙的程度。 式1-3-8适用于IM≥0.64的熟料。
若IM＜0.64则熟料组成为C3S,C2S,C4AF和 C2F。同理C4AF将改写成“C2A”和“C2F”， 令“C2A”与C2F相加，根据矿物组成C3S、 C2S、C2F和C2F+“C2A”可得 ：
各国控制方法
日本：采用HM、SM和IM三个率值来控制 熟料成分，结果还比较理想。 我国从日本引进的冀东水泥厂也是采用HM、 SM和IM三个率值来控制熟料成分。 我国的其他水泥厂家：采用KH、SM和IM 三个率值来控制熟料成分。
3.4.5石灰饱和系数（KH）
古特曼与杰耳认为，酸性氧化物形成的碱性最高 的矿物为C3S,C3A,C4AF，从而提出了他们的石灰 理论极限含量。为便于计算，将C4AF改写成 “C3A”和“CF”，令“C3A”与CF相加，那么每 1%酸性氧化物所需石灰含量分别为：
×
由每1％酸性氧化物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 算式： 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SiO2可能不完 全饱和成C3S而存在一部分C2S，否则熟料就 会出现游离氧化钙。因此就在SiO2之前加一石 灰饱和系数KH。故：
将1-3-7改写成
3.4 率值及其意义
各国控制方 法不同！
3.4.1 率值：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。 3.4.2 水硬率（Hydraulic Modulus） 水硬率是1868年德国人米夏埃利斯提出的作 为控制熟料适宜石灰含量的一个系数。
水硬率的物理意义：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 HM表示
3.5 熟料矿物组成的计算
岩相分析：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 的密度，得到各矿物的含量。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X射线定量分析：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 量。（外标法、内标法、无标样定量分析Rietveld）
化学成分：石灰饱和系数法和鲍格法
熟料硅率过低，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 块，结炉瘤，结圈等，影响窑的操作。
3.4.4 铝率或铁率（Iron Modulus）
铝率的物理意义：又称铝氧率或铁率，它表 示熟料中Al2O3 与 Fe2O3 质量百分比，用IM或p 表示。 计算式： 铝率通常在0.9-1.7之间，多在1. 3 ±0 .3 范围内。 抗硫酸盐水泥或低热水泥的铝率可低至0.7。