熟料礦物組成的計算與換算
2019/3/21 來源: 作者: 瀏覽次數:234
一、硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計算
熟料的礦物組成可用儀器分析,如:巖相分析、x射線分析和紅外光譜等分析測定;也可采用計算法,根據化學成分或率值計算出。
巖相分析法是用顯微鏡測出單位面積中各礦物所占的百分率,然后根據各礦物的密度計算出各礦物的含量,這種方法測定結果可靠,符合實際情況,但當礦物晶體小時,可能因重疊產生誤差。
X射線分析則基于熟料中各礦物的特征峰強度與單礦物特征峰強度之比以求得其含量。這種方法誤差較小,但若含量太低則不易測準。紅外光譜分析誤差也較小,近年來廣泛采用電子探針、X射線光譜分析儀等對熟料礦物進行定量分析。
根據熟料化學成分或率值計算所得的礦物組成往往與實際情況有些出入,但是,根據計算結果一般已能說明礦物組成對水泥性能的影響。因此,這種方法在水泥工業中仍然得到廣泛應用。具體計算熟料礦物的方法較多,現選兩種方法加以說明。
(一)化學法
w(C3S)=3.80(3KH-2)w(Si02) (2-6)
w(C2S)=8.60(1-KH) w(Si02) (2-7)
w(C3A)=2.65[w(A1203)-O.64 w(Fe203)] (2-8)
w(C4AF)=3.04 w(Fe203) (2-9)
式中,w(Si02)、w(A1203)、w(Fe203)分別是熟料中相應氧化物的百分含量,%;KH是熟料的石灰飽和系數。
【例2.1】已知熟料的化學成分見表2-11,試求熟料的礦物組成。
表2-1l 熟料的化學成分
氧化物 Si02 A1203 Fe203 CaO MgO S03 f-CaO 合計
質量分數/% 21.40 6.22 4.35 65.60 1.06 O.37 1.OO 100.OO
解: KH=[(w(CaO)-w(f-CaO))-(1.65w(Al2O3)+0.35w(Fe2O3)+0.7w(SO3))]/[2.8(w(SiO2)-w(f-SiO2))]
=(65.60%-1.00%-(1.65×6.22%+0.35×4.35%+0.7×0.37%))/(2.8×(21.40%-0))
=0.887
按化學法可求得熟料的礦物組成為:
w(C3S)=3.80(3KH-2)w(Si02)=3.80×(3×0.877-2)×21.40%=51.31%
w(C2S)=8.60(1-KH)w(Si02)=8.60×(1-O.877)×2l.40%=22.64%
w(C3A)=2.65[w(A1203)-O.64w(Fe203)]=2.65×(6.22%-O.64×4.35%)=9.11%
w(C4AF)=3.04w(Fe203)=3.04×4.35%=13.22%
【例2.2】已知某水泥廠的熟料石灰飽和系數KH為0.9,試求硅酸三鈣占硅酸鹽礦物的百分比。
解:根據式(2-6)及式(2-7)得:
w(C3S)/w(C2S)=[3.80(3KH-2)w(Si02)]/[8.60(1-KH)w(SiO2)]
=[3.80×(3×0.9-2)]/[8.60(1-O.9)]
=3.093
C3S占硅酸鹽礦物(C2S+C3S)的百分比可計算如下:
{w(C3S)/[w(C2S)+w(C3S)]}×100%=[w(C3S)/w(C2S)]/[1+w(C3S)/w(C2S)]×100%
=[3.093/(1+3.093)]×100%
=75.57%
即C3S占硅酸鹽礦物的75.57%。
(二)代數法
也稱鮑格法。若以w(C2S)、w(C3S)、w(C3A)、w(C4AF)、w(CaS04)及C、S、A,F、w(S03)分別代表熟料中硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣及CaO、SiO2、Al203、Fe203和S03的百分含量,則四種礦物及CaS04的化學組成百分數可按下列計算式計算:
w(C3S)=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86w(S03)-4.07w(f-CaO) (2-10)
w(C2S)=8.60+5.07A+1.07F+2.15w(S03)-3.07C=2.87S-0.754w(C3S) (2-11)
w(C3A)=2.65A-1.69F (2-12)
w(C4AF)=3.04F (2-13)
w(CaS04)=1.70 w(S03) (2-14)
二、熟料化學組成、礦物組成與率值的換算
(一)由礦物組成計算各率值
若已知熟料礦物組成(質量百分數),則可按下列式子計算各率值:
KH=[w(C3S)+0.8838 w(C2S)]/[w(C3S)+1.3256 w(C2S)] (2-15)
n=[w(C3S)+1.3256 w(C2S)]/[1.4341w(C3A)+2.0464 w(C4AF)] (2-16)
p=[1.1501 w(C3A)]/w(C4AF)+0.6383 (2-17)
以上三式反映了率值與熟料礦物組成之間的關系。
(二)由熟料率值計算化學組成
設∑w=w(CaO)+w(Si02)+w(Al203)+w(Fe203),一般∑w=95%~98%,實際∑w值的大小受原料化學成分和配料方案的影響。通常情況下可選取∑w=97.5%。
若已知熟料率值,可按以下各式求出各熟料的化學組成:
w(Fe203)=∑w/[(2.8KH+1)(p+1)n+2.65p+1.35] (2-18)
w(Al203)=p•w(Fe203) (2-19)
w(Si02)=n[w(Al203)+w(Fe203)] (2-20)
w(CaO)=∑w-[w(Si02)+w(Al203)+w(Fe203)] (2-21)
(3)由礦物組成計算化學組成
w(Si02)=0.2631w(C3S)+0.3488w(C2S) (2-22)
w(Al203)=0.3773w(C3A)+0.2098w(C4AF) (2-23)
w(Fe203)=0.3286w(C4AF) (2-24)
w(CaO)=0.7369w(C3S)+0.6512w(C2S)+0.622w(C3A)
+0.4616w(C4AF)+0.4119w(CaSO4) (2-25)
w(SO3)=0.5881 w(CaSO4) (2-26)