水泥生產(chǎn)控制中，一般采用Bouge法計(jì)算熟料中各種礦物的含量。該計(jì)算方法的局限性多位學(xué)者早有論述。假定礦物組成計(jì)算準(zhǔn)確，也常常不能與熟料的性質(zhì)對(duì)應(yīng)起來(lái)。其原因在于：
（1）礦物有多種晶型
C3A有立方與正交晶型
（2）各種礦物均可固熔一部分雜質(zhì)離子，導(dǎo)致晶體性質(zhì)發(fā)生變化
（3）鐵相為連續(xù)固溶體，組成范圍變化大
（4）不同的煅燒溫度均會(huì)影響礦物晶型、晶粒大小，不同冷卻制度也會(huì)導(dǎo)致晶型、晶粒大小的變化。
四種熟料礦物中C3S對(duì)強(qiáng)度的影響最大。究竟哪種晶型強(qiáng)度高？哪些因素會(huì)影響晶型的存在形式呢？
通常認(rèn)為C3S對(duì)稱性高的晶型強(qiáng)度高。R型強(qiáng)度最高，M1型比M3型的強(qiáng)度高10%。
工業(yè)熟料中阿利特晶型一般是M1和M3型，Maki認(rèn)為，兩種類(lèi)型的阿利特在工業(yè)生產(chǎn)的熟料中，都很常見(jiàn)。不規(guī)則的M1型核，具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)（M3型）。影響阿利特相組成（M1和M3的比例）的主要因素是阿利特在從液相中結(jié)晶時(shí)固溶雜質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量。雜質(zhì)離子在阿利特中的固溶量依賴于阿利特的生長(zhǎng)速度以及液相中雜質(zhì)離子的濃度。
阿利特兩種生長(zhǎng)模式為：穩(wěn)定生長(zhǎng)模式和不穩(wěn)定生長(zhǎng)模式。在這兩種不同的模式下形成的阿利特微觀形貌有很大不同。不穩(wěn)定模式下不均勻生長(zhǎng)的阿利特，以很快的速率長(zhǎng)大，帶有大量的包裹體、晶粒尺寸大、形狀不規(guī)則，其中固溶有較多的雜質(zhì)及Al2O3和Fe2O3，主要是M1型。在穩(wěn)定模式下長(zhǎng)大的阿利特，晶體中少見(jiàn)包裹體、雜質(zhì)固溶量相對(duì)較少，主要是M3型。據(jù)此，Chikawa等將阿利特的晶型晶貌形成分為3個(gè)動(dòng)力學(xué)階段：（1）高速成核低速長(zhǎng)大（成核控制期）；（2）低速成核高速長(zhǎng)大（長(zhǎng)大控制期）；（3）低速成核低速長(zhǎng)大（過(guò)渡期）。分別對(duì)應(yīng)于不穩(wěn)定形成模式、穩(wěn)定形成模式和過(guò)渡模式。還研究了加熱速度和摻雜對(duì)阿利特晶體微觀形貌的影響，認(rèn)為加熱速率影響阿利特形成環(huán)境（液相），尤其是燒成早期的過(guò)飽和度，由此改變阿利特結(jié)晶的形貌和晶粒大小，但加熱速率與阿利特晶體亞微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系不是簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)的。微量元素影響燒成液相的性質(zhì)，因而影響阿利特生長(zhǎng)環(huán)境，微量元素與Ca、Si之間的置換有利于M1和M3型生成。
C3S在液相中的成核與長(zhǎng)大影響其晶型，不同的成核與長(zhǎng)大條件形成一系列不同的晶型。快速不穩(wěn)定長(zhǎng)大得到M1型，慢速長(zhǎng)大則得到M2型。隨長(zhǎng)大速率變慢，阿利特的生長(zhǎng)從不穩(wěn)定變?yōu)榉�(wěn)定，晶型從M1變?yōu)镸3，不穩(wěn)定狀態(tài)生成的晶核有更多的缺陷。CaO和C2S在熔體中的過(guò)飽和度是C3S的成核與長(zhǎng)大條件，高溫液相更有利于成核，隨溫度升高，成核速率增加，過(guò)飽和度下降，限制了晶核長(zhǎng)大速率，形成小的晶體，主要是M3型。成核速率對(duì)所得阿利特的平均尺寸影響較大，成核速率大則晶體的尺寸相對(duì)較小，數(shù)量增多。而低溫下成核則需要更高的過(guò)飽和度，長(zhǎng)大速率優(yōu)于成核速率，主要得到M1型。雜質(zhì)對(duì)C3S晶型的影響是由于改變了液相的物理性質(zhì)和C2S、CaO的溶解度。故MgO加速C3S形成，隨MgO增加，熟料中更多的是M3小晶體。SO3降低液相表面張力，利于CaO分散，有利于M1型生成。熟料率值尤其是鋁氧率（IM）影響到液相粘度，影響礦物長(zhǎng)大模式和微結(jié)構(gòu)。
圖1 MgO、SO3含量對(duì)阿利特晶型的影響
雜質(zhì)對(duì)C3S晶型的影響是由于改變了液相的物理性質(zhì)和C2S、CaO的溶解度。故MgO加速C3S形成，隨MgO增加，熟料中更多的是M3小晶體。SO3降低液相表面張力，利于CaO分散，有利于MI型生成。熟料率值尤其是鋁氧率(IM)影響到液相粘度，影響礦物長(zhǎng)大模式和微結(jié)構(gòu)。劉寶元，薛君玕研究了氟硫復(fù)合礦化劑對(duì)熟料中阿里特的影響。認(rèn)為摻5%石膏的熟料Alite是單斜晶系，單摻3%螢石的Alite是三方型，摻復(fù)合礦化劑的Alite都是三方形。氟對(duì)Alite的結(jié)晶形態(tài)起著重要作用，決定了Alite的結(jié)晶類(lèi)型。
1.煅燒溫度的影響
眾所周知，在硅酸鹽水泥熟料煅燒過(guò)程中，A礦的大量形成是在高溫液相出現(xiàn)(一般為1250～1280℃)之后。提高煅燒溫度，可使液相量增加，液相粘度降低，促進(jìn)CaO和C2S的溶解和擴(kuò)散，有利于A礦的形成。 因此，煅燒溫度提高一般會(huì)使A礦含量增加而B(niǎo)礦和fCaO減少。另外，煅燒溫度提高還會(huì)使含鋁相(C3A等)減少而含鐵相固溶體增加。因?yàn)闇囟忍岣呤挂合嗾扯冉档�，有利于Al2O3溶進(jìn)鐵相，形成C6A2F，這樣鐵相就增加，而剩余下來(lái)生成含鋁相的Al2O3就減少了。煅燒溫度提高也使A礦中固溶的Al2O3增加，從而減少含鋁相含量。此外，煅燒溫度提高還使A礦晶體發(fā)育良好、粗大，B礦的Ca/Si增高,水化活性增大,這是高溫?zé)傻牡蜔崴嗪笃趶?qiáng)度較高的主要原因。
2.煅燒時(shí)間的影響
G.Frigons和S.Marra發(fā)現(xiàn)，煅燒時(shí)間延長(zhǎng)，A礦含量增多而B(niǎo)礦減少，C3A減少而C4AF增多。水泥早期水化熱低，早期強(qiáng)度低而后期強(qiáng)度高。某熟料在同一煅燒溫度下將煅燒時(shí)間從0.5小時(shí)分別延長(zhǎng)到1小時(shí)和4小時(shí)，A礦含量從38%分別增加到46%和59%，B礦含量從41%分別下降到34%和25%，鋁酸鹽含量從6%分別下降到4%和2%，而鐵酸鹽則從10%分別增加到12%和13%；1天抗壓強(qiáng)度從21.6兆帕分別降低到21兆帕和17.8兆帕，但3天抗壓強(qiáng)度卻從38.7兆帕提高到39.6兆帕和40.3兆帕。
3. 熟料質(zhì)量是煅燒溫度和煅燒時(shí)間的函數(shù)
煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)熟料礦物組成（即四種晶型）的影響大致相同。熟料早期水化慢、水化熱低、凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)、早期(1天)強(qiáng)度低而后期強(qiáng)度高。煅燒溫度提高可促進(jìn)A礦形成和長(zhǎng)大。在原材料等因素確定后，熟料質(zhì)量在一定程度上是煅燒溫度和煅燒時(shí)間的函數(shù)。煅燒溫度提高，煅燒時(shí)間應(yīng)可縮短。但不同的升溫速率，導(dǎo)致Alite成核長(zhǎng)大速度不同，出現(xiàn)中部為M3型外部為M1型、M1/M3比例不同，也會(huì)影響熟料的強(qiáng)度。
4.微量元素含量高的副作用
通常認(rèn)為，微量元素含量高，降低液相出現(xiàn)溫度、增加液相量，有利于Alite的形成。但在預(yù)分解窯中，如果在窯尾提前出現(xiàn)液相，極容易導(dǎo)致高溫生料結(jié)大塊、（甚至結(jié)圈），進(jìn)入高溫帶不易燒透，會(huì)導(dǎo)致熟料強(qiáng)度大幅度降低。多家水泥廠采用含微量元素含量高的工業(yè)廢渣做原料，液相提前在窯尾出現(xiàn)，熟料強(qiáng)度大幅下降。最終，不得不換用天然原料。筆者認(rèn)為：
煅燒制度必須確保Alite晶型完整（無(wú)包裹體、無(wú)裂紋、無(wú)熔蝕）、大小適中。
煅燒制度應(yīng)該與生料出現(xiàn)液相的溫度、液相量大小、液相量變化的速率相匹配。
圖2 Alite三種單斜晶系的XRD圖譜
