【正文】 ? CaO： 6267%； ? SiO2： 2024%； ? Al2O3： 47%； ? Fe2O3： %。 ? 熟料礦物中，氧化鈣、氧化硅、氧化鋁和氧化鐵不是以單獨(dú)的氧化物存在，而是經(jīng)高溫煅燒后，以兩種或兩種以上氧化物反應(yīng)生成的多種礦物集合體，其結(jié)晶細(xì)小，通常為3060um。 ? 硅酸鹽水泥熟料中主要形成四種礦物： ? 硅酸三鈣： 3 CaO. SiO2； ? 硅酸二鈣： 2 CaO. SiO2； ? 鋁酸三鈣： ； ? 鐵鋁酸四鈣： 4 . Fe2O3。 ? 另外，還有少量的游離氧化鈣（ f CaO）、方鎂石（結(jié)晶氧化鎂）、含堿礦物以及玻璃體等。 ? 以上四種主要礦物約占 95%，其中硅酸鈣約占 75%，合稱為硅酸鹽礦物；鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣占 22%左右，稱為熔劑礦物。 第一節(jié) 熟料的礦物組成 一、硅酸三鈣 ? 硅酸三鈣在干法水泥熟料中約占 5060%。通常和少量其它氧化物如氧化鎂、氧化鋁等形成固溶體，稱為阿利特或A礦。 ? 硅酸三鈣的水化特點(diǎn)： ? 早期強(qiáng)度高，總強(qiáng)度高； ? 水化速度較快； ? 水化熱較大； ? 抗水性差。 ? 增大熟料中硅酸三鈣含量，可以提高熟料的強(qiáng)度，但過(guò)高時(shí)，會(huì)給煅燒帶來(lái)困難，同時(shí)熟料中游離氧化鈣增高，從而降低水泥強(qiáng)度，甚至?xí)绊懰嗟陌捕ㄐ浴? 二、硅酸二鈣 ? 熟料中硅酸二鈣約占 20%左右。 ? 通常硅酸二鈣與少量其它氧化物如氧化鎂、氧化鋁等形成固溶體， 稱為貝利特或 B礦。熟料中硅酸二鈣的水化速度水化較慢，約為硅酸三鈣的 20分之一。至 28d僅水化 20%左右。 ? 硅酸二鈣的水化特點(diǎn)： ? 早期強(qiáng)度低，總強(qiáng)度較高； ? 水化速度慢； ? 水化熱?。? ? 抗水性好。 ? 增大熟料中硅酸二鈣含量，可以提高熟料的后期強(qiáng)度，但過(guò)高時(shí)，燒結(jié)范圍會(huì)變窄，熟料易產(chǎn)生粉化，從而降低水泥強(qiáng)度。 三、鋁酸三鈣 ? 熟料中鋁酸三鈣與其它少量氧化物如 Na2O等形成固溶體，由于在反光顯微鏡下呈暗灰色，故又稱為黑色中間相。 ? 鋁酸三鈣水化迅速，放熱量大，凝結(jié)很快，其強(qiáng)度在三天內(nèi)大部分發(fā)揮出來(lái)， 28d達(dá)到 80%以上，故早強(qiáng)較高，但后期強(qiáng)度有倒縮現(xiàn)象。 ? 鋁酸三鈣的水化特性： ? （ 1）早強(qiáng)較高，但后期強(qiáng)度差； ? （ 2）水化速度快； ? （ 3）水化放熱量大； ? （ 4）抗硫酸鹽性差。 四、鐵鋁酸四鈣 ? 熟料中鐵鋁酸四鈣與其它少量氧化物如 Na2O等形成固溶體，由于在反光顯微鏡下呈亮白色，故又稱為白色中間相。 ? 鐵鋁酸四鈣水化較快，放熱量較小，早強(qiáng)較高，介于硅酸三鈣與鋁酸三鈣之間。 ? 鐵鋁酸四鈣的水化特性： ? （ 1）早強(qiáng)較高，后期強(qiáng)度較好； ? （ 2）水化速度較快； ? （ 3）水化放熱量較?。? ? （ 4）抗硫酸鹽性好。 五、玻璃體 ? 在硅酸鹽水泥熟料中，熔融液相在冷卻時(shí)來(lái)不及結(jié)晶，會(huì)產(chǎn)生玻璃體。玻璃體的主要成分為： Al2O Fe2OCaO，還有少量的 MgO和堿（ K2O和 Na2O）等。 一般情況下，玻璃體在熟料中的含量為 2030%。過(guò)多則液相量太大，易產(chǎn)生結(jié)大塊；過(guò)少則熟料不易燒結(jié)，兩種情況都會(huì)使熟料質(zhì)量變差。 ? 玻璃體在水化時(shí)放熱較高，其易磨性較好。 六、游離氧化鈣 ? 當(dāng)配料不當(dāng)，生料過(guò)粗或煅燒不良時(shí)，熟料中就會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有被吸收的以游離狀態(tài)存在的氧化鈣，稱為游離氧化鈣，又稱為游離石灰。它在偏光顯微鏡下為無(wú)色圓形顆粒，有明顯解理。在反光顯微鏡下用蒸餾水浸蝕后呈現(xiàn)彩虹色。 ? 死燒的游離氧化鈣結(jié)構(gòu)致密，水化慢，在加水三天后才有明顯反應(yīng)，水化生成氫氧化鈣時(shí)，體積膨脹 %，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)影響水泥的安定性。一般應(yīng)控制在%以下。 七、方鎂石 ? 方鎂石為游離狀態(tài)的氧化鎂晶體。其水化速度慢，水化時(shí)也會(huì)膨脹，影響水泥的安定性。一般含應(yīng)控制在%以下，經(jīng)壓蒸安定性檢驗(yàn)合格后可放寬到 %。 ? 在反光顯微鏡下觀察，方鎂石呈不規(guī)則的多角形。用蒸餾水浸蝕后，呈粉紅色鑲黑邊。 第三節(jié) 熟料的率值 ? 水泥熟料是一種多礦物集合體，主要是由四種主要礦物組成。故在生產(chǎn)控制中，不僅要控制各氧化物的含量，還應(yīng)控制各氧化物之間的比例即率值。 ? 常用的率值有： ? 石灰飽和系數(shù)（ KH）、硅率（ SM）、鋁率或鐵率（ IM）；其他還有水硬率（ HM）等。 一、石灰飽和系數(shù) ? 石灰飽和系數(shù) 是指熟料中氧化硅被氧化鈣飽和的程度，也就是氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈣所需氧化鈣的量與氧化硅完全飽和生成硅酸三鈣所需氧化鈣最大含量的比值。 ? KH= ? 考慮到熟料中還有游離氧化鈣、游離氧化硅與石膏，故應(yīng)將上式改為： ? KH= ? 當(dāng) KH=，形成的熟料礦物為 C3S、 C3A、 C4AF，而無(wú) C2S； ? 當(dāng) KH=，形成的熟料礦物為 C2S、 C3A、 C4AF，而無(wú) C3S。 ? 為使熟料順利形成，不致因游離石灰而影響熟料質(zhì)量，干法預(yù)分解窯的 KH值一般在 。 2 SiO OFeOAlCaO ?? ? ?? ?游游22 SiOSiO SOOFeOAlCaOCaO ? ???? KH值對(duì)熟料質(zhì)量和煅燒的影響 ? 在生產(chǎn)中，適當(dāng)提高 KH值，可以改善熟料強(qiáng)度，提高熟料的質(zhì)量。但 KH值過(guò)高，則會(huì)使需要的煅燒溫度升高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，耐火磚壽命減短，同時(shí)易產(chǎn)生 fCaO，降低熟料煅燒的產(chǎn)量和質(zhì)量； KH值過(guò)低，雖然煅燒溫度降低，升溫速度加快，但熟料中硅酸鹽礦物含量尤其是C3S降低，不僅煅燒時(shí)易結(jié)大塊，同時(shí)也會(huì)使熟料易粉化，熟料的強(qiáng)度降低，同樣也不可取。 二、硅酸率 ? 簡(jiǎn)稱硅率，用 SM或 n表示。 ? 它表示熟料中硅酸鹽礦物與熔劑礦物之比。 ? ? ? 通常情況下，干法預(yù)分解窯硅酸鹽水泥熟料中的 n值一般為 。 ? 若熟料中硅率過(guò)高時(shí)，則煅燒時(shí)由于液相量顯著減少，熟料煅燒困難，特別是當(dāng)氧化鈣含量低，硅酸二鈣含量多時(shí)，熟料易于粉化。粉化后的熟料強(qiáng)度低，嚴(yán)重影響熟料的質(zhì)量。當(dāng)硅率低時(shí)，則熟料中硅酸鹽礦物太少而影響水泥強(qiáng)度，且由于液相過(guò)多，易出現(xiàn)結(jié)大塊、結(jié)爐瘤、結(jié)圈等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響窯的操作。 32322OFeOAlSiOn?? 熟料的粉化 ? 熟料的粉化是指當(dāng)熟料中二氧化硅過(guò)多，冷卻速度慢時(shí)，熟料中的 C2S在 500600℃ 會(huì)由 βC2S轉(zhuǎn)變?yōu)?γC2S，其密度由 ，體積膨脹約 11%，而使熟料脹裂崩潰，這就是熟料的粉化。熟料粉化后生成的 γC2S幾乎沒(méi)有強(qiáng)度，因而嚴(yán)重影響熟料的質(zhì)量。 三、鋁氧率 ? 也稱為鋁率、鐵率。以 IM或 p表示。它是指熟料的熔劑礦物中 C3A與 C4AF之比。 ? 一般情況下，熟料的 p值要求在 。 ? 熟料的鋁率高，熟料中鋁酸三鈣多，相應(yīng)鐵鋁酸四鈣就較少，液相粘度大，物料難燒。鋁率過(guò)低，雖然液相粘度較小，液相中質(zhì)點(diǎn)易于擴(kuò)散，對(duì)硅酸三鈣形成有利，但燒結(jié)范圍變窄，窯內(nèi)易結(jié)大塊，不利于窯的操作。 3232OFeOAlp ? ? 由于現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)廣泛采用了高新技術(shù)，在生產(chǎn)全過(guò)程特別是預(yù)分解窯系統(tǒng)有很大的改進(jìn)，熟料的率值由過(guò)去的“兩高一中”即“高硅率、高鋁率、中飽和比”： ? KH=， SM=， IM= ? 調(diào)整改變?yōu)椤叭摺保? ? KH=， SM=， IM= ? 熟料中硅酸鈣含量達(dá)到 70%甚至 75%以上，硅酸三鈣達(dá)到 60%甚至 65%以上。 第二節(jié) 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法與過(guò)程 ? 一、生產(chǎn)方法 ? 分為三個(gè)階段：石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料和少量校正原料經(jīng)破碎后，按一定比例配合、磨細(xì)，并配合為成分合適、質(zhì)量均勻的生料，稱為生料制備；生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融所得以 硅酸鈣（ C3S、 C2S） 為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，稱為熟料煅燒；熟料加適量石膏、適量混合材料或外加劑共同磨細(xì)制成水泥，稱為水泥制成。 ? 二、生產(chǎn)工藝過(guò)程 ? 主要工藝過(guò)程為：生料制備（包括原料破碎烘干、原料預(yù)均化、原料的配合、生料粉磨和均化等）、熟料煅燒、水泥制成（包括水泥的粉磨與裝運(yùn)）。概括起來(lái)即“兩磨一燒”。 ? 干法生料粉磨可以采用開(kāi)路或閉路系統(tǒng)用球磨機(jī)粉磨，或用烘干兼粉磨系統(tǒng)。烘干兼粉磨系統(tǒng)可以在立磨（輥式磨內(nèi)），也可在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行。 ? 生料制備 ? 當(dāng)干法生產(chǎn)的原料較復(fù)雜時(shí)，原料在入磨前，也可在預(yù)均化堆場(chǎng)預(yù)先進(jìn)行均化。 ? 為保證入窯生料具有質(zhì)量均勻、適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)組成，除應(yīng)嚴(yán)格控制原、燃料的化學(xué)成分，進(jìn)行精確的配料外，還應(yīng)在生料庫(kù)內(nèi)進(jìn)行調(diào)配并攪拌均化。 ? 熟料燒成 ? 熟料的煅燒現(xiàn)在主要采用預(yù)分解窯燒成，其熟料煅燒熱耗低，生產(chǎn)能力大，效率高，成本低。另外，世界各國(guó)還在積極研究探索新型煅燒方法，如沸騰式煅燒、電熱、激光、低溫煅燒等。 ? 水泥制成 ? 水泥粉磨通常在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行，可以采用開(kāi)路或閉路系統(tǒng)。另外，許多企業(yè)采用輥壓機(jī)與球磨機(jī)結(jié)合的預(yù)終粉磨或終粉磨系統(tǒng)，配合使用新型高效選粉機(jī)，其電耗低，成本低，效率高，效果好。 ? 水泥出廠 ? 出磨水泥通常在水泥庫(kù)內(nèi)貯存，進(jìn)行必要的分析和檢驗(yàn)，以保證出廠水泥質(zhì)量合格，成品水泥可以經(jīng)過(guò)包裝或散裝后發(fā)運(yùn)出廠。 ? 干法（窯外分解窯）生產(chǎn)工藝流程圖 ? A、石灰石礦山 B、粘土礦山 C、破碎車間 D、生料車間 E、燒成車間 F、水泥車間 G、包裝車間 H、修理車間 J、變電所 K、化驗(yàn)室與辦公樓 ? 鉆機(jī) 電鏟 自卸汽車 破碎機(jī) 皮帶 預(yù)均化堆場(chǎng) 電子計(jì)量秤 輥式磨 球磨機(jī) 新型高效選粉機(jī) 1排風(fēng)機(jī) 1電收塵器 1旋風(fēng)收塵器 1立式磨 1生料均化儲(chǔ)存庫(kù) 1空氣泵 1五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器1分解爐 1增濕塔 電收塵 2煙囪 2回轉(zhuǎn)窯 2冷卻機(jī) 2三次風(fēng)管 2熟料庫(kù) 2煤粉制備2燃料 2水泥庫(kù)2鐵路 包裝機(jī) 新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程 第二章 原燃料及生料制備 ? 根據(jù)水泥品種、原料的物理化學(xué)性能與具體的生產(chǎn)條件，確定所用原料的配合比，稱為生料的配料。 ? 第一節(jié) 原燃料選擇及其對(duì)干法生產(chǎn)的影響 ? 制造硅酸鹽水泥的主要原料是石灰質(zhì)原料（主要提供氧化鈣）和粘土質(zhì)原料（主要提供氧化硅與氧化鋁，也提供部分氧化鐵）。 ? 當(dāng)粘土中氧化硅不足時(shí)，可用高硅原料如砂巖、砂子等進(jìn)行校正；當(dāng)粘土中氧化鋁含量偏低時(shí)，可摻入高鋁原料如煤渣、粉煤灰、煤矸石渣等。 ? 此外，為改善易燒性，有時(shí)加入少量的礦化劑。 一、石灰質(zhì)原料 ? 常用的天然石灰質(zhì)原料有石灰石、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。 ? 水泥生產(chǎn)對(duì)石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求： ? CaO≥%； ? MgO≤%； ? SO3≤%； ? R2O≤%； ? fSiO2≤%。 二、粘土質(zhì)原料 ? 天然粘土質(zhì)原料有黃土、粘土、頁(yè)巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。其中黃土與粘土應(yīng)用最多最廣泛。其中主要礦物為高嶺土（石）、蒙脫石、伊利石等。 ? 水泥生產(chǎn)對(duì)粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求： ? 一等品： ? n=； p=； ? MgO≤%； ? R2O≤%； ? SO3≤%； ? 二等品： ? n= ； p值不限； ? MgO≤%； ? R2O≤%； ? SO3≤%； 三、校正原料 ? 在生產(chǎn)中當(dāng)石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求時(shí)，必須根據(jù)所缺少的組分摻加相應(yīng)