礦物材料的理論基礎(參考版)
2025-05-13 01:32本頁面
【正文】 SiO2SiO2SiO2H 2O(B)逐漸過度到托勃莫來石等。8H2O等； 2）水化硅酸鈣 CaOAl2O3nSiO2 C、廢渣硅酸鹽混凝土：產(chǎn)物取決于廢渣種類、成分、激發(fā)劑種類、硬化條件等 廢渣中 Al2O3量大時，產(chǎn)物有兩種： 1）含鋁礦物，如水石榴石 3CaOSiO2SiO2SiO2 其中 CaO/SiO2為 是最希望得到的，它們的強度高，耐火度高。6SiO26SiO2SiO2但蒸壓更好。水泥顆粒存在裂縫 →水化產(chǎn)生大量小顆粒 →水化產(chǎn)物膨脹 →使水泥顆粒變?yōu)槟z體顆粒 →顆粒在溶液中布朗運動 →分子間力 →凝膠體 →失去流動性和可逆性 →析出微晶粒（有觸變性） →結晶成網(wǎng)狀結構 →獲得固體強度 水熱合成反應 工藝：將鈣質(zhì)原料（石灰）與硅質(zhì)原料 →水熱合成→水化硅酸鹽 如：灰砂磚、加氣混凝土、各種硅酸鹽砌塊、墻板、硅酸鈣材料等。31H2O 水泥的水化先從表面進行，由表到里。Al2O312H2O+3(CaSO431H2O 4CaOAl2O36H2O+3(CaSO4mH2O D、石膏的作用：在水泥中起緩凝作用 3CaOnH2O+CaOFe2O3+H2O →3CaO13H2O C、鐵鋁酸四鈣礦物的水化反應，一般生成水化鋁酸鈣的含鐵固溶體和水化鐵酸鈣凝膠體 4CaO6H2O+Ca(OH)2+6H2O →4CaO6H2O)+8H2O 3CaO8H2O →2(3CaO13H2O+2CaOAl2O3+21H2O →4CaOSiO2yH2O+(3x)Ca(OH)2 2CaOSiO2(硅酸三鈣 )+nH2O →xCaO2H2O+半水石膏溶解 →半水石膏飽和溶液 →二水石膏（溶解度比半水石膏?。? →二水石膏析出 →上式平衡打破，反應向右進行（即不停溶解，不停析晶，直到半水石膏全部溶解） 溶解后 →溶液中形成二水石膏凝聚結構 →晶體長大→形成結晶結構網(wǎng) →達到較高強度 石灰和石膏均為氣硬性膠凝材料（空氣中硬化后不再溶解）。 水化反應 礦物材料 +水 →水化反應 →凝結硬化 →膠結散粒材料 →形成堅硬的人造石 1）石灰的水化反應 CaO+H2O →Ca(OH)2+ （熟石灰、消石灰） 石灰漿（膠體體系） →繼續(xù)水化反應 →膠粒增多，膠粒間距減少 →水化膜變薄 →粒子間范德華力 →觸變性凝聚結構 →細膠粒溶解、大膠粒長大 →結晶結構 →水分蒸發(fā) →結晶量增大 →強度升高 硬化石灰漿吸收空氣中的 CO2 →碳化反應 Ca(OH)2+CO2+nH2O →CaCO3+(n+1)H2O CaCO3結晶與 Ca(OH)2結晶相互交織 →獲最終強度 2）建筑石膏的水化反應 CaSO4Al2O3SiO2， 3CaOSiO2 I、煅燒冷卻后 →水泥熟料 水泥熟料主要成分： 3CaOFe2O3熔融，液相中 2CaOAl2O3和 4CaOFe2O3和 2CaOAl2O3，4CaOAl2O3SiO2形成，隨后又重新分解， 3CaO7Al2O3開始形成 E、 900 ～ 1000 ℃ ， 2CaOFe2O3， 2CaO2SiO2（莫來石） 反應完畢后保溫（高溫）一段時間 →冷卻至常溫 →制品 莫來石制品由結晶相、玻璃相及氣孔組成 1000～ 1100℃ 1100℃ 實例④：硅酸鹽水泥 水硬性膠凝材料 1）生產(chǎn)工藝： 石灰石 +粘土原料等 →煅燒 →水泥熟料 水泥熟料 +少量石膏、粉煤灰等 →磨細 →硅酸鹽水泥 2）高溫煅燒反應過程： A、 500～ 800 ℃ 粘土脫水分解 →無定型 Al2O3和 SiO2 B、 600 ℃ 以上，石灰質(zhì)原料中 CaCO3開始分解，生成 CaO+CO2↑ C、 800 ℃ 以上，生成 CaO2SiO2+2H2O B、碳酸鹽的分解： CaCO3 CaO+CO2↑ MgCO3 MgO+CO2↑ 4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2↑ MgCO32SiO21/2H2O+1/2H2O 107～ 170℃ （天然二水石膏） （ α或 β型熟石膏） 實例③：燒土制品： 1）原料 — 粘土為主，主要工藝：配料 成型 焙燒 例：粘土磚、瓦，陶瓷等。 CaSO4 3）用途：粉刷、抹灰、各種石膏板、人造大理石 4）石膏加熱至 400℃ ～ 750℃ →硬石膏（ CaSO4），難溶于水，不能單獨硬化，加入激發(fā)劑后則有一定水化和硬化能力。1/2H2O）的生產(chǎn) 1）原料 — 天然二水石膏（軟石膏 CaSO4 生產(chǎn)過程中礦物材料的化學變化 高溫固相反應（常壓） 實例① ：石灰的生產(chǎn) 1）原料：含 CaCO3的巖石：石灰石、大理石碎塊、鮞狀石灰石、貝殼石灰石、白堊等。 氣體或液體在固體表面上的反應步驟： 1）反應物分子向固體表面擴散； 2）反應物分子被吸附在固體表面上； 3）反應物在固體表面上發(fā)生反應，形成產(chǎn)物； 4）生成物分子從固體表面上解析； 5）生成物分子通過擴散離開固體表面。 晶核可是自發(fā)的，也可是人工加入的。 當溫度降低或溶劑蒸發(fā)時，溶液濃度升高，析出晶體，達新平衡。 結晶 — 在一定溫度下，當可溶性晶體溶解于溶液時，晶體表面的質(zhì)點進入溶劑，被溶解的質(zhì)點在溶液中不停地運動，當它們撞到晶體表面時，可能重新被吸引回到晶體上來，稱為結晶。此分散體系稱為溶液。 水化物加溫后，可脫水，結構破壞，從而體積收縮。如：石灰的消解反應： CaO+H2O →Ca(OH)2 水化反應多為放熱反應，并有體積增大。包括水解。 每一材料均有臨界換位溫度，通常與其熔點 Tf有關 金屬為 Tf ，鹽類為 Tf ，硅酸鹽為 Tf 生產(chǎn)過程發(fā)生的 使用過程發(fā)生的 ① 純固相反應 A(S)+B(S)→C(S) 如燒水泥，生成硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵 鋁酸四鈣等 ②有液相參加的固相反應 A(S)+B(L)→C(S)
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