【正文】 e2O3　 ～%　　水泥熟料中各氧化物的含量對水泥的性質(zhì)有極大影響，從氧化物的含量，大致可推斷水泥的性質(zhì)。這四種主要礦物組成決定硅酸鹽水泥的主要性質(zhì)，在硅酸鹽水泥熟料中，四種礦物占95%以上，C3S和C2S含量約占75%左右，稱為硅酸鹽礦物；C3A和C4AF約占22%左右，它們在1250～1280℃會熔融形成液相，促進C3S形成，稱為熔劑礦物。 15～37%C3A C4AF 10～18%另外，還有少量的游離氧化鈣（f－CaO）、方鎂石（結(jié)晶氧化鎂）、含堿礦物和玻璃體等。JC/853－1999對硅酸鹽水泥熟料的物理性能提出了具體要求：　　初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于390min；　　沸煮法檢驗安定性合格；　　抗壓強度不低于下表所列數(shù)值：水泥熟料類型強度等級抗壓強度/MPa3d28d通用、中等抗硫酸鹽水泥熟料253035中等水化熱、高抗硫酸鹽水泥熟料－2226　　熟料應(yīng)不帶有雜物，運輸和儲存應(yīng)不與其他物品相混雜?！　⊙趸}（CaO）　　CaO是水泥熟料中最重要的成分，與其它氧化物形成四種主要礦物。一般說來，增加熟料中的CaO含量可提高水泥強度，但CaO含量過高易產(chǎn)生f－CaO。SiO2高，C2S多，C3S低，影響水泥質(zhì)量，煅燒時液相量少，燒成困難，熟料易“粉化”。三氧化二鋁（Al2O3）與氧化鈣、氧化鐵生成C3A、C4AF。Al2O3過高，煅燒時液相粘度大，不利于C3S形成，易結(jié)大塊。Fe2O3過高，易結(jié)大塊。氧化鎂過高會造成水泥安定性不良。堿含量過高時易使水泥產(chǎn)生急凝，與活性集料產(chǎn)生堿－集料反應(yīng)。氧化鈦（TiO2）少量TiO2對能提高熟料強度，過高時則會降低水泥強度氧化磷（P2O5）少量P2O5對β－C2S有穩(wěn)定作用，可提高熟料強度，但過高時會導(dǎo)致C3S分解，使強度降低，硬化過程變慢。硅酸三鈣有三個晶系的七種變型，在1250℃以下分解為C2S和CaO，但反應(yīng)非常緩慢，使C3S在室溫下呈介穩(wěn)狀態(tài)存在。形態(tài)：A礦通常為板狀或柱狀晶體，在顯微鏡下大多呈六角形。但水化熱高，抗水性差。液相量較多，采用急冷時，可防止C2S晶型轉(zhuǎn)變。形態(tài)：貝利特晶體多數(shù)呈圓形或橢圓形，表面光滑或有雙晶紋。特性：B礦凝結(jié)硬化慢，早期強度低，但28天以后，強度仍能很快增長，約在一年后可達到A礦的強度，B礦水化熱小，抗水性好，因而對大體積工程，適當(dāng)提高C2S含量，降低C3S含量是有利的。形態(tài)：快冷時呈點滴狀，慢冷時呈矩形或柱狀，反光能力弱，一般稱為黑色中間相。特性：鋁酸三鈣水化非常迅速，其強度3天內(nèi)就能充分發(fā)揮出來，早期強度高，但絕對值小，后期幾乎不再增長，甚至倒縮。鐵鋁酸四鈣硅酸鹽水泥熟料中含鐵礦物比較復(fù)雜，為一系列邊疆固溶體，常用C4AF來代表熟料中的含鐵礦物。形態(tài)：C礦常呈棱柱狀和圓粒狀晶體，反射能力強，呈白色，稱白色中間相。玻璃體硅酸鹽水泥熟料中，除A礦和B礦外，其它物質(zhì)統(tǒng)稱為中間物質(zhì)，中間物質(zhì)在熟料燒成溫度下變成熔融液相，冷卻時，部分液相結(jié)晶，部分液相冷凝成玻璃體。玻璃體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，水化熱大，玻璃體含量過多時會影響水泥的正常顏色。游離氧化鈣產(chǎn)生原因：（1）、配料不當(dāng)，生料過粗或煅燒不良時，煅燒反應(yīng)不完全，氧化鈣沒有被完全吸收。游離氧化鈣危害：死燒的游離氧化鈣結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，%，在硬化水泥石內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力。因此，應(yīng)嚴格控制熟料中游離氧化鈣含量，%以下，%以下。熟料煅燒時，氧化鎂有一部分可和熟料礦物結(jié)合成固溶體以及溶于液相中，當(dāng)熟料中含有少量氧化鎂時，能降低熟料液相生成溫度，增加液相量，降低液相粘度，有利于熟料形成，還能改善熟料色澤。方鎂石的水化速度比游離氧化鈣更為緩慢，水化生成氫氧化鎂時，體積膨脹148%，會導(dǎo)致安定性不良。 硅酸鹽水泥熟料的率值　 本節(jié)主要內(nèi)容： 硅酸率 　　 鋁氧率 硅酸鹽水泥熟料中各氧化物之間的比例關(guān)系的系數(shù)稱作率值。因此在水泥生產(chǎn)中不僅控制各氧化物含量，還應(yīng)控制各氧化物之間的比例即率值。因此，國內(nèi)外水泥廠都把率值作為控制生產(chǎn)的主要指標，我國主要采用石灰飽和系數(shù)（KH）、硅率（n）、鋁率（p）三個率值。常用n或SM表示。～。用p或IM表示。p高，C3A高，C4AF降低，水泥趨于早凝早強，但液相粘度大，不利于C3S形成；p低，C3A低，C4AF提高，水泥趨于緩凝，早強低，煅燒時液相粘度小，有利于C3S形成，但過低時易結(jié)大塊。 石灰飽和系數(shù)（KH）石灰飽和系數(shù)表示熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣的需的氧化鈣含量與氧化硅生成硅酸三鈣所需氧化鈣最大含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度。當(dāng)p＜，石灰飽和系數(shù)的表達式為：實際生產(chǎn)的熟料中還可能有f－CaO和f－SiO2，則石灰飽和系數(shù)表示為：一般工廠熟料的f－SiO2和SO3含量很少，略去f－CaO時，石灰飽和系數(shù)表達式可簡化為：KH＝1時，熟料中硅酸鹽礦物全部為C3S，KH＝2/3＝，硅酸鹽礦物全部為C2S，～1之間。KH低則C2S高，易燒性好，水化熱低，但水泥凝結(jié)硬化慢，早期強度低。石灰飽和率（LSF）在國外，尤其是歐美國家大多采用石灰飽和率LSF來控制生產(chǎn)，用于限定水泥中的最大石灰含量，其表達式為：LSF的含義是熟料中CaO的含量與全部酸性組分需要結(jié)合的CaO含量之比，一般LSF高，水泥強度也高。 熟料礦物組成的計算與換算 代數(shù)法計算礦物組成 由率值計算化學(xué)組成 本節(jié)主要內(nèi)容：　硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計算 　　根據(jù)熟料化學(xué)成分或率值計算所得的礦物組成與實際情況有一定出入，但計算結(jié)果一般已能說明礦物組成對水泥性能的影響，仍然得到廣泛應(yīng)用。 由率值計算礦物組成∑＝CaO＋SiO2＋Al2O3＋Fe2O3C4AF＝C3A＝(－)Fe2O3C2S＝(P＋1)（1－KH）Fe2O3C2S＝(P＋1)（3KH－2）Fe2O3學(xué)習(xí)小結(jié) 其中硅酸鹽水泥生產(chǎn)量大、使用面最廣，是重要的建筑和工程材料。 硅酸鹽水泥用代號P．I或代號P．1I表示，它的基本組分材料是硅酸鹽水泥熟料、混合材料(石灰石或粒化高爐礦渣)、石膏?；旌喜牧鲜怯靡愿纳扑嘈阅?、調(diào)節(jié)水泥標號、提高水泥產(chǎn)量的礦物質(zhì)材料，如?；郀t礦渣、石灰石等。硅酸鹽水泥(P．I、P．Ⅱ)的強度等級分42．42．5R、52．52．5R、62．62．5R共六個，其中R型屬早強型水泥。水泥的生產(chǎn)方法主要取決于生料制備的方法及生產(chǎn)的窯型。 新型干法水泥生產(chǎn)的特點是：優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、環(huán)保、裝備大型化、生產(chǎn)控制自動化、管理科學(xué)化，但投資大、建設(shè)周期較長。 硅酸鹽水泥熟料中的CaO、SiOz、AIz0Fez03總量在95％以上。游離氧化鈣、方鎂石對水泥安定性產(chǎn)生不良影響。 在一定的工藝條件下，各氧化物的含量和彼此之間的比例關(guān)系的系數(shù)即率值是水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制的基本要素。目前主要采用石灰飽和系數(shù)(KH)、硅率(n)、鋁率(p)三個率值。 本節(jié)主要內(nèi)容： 　　　石灰質(zhì)原料 　　　黏土質(zhì)原料 凡是以碳酸鈣為主要成分的原料都屬于石灰質(zhì)原料。水泥生產(chǎn)中常用的是含有碳酸鈣(CaCO3)的天然礦石。 MgCO3）、石英（結(jié)晶SiO2）、燧石（又稱玻璃質(zhì)石英、火石，主要成分為SiO2，屬結(jié)晶SiO2） 黏土質(zhì)及鐵質(zhì)等雜質(zhì)。 CaO含量：純石灰石含CaO56%，燒失量為44%，隨雜質(zhì)含量增加CaO含量減少。 含水量：%，具體值隨氣候而異。 （2）泥灰?guī)r：是碳酸鈣和 黏土物質(zhì)同時沉積所形成的均勻混合的沉積巖，屬石灰?guī)r向黏土過渡的中間類型巖石。 有些地方產(chǎn)的泥灰?guī)r成分接近制造水泥的原料，可直接燒制水泥，稱天然水泥巖。 主要礦物：方解石 　　主要成分：含碳酸鈣90％左右。 　　 石灰質(zhì)原料使用最廣泛的是石灰石，其主要成分是CaCO3，純石灰石的CaO最高含量為56%，其品位由CaO含量確定。一般要求如下： 石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求 成分CaOMgOfSiO2(燧石或石英)SO3K2O+Na2O含量（%）≥48≤3≤4≤1≤ Ⅰ、搭配使用； Ⅲ、限制燧石含量；（燧石含量高的石灰?guī)r，表面常有褐色的凸出或呈結(jié)核狀的夾雜物。 Ⅳ、新型干法水泥生產(chǎn)，還應(yīng)限制K2O、Na2O、SOCl等微量組分。 白云石、石灰石的判定方法： 石灰質(zhì)原料在水泥生產(chǎn)中的作用主要是提供CaO，其次還提供SiOAl20Fe2O3,并同時帶入少許雜質(zhì)MgO、S0R2O等 廠名 Si02 Fe203 MgO S03 產(chǎn)地冀東水泥廠寧國水泥廠江西水泥廠新疆水泥廠雙陽水泥廠華新水泥廠貴州水泥廠北京水泥廠石灰石石灰石石灰石石灰石石灰石石灰石泥灰?guī)r泥灰?guī)r O．82 O．47 O．91 O．02O．02O．001 海螺山 黃金山 八家溝偃師白堊浩良河大理巖　石灰質(zhì)原料的分解溫度：可用差熱分析方法確定其中碳酸鹽的分解溫度。 石灰質(zhì)原料的主要礦物組成：可用x射線衍射方法進行物相定性分析?！○ね临|(zhì)原料 黏土質(zhì)原料的種類與特性 水泥工業(yè)采用的天然黏土質(zhì)原料有黏土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等，使用最多的是黏土和黃土。 （1）黏土 包括華北、西北地區(qū)的紅土，東北地區(qū)的黑土與棕壤，南方地區(qū)的紅壤與黃壤等。 根據(jù)黏土中主導(dǎo)礦物不同，將其分為高嶺石類、蒙脫石類、水云母類等。 黃土是沒有層理的黏土與微粒礦物的天然混合物。顏色以黃褐色為主。 (3）頁巖 一般形成與海相或陸相沉積，或海相與陸相交互沉積。頁巖顏色不定，一般灰黃、灰綠、黑色及紫色等，結(jié)構(gòu)致密堅實，層理發(fā)育，通常呈頁狀或薄片狀。 ~。顏色呈淡黃、淡紅、淡棕色、紫紅色等，質(zhì)地一般疏松，但也有較堅硬的。 粉頁巖的硅率較高，可作為硅鋁質(zhì)原料。 江、河、湖、泊由于流水速度分布不同，使挾帶的泥沙規(guī)律地分級沉降的產(chǎn)物。建造在靠江、湖的濕法水泥廠，可利用挖泥船在固定區(qū)域內(nèi)進行采掘，做 黏土質(zhì)原料使用。 由頁巖、粉砂巖或中酸性凝灰?guī)r經(jīng)低級區(qū)域變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖稱千枚巖。巖石常呈淺紅、深紅、灰及黑等色。 位npMgO(%)R2O(%)SO3(%)塑性指數(shù)一級品~~＜＜＜＞12二級品~~不限＜＜＜＞12 (2)、選擇 黏土質(zhì)原料時應(yīng)注意的問題 　校正原料 當(dāng)氧化鐵含量不足時，應(yīng)摻加氧化鐵含量大于40％的鐵質(zhì)校正原料。 常用：低品位的鐵礦石，煉鐵廠尾礦及硫酸廠工業(yè)廢渣硫酸渣等。 目前有用鉛礦渣或銅礦渣的，既是校正原料，又兼做礦化劑。(2)硅質(zhì)校正原料 其中砂巖，河砂中結(jié)晶SiO2多，難磨難燒，盡量不用，風(fēng)化砂巖易于粉磨，對煅燒影響小。(3)鋁質(zhì)校正原料 含量不足時，需摻加鋁質(zhì)校正原料。 常用：爐渣、煤矸石、鋁礬土等 SiO2：70%~90%R2O＜%鋁質(zhì)校正原料爐渣、煤矸石、鋁礬土Al2O3＞30% 校正原 料 燃料 低品位原料和工業(yè)廢渣的利用 燃料 燃料按其物理狀態(tài)的不同可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料三種。 固體燃料煤，可分為無煙煤、煙煤和褐煤。 ①無煙煤又叫硬煤、白煤，是一種碳化程度最高，干燥無灰基揮發(fā)分含量小于10％的煤。無煙煤結(jié)構(gòu)致密堅硬，有金屬光澤，密度較大，含碳量高，著火溫度為600～700℃，燃燒火焰短，是立窯煅燒熟料的主要燃料。其收縮基低熱值一般為20900～31400kJ／kg(5000～7500kcal／kg)。 結(jié)構(gòu)致密，較為堅硬，密度較大，著火溫度為400～500℃，是回轉(zhuǎn)窯煅燒熟料的主要燃料。其揮發(fā)分含量較高，可燃基揮發(fā)分可達40％～60％，灰分20％～40％，熱值為8374～1884kJ／kg。 水泥工業(yè)用煤的一般質(zhì)量要求見下表 窯 灰分/% 硫/% ≤28 ≤35 18～30 ≤15 —— —— ≥21740 ≥18800 水泥生產(chǎn)用輔助原料　 　　本節(jié)主要概念：校正原料　鐵質(zhì)校正原料 　硅質(zhì)校正原料　鋁質(zhì)校正原料　低品位原料 　　本節(jié)主要內(nèi)容： 低品位原料：化學(xué)成分、雜質(zhì)含量、物理性能等不符合一般水泥生產(chǎn)要求的原料。 目前水泥原料結(jié)構(gòu)的一個新的技術(shù)方向：石灰質(zhì)原料低品位化；Si 、Al質(zhì)原料巖礦化。 低品位石灰質(zhì)原料：CaO＜48%或含較多雜質(zhì)。但要與優(yōu)質(zhì)石灰質(zhì)原料搭配使用。 (2)煤矸石、石煤的利用 其主要成分是SiOAl2O以及少量Fe2OCaO等，并含4180~9360kj/kg的熱值。 石煤：多為古生代和晚古生代菌藻類低等植物