[科普中國]-硅酸鹽水泥熟料

硅酸鹽水泥熟料是以石灰石和粘土為主要原料，經(jīng)破碎、配料、磨細(xì)制成生料，然后在水泥窯中煅燒而成的。礦渣硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱礦渣水泥。它由硅酸鹽水泥熟料、20%-70%的?；郀t礦渣及適量石膏組成?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱火山灰水泥。它由硅酸鹽水泥熟料、20%-50%的火山灰質(zhì)混合材料及適量石膏組成。粉煤灰硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥。它由硅酸鹽水泥熟料、20%-40%的粉煤灰及適量石膏組成。

組成硅酸鹽水泥熟料主要有CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四種氧化物組成，在熟料中占95%，另5%為其他氧化物，如MgO、SO3等。

水泥熟料經(jīng)高溫煅燒后，CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四種氧化物不是以單獨(dú)的氧化物存在，而是以兩種或兩種以上的氧化物反應(yīng)生成的多種礦物集合體。

硅酸鹽水泥熟料中主要形成四種礦物：硅酸三鈣，3 CaO·SiO2，簡(jiǎn)寫C3S,占50～60%，稱阿利特（Alite）或A礦；硅酸二鈣，2 CaO·SiO2，簡(jiǎn)寫C2S,占20～25%，稱貝利特（Belite）或B礦；鋁酸三鈣，3CaO·Al2O3，簡(jiǎn)寫C3A,占5～10%；鐵相固溶體，通常以鐵鋁酸四鈣表示，4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡(jiǎn)寫C4AF,占10～15%，稱才利特（Celite）或C礦。

熟料的化學(xué)組成硅酸鹽水泥熟料中的主要化學(xué)成分是CaO，SiO2，A12O3，F(xiàn)e2O3四種氧化物，其總和通常占熟料總量的95%以上。此外，還含有少量的其他氧化物，如MgO，SO3，Na2O，K2O，TiO2，P2O5等，它們的總量通常占熟料的5%以下。當(dāng)用螢石或其他金屬尾礦作礦化劑生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料時(shí)，熟料中還會(huì)有少量的CaF2或其他微量金屬元素。在實(shí)際生產(chǎn)中，硅酸鹽水泥熟料中主要氧化物含量的波動(dòng)范圍一般為：CaO是62%～67%，SiO2是20%～24%，Al2O3是4%～7%，，F(xiàn)e2O3是2．5%～6%。在某些特定生產(chǎn)條件下，由于原料及生產(chǎn)工藝過程的差異，硅酸鹽水泥熟料的各主要氧化物含量也有可能略為偏離上述范圍，甚至由于某些生產(chǎn)所用的原料、燃料帶入的MgO，SO3等含量較高，致使有的硅酸鹽水泥熟料中的次要氧化物含量總和有可能高于5%。1

分類水泥熟料按用途和特性分為：通用水泥熟料、低堿水泥熟料、中抗硫酸鹽水泥熟料、高抗硫酸鹽水泥熟料、中熱水泥熟料和低熱水泥熟料。2

率值水泥熟料是一種多礦物集合體，而這些礦物又是由四種氧化物化合而成。因此在熟料生產(chǎn)控制中，不僅要控制氧化物含量，還要控制氧化物間的比例即率值。熟料率值有三個(gè)，各國學(xué)者因認(rèn)識(shí)不同采用形式不一，我國采用飽和比KH、硅酸率SM、鋁氧率IM（AM）三大率值。

硅酸鹽水泥三大率值為：

KH=0.910±0.02（LSF也有表示）

SM=2.70±0.10

IM=1.70±0.10

煅燒熟料煅燒顧名思義是將生的燒成熟的。煅燒因窯型不同而有差異。目前國內(nèi)窯型有濕法窯；干法窯，干法中有中空窯、SP(不帶分解爐)、新型干法窯；半干法中有立窯、立波爾窯。現(xiàn)介紹幾個(gè)重要溫度：

1. CaCO3—CaO+CO2分解溫度為890℃，MgCO3—MgO+CO2分解溫度為590℃，因此分解爐的溫度控制為900℃左右；

2.C3S在出現(xiàn)液相以后才能形成，液相溫度為1250℃，故熟料燒成溫度為1300℃～1450℃（物料溫度）。

3. C3S——C2S——C3A——C4AF最低共熔溫度1338℃，故低于此溫度礦物形成就有困難。

水泥窯氣體溫度高達(dá)1700℃，物料溫度高達(dá)1400℃，經(jīng)水泥窯處理的廢棄物不會(huì)造成二次污染。由于垃圾焚燒爐的焚燒溫度低于水泥窯，往往會(huì)造成二次污染，目前發(fā)達(dá)國家都有采用水泥窯代替焚燒爐處理垃圾的趨勢(shì)。

粉磨煅燒出來的熟料主要用于水泥制備，需要添加石膏，混合材等，經(jīng)過混合粉磨制成最終的水泥產(chǎn)品。

化學(xué)性能化學(xué)性能按GB/T 176進(jìn)行，礦物組成按表1和表2注中的公式計(jì)算。

物理性能水泥熟料物理性能的檢驗(yàn)，是通過將水泥熟料在Φ500mm×500mm化驗(yàn)室統(tǒng)一小磨中與符合GB/T 176規(guī)定的二水石膏一起磨細(xì)至350m2/kg±10m2/kg,80μm篩余(質(zhì)量分?jǐn)?shù))≤4%制成Ⅰ型硅酸鹽水泥來進(jìn)行的。制成的水泥中SO3含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)在2.0%～2.5%范圍內(nèi)（也可按雙方約定）。所有的試驗(yàn)（除28d強(qiáng)度外）應(yīng)在制成水泥后10d內(nèi)完成。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學(xué)