組成
矽酸鹽水泥熟料主要有CaO、SiO、FeO、AlO四種氧化物組成,在熟料中占95%,另5%為其他氧化物,如MgO、SO等。
水泥熟料經高溫煅燒後,CaO、SiO、FeO、AlO四種氧化物不是以單獨的氧化物存在,而是以兩種或兩種以上的氧化物反應生成的多種礦物集合體。
矽酸鹽水泥熟料中主要形成四種礦物:矽酸三鈣,3 CaO·SiO,簡寫CS,占50~60%,稱阿利特(Alite)或A礦;矽酸二鈣,2 CaO·SiO,簡寫CS,占20~25%,稱貝利特(Belite)或B礦;鋁酸三鈣,3CaO·AlO,簡寫CA,占5~10%;鐵相固溶體,通常以鐵鋁酸四鈣表示,4CaO·AlO·FeO,簡寫CAF,占10~15%,稱才利特(Celite)或C礦。
熟料的化學組成
矽酸鹽水泥熟料中的主要化學成分是CaO,SiO,A1O,FeO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,SO,NaO,KO,TiO,PO等,它們的總量通常占熟料的5%以下。當用螢石或其他金屬尾礦作礦化劑生產矽酸鹽水泥熟料時,熟料中還會有少量的CaF或其他微量金屬元素。在實際生產中,矽酸鹽水泥熟料中主要氧化物含量的波動範圍一般為:CaO是62%~67%,SiO是20%~24%,AlO是4%~7%,,FeO是2.5%~6%。在某些特定生產條件下,由於原料及生產工藝過程的差異,矽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範圍,甚至由於某些生產所用的原料、燃料帶入的MgO,SO等含量較高,致使有的矽酸鹽水泥熟料中的次要氧化物含量總和有可能高於5%。
分類
水泥熟料按用途和特性分為:通用水泥熟料、低鹼水泥熟料、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。
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,各國學者因認識不同採用形式不一,我國採用飽和比KH、矽酸率SM、鋁氧率IM(AM)三大率值。
矽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。目前國內窯型有濕法窯;乾法窯,乾法中有中空窯、SP(不帶分解爐)、新型乾法窯;半乾法中有立窯、立波爾窯。現介紹幾個重要溫度:
1. CaCO—CaO+CO分解溫度為890℃,MgCO—MgO+CO分解溫度為590℃,因此分解爐的溫度控制為900℃左右;
2.CS在出現液相以後才能形成,液相溫度為1250℃,故熟料燒成溫度為1300℃~1450℃(物料溫度)。
3. CS——CS——CA——CAF最低共熔溫度1338℃,故低於此溫度礦物形成就有困難。
水泥窯氣體溫度高達1700℃,物料溫度高達1400℃,經水泥窯處理的廢棄物不會造成二次污染。由於垃圾焚燒爐的焚燒溫度低於水泥窯,往往會造成二次污染,目前已開發國家都有採用水泥窯代替焚燒爐處理垃圾的趨勢。
粉磨
煅燒出來的熟料主要用於水泥製備,需要添加石膏,混合材等,經過混合粉磨製成最終的水泥產品。
化學性能
化學性能按GB/T 176進行,礦物組成按表1和表2注中的公式計算。
物理性能
水泥熟料物理性能的檢驗,是通過將水泥熟料在Φ500mm×500mm化驗室統一小磨中與符合GB/T 176規定的二水石膏一起磨細至350m2/kg±10m2/kg,80μm篩余(質量分數)≤4%製成Ⅰ型矽酸鹽水泥來進行的。製成的水泥中SO3含量(質量分數)應在2.0%~2.5%範圍內(也可按雙方約定)。所有的試驗(除28d強度外)應在製成水泥後10d內完成。