水泥基本知识培训资料

第一章．原料部分1．制造水泥的原料应满足以下要求：1）化学成分必须满足配料的要求，以能制的成分合适的原料，否则会使配料困难，甚至无法配料。

生产水泥的原料主要是石灰石质原料，粘土质原料和校正原料。

凡以碳酸钙为主要成分的原料都叫石灰石原料。

主要有石灰岩，泥灰岩等，一般生产1t熟料约需1.2～1.3t石灰质干原料。

一般要求cao的含量要达到48%。

有少量fe2o3，一般生产1t熟料约需0.3～0.4t粘土质原料.衡量黏土质原料的质量主要有化学成分（硅率和铝率），含碱量等。

当石灰质原料和粘土质原料配合所得的生料成分不能符合配料方案要求时，必须根据所缺的组分，参加相应的校正原料。

氧化铁不够时，应参加含量大于40%的铁质校正原料。

硅不够时，应掺加氧化硅含量为70～90%的硅质原料，如砂岩，粉砂岩等。

氧化铝不够时，可掺加氧化铝含量大于30%的铝质原料。

如煤渣，粉煤灰等。

2）有害杂质的含量应尽量少，以利于工艺操作和水泥的质量。

为使熟料中的氧化镁含量小于5%，石灰石中的氧化镁含量小于3.0%.为了控制生料中碱含量不大于1%，一般控制粘土中碱含量小于4%。

3）应具有良好的工艺性能，如易磨性，热稳定性等。

为了原料易磨性，一般控制燧石和石英含量在4%以下。

为了保证粘土中不含有过多的石英砂，一般要求0.08mm方空筛筛余不超过10%，0.2mm方空筛筛余不超过2%。

第二章生料部分一.生料配料所用的三大率值1.KH（石灰饱和系数）石灰饱和系数是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（C3S和C2S）所需的氧化钙含量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。

当KH值高时，煅烧困难，f-cao 增加，有安定性不良趋势，硅酸三钙增加，硅酸二钙减少。

KH=(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/(2.8SiO2)2.硅率（SM或n）硅率表示SiO2的百分含量与Al2O3和Fe2O3百分含量之比。

如果硅率过高，则由于高温液相量少，硅酸三钙不容易生成，导致硅酸二钙较多熟料易粉化。

如果硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物少而强度低，且由于液相量大，易出现结大块，结圈等，影响窑的操作。

一般在1.8～2.7.SM= SiO2/（Al2O3+ Fe2O3）3.铝率（IM或p）铝率表示Al2O3和Fe2O3百分含量之比。

铝率高，熟料中铝酸三钙多，液相粘度大，物料难烧。

但铝率过低，虽然液相粘度小，但烧结范围窄，窑内易结大圈，不利于窑的操作。

一般在0.64～1.8之间。

二.生料中的其他控制条件由于预分解窑对原料的适应性较差，为避免结皮和堵塞，要求生料中的碱含量（K2O+Na2O）小于1，当碱含量大于1%时，则要求生料中的硫碱摩尔比为0.5～1。

硫碱摩尔比=M SO3/（M K2O+1/2M Na2O）为了控制结皮和堵塞，生料中的氯离子应小于0.015%。

第三章熟料一.总论熟料主要由CaO,SiO2,Al2O3和Fe2O3四种氧化物组成。

其含量总和通常在95%以上。

这四种氧化物的波动范围如下：CaO为62%～67% SiO2为20%～24%Al2O3为4%～7% Fe2O3为2.5%～6%二.矿物组成水泥熟料主要是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。

它主要有以下四种矿物：硅酸三钙（C3S），硅酸二钙（C2S），铝酸三钙（C3A）和铁相固溶体（C4AF）。

此外，还有少量的游离氧化钙，方镁石，含碱矿物及玻璃体，通常熟料中C3S 和C2S含量约占75%，称为硅酸盐矿物。

C3A和C4AF的理论含量约占22%左右。

在水泥熟料煅烧过程中，C3A和C4AF以及氧化镁，碱等在1250～1280℃会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。

1.硅酸三钙硅酸三钙其含量通常在50%左右，有时甚至高达60%。

在硅酸盐熟料中，硅酸三钙并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁，氧化铝，氧化铁等形成固溶体，称为阿利特或A矿。

硅酸三钙凝结时间正常，水化较快。

放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大。

其28d和一年强度是四种矿物中最高的。

2.硅酸二钙（β- C2S）硅酸二钙一般含量在20%左右，在硅酸盐熟料中，硅酸二钙并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁，氧化铝，氧化铁等形成固溶液，称为贝利特或B矿。

贝利特水化反应较慢，早期强度较低但后期强度增长铝较高，水化热较小。

3.中间相填充在阿利特和贝利特之间的物质通称中间相，它可包括铝酸盐，铁酸盐，组成不定的玻璃体和含碱化合物以及游离氧化钙和方镁石，但以包裹形式存在与阿利特和贝利特之间中的游离氧化钙和方煤石除外。

a.铝酸钙铝酸钙主要是铝酸三钙，潜在含量为7%～15%。

其特点是水化迅速，防热多，凝结快。

早期强度体现快，后期强度几乎不增长，甚至倒退。

b.铁相固溶体铁相固溶体在熟料中的潜在含量为10～18%。

水化速度介于铝酸三钙和硅酸三钙之间。

但随后的发展不如硅酸三钙。

早期强度类似铝酸三钙，后期还能不断增长。

c.玻璃体硅酸盐熟料在工厂生产条件下冷却速度较快，有部分液相来不及结晶而成为过冷液体，即玻璃体。

慢冷熟料中，其含量为0～2%，普通冷却熟料中，其含量为2～21%，快速冷却熟料中，其含量为8～22%。

3.游离氧化钙和方镁石.游离氧化钙是指经高温煅烧而仍未化合的氧化钙，也称游离石灰。

经高温煅烧的游离氧化钙结构比较致密，水化慢很慢，通常要在3d以后才明显。

水化生成氢氧化钙体积增加97。

9%。

在硬化的水泥浆体中造成局部膨胀应力。

随着它的增加，首先是抗折强度下降，，进而引起3d以后强度倒缩，严重时引起安定性不良。

因此我国熟料控制在1.5%以下。

方镁石是指游离状态的MgO晶体。

MgO在熟料煅烧过程中一般不参与化学反应。

它以三种形式存在于熟料中：a.溶解于C3S和C4AF中形成固溶体。

B. 溶解于玻璃体中。

C.以游离状态的方镁石形式存在。

前两种约为2%。

无影响。

以游离状态的方镁石形式存在时，水化速度慢，0.5～1d后才显现，且生成氢氧化镁时，体积增加148%，引起安定性不良。

尺寸为1μm时，含量5%才引起微膨胀。

我国控制水泥中含量不得超过5%。

三.熟料率值由于计算熟料率值时，煤灰和窑灰的干扰计算，故三个率值都有影响，但是计算公式不变。

一般由于煤灰掺入，将使熟料KH值降低0.04～0.16,硅率降低0.05～0.2，铝率提高0.05～0.3。

1.KH（石灰饱和系数）石灰饱和系数是全部氧化硅生成硅酸钙所需的氧化钙含量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。

当KH值高时，煅烧困难，f-cao增加，有安定性不良趋势，硅酸三钙增加，硅酸二钙减少。

其值一般为0.87～0.92KH=(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/(2.8SiO2)2.硅率（SM或n）硅率表示SiO2的百分含量与Al2O3和Fe2O3百分含量之比。

如果硅率过高，则由于高温液相量少，硅酸三钙不容易生成，导致硅酸二钙较多熟料易粉化。

如果硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物少而强度低，且由于液相量大，易出现结大块，结圈等，影响窑的操作。

一般在1.7～2.7.SM= SiO2/（Al2O3+ Fe2O3）3.铝率（IM或p）铝率表示Al2O3和Fe2O3百分含量之比。

铝率高，熟料中铝酸三钙多，液相粘度大，物料难烧。

但铝率过低，虽然液相粘度小，但烧结范围窄，窑内易结大圈，不利于窑的操作。

一般在0.9～1.8之间。

四.与熟料质量有关系的元素1.碱碱主要来源于原料。

含碱高时，在预热器内形成碱的循环，当富集到一定程度会引起氯化碱和硫酸碱等化合物黏附在最低二级预热器锥体部分或卸料溜子，形成结皮，严重时会出现堵塞现象。

另外，当含碱高时时，会出现煅烧困难，同时碱和熟料矿物反应生成含碱矿物和固溶体，这将使C3S难以形成，并增加游离氧化钙含量，因此影响熟料强度。

微量的碱能降低最低共熔温度，降低熟料烧成温度，增加液相量起助熔作用，对熟料性能并不造成多少危害。

所以控制生料中碱含量（K2O+Na2O）小于1，熟料中应小于1.3%。

2. SO3SO3主要是由燃料及黏土质原料带入。

在煅烧过程中，它易与碱形成R2SO4，降低的最低共熔温度，增加液相数量，有利于C3S形成。

但是含量过高时，一方面会引起结皮和堵塞，另一方面会与C2S形成固溶体，不利于C3S形成。

所以控制生料中小于1.3%，燃料中小于3%。

3.氧化镁氧化镁含量合适时，能降低熟料的烧成温度，增加液相数量，降低液相黏度，有利于熟料的烧成。

但过多时，会以方镁石存在，会影响水泥安定性。

4.氧化磷氧化磷含量在0.1-0.3%时，可以提高熟料强度，这可能是P2O5能与C2S生成固溶体，从而稳定高温性的C2S。

但含量高时，会导致C3S分解，到含量达到7%时，C3S含量会回零。

可假如萤石抵消P2O5的部分不良影响。

5.氧化钛氧化钛在熟料中的含量一般不超过0.3%。

含有0.5-1%时，能与各种水泥熟料矿物形成固溶体，可提高熟料质量。

但含量过多，因与氧化钙反应生成没有水硬性的物质，减少了熟料中的A矿。

因此，其含量应当小于1%。

第四章水泥部分一.水泥的分类：硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的熟料所制得的水泥的总称。

如掺入一定数量的混合材，则硅酸盐水泥名称前冠以混合材名称，如矿渣硅酸盐水泥。

1.硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料，0-5%石灰石或粒化高炉矿渣，适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，即波特兰水泥。

硅酸盐水泥分为两种：不掺混合材的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材的称为Ⅱ型硅酸盐水泥。

2.普通硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料，6-15%混合材，适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥。

代号为P.O。

3.掺混合材的水泥掺混合材的硅酸盐水泥有矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥，粉煤灰质硅酸盐水泥，复合硅酸盐水泥（掺两种或两种以上规定的混合材）。

二.水泥的技术要求：1.不溶物Ⅰ型硅酸盐水泥不溶物不超过0.75%，Ⅱ型硅酸盐水泥不溶物不超过1.5%。

2.氧化镁水泥中氧化镁含量不超过5%。

3.SO3SO3含量不的超过3.5%。

4.烧失量Ⅰ型硅酸盐水泥烧失量不超过3%，Ⅱ型硅酸盐水泥不溶物不超过3.5%。

普通水泥中烧失量不超过5%。

烧失量对水泥混凝土的抗冻性影响最大，对强度也有较大影响。

5.细度硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg，普通水泥0.08mm筛余不得超过10%。

水泥细度细，与水接触面积多，水化快，另外，细度细，水泥晶格扭曲，缺陷多，也有利于水化。

一般认为，水泥颗粒粉磨至粒径小于40μm，水化活性高，技术经济合理。