普通硅酸鹽工藝概論教案

普通硅酸鹽工藝概論教案第一編水泥工藝學(xué)第一章引言一、膠凝材料的定義和分類（一）定義：1、膠凝材料：在物理、化學(xué)的作用下，能從漿體變成堅硬的石狀體，并能膠結(jié)其他物料而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。2、水硬性膠凝材料：在拌水后既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，通常稱為水泥。如：硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等。3、非水硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化而不能在水中硬化，又稱為氣硬性膠凝材料。如：石灰、石膏、耐酸膠結(jié)料等。（二）分類膠凝材料：分為有機(jī)和無機(jī)兩大類有機(jī)：瀝青和各種樹脂。無機(jī)：按硬化條件分為：水硬性和非水硬性兩類。二、膠凝材料發(fā)展簡史見書上，略三、水泥的定義和分類（一）定義水泥：加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固的膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性膠凝材料，統(tǒng)稱為水泥。（二）分類1、按其用途和性能可分為：通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類。通用水泥：是指大量土木工程使用的一般用途的水泥，如：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥等。專用水泥：是指有專門用途的水泥，如：油井水泥、砌筑水泥等。特性水泥：是指某種性能比較突出的水泥，如：快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥等。2、按其所含的主要水硬性礦物，分為：硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥以及以工業(yè)廢渣和地方材料為主要組分的水泥。目前水泥品種已達(dá)一百多種。四、水泥工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用見書，略五、水泥工業(yè)發(fā)展概況地窯、立窯、濕法回轉(zhuǎn)窯、干法回轉(zhuǎn)窯、帶余熱發(fā)電的回轉(zhuǎn)窯、帶余熱器的回轉(zhuǎn)窯、懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯、窯外分解窯，目前我國日產(chǎn)5000噸熟料的窯外分解窯較多，也有更高產(chǎn)量的窯外分解窯。第二章硅酸鹽水泥國家標(biāo)準(zhǔn)及其生產(chǎn)第一節(jié)硅酸鹽水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)硅酸鹽水泥：是以硅酸鈣為主要成分的熟料所制成的水泥的總稱。如摻入一定數(shù)量的混合材料，則硅酸鹽水泥名稱前冠以混合材料名稱，即得到不同品種的硅酸鹽水泥，如：礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的定義、標(biāo)號、品質(zhì)指標(biāo)以及驗收規(guī)則如下：一、定義（一）硅酸鹽水泥凡是由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。國外通稱波特蘭水泥。硅酸鹽水泥分為兩種類型：Ⅰ型硅酸鹽水泥：不摻混合材料，代號：P·Ⅰ。Ⅱ型硅酸鹽水泥：在硅酸鹽水泥粉磨時摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料，代號：P·Ⅱ。（二）普通硅酸鹽水泥凡是由硅酸鹽水泥熟料、6%~15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥，簡稱普通水泥，代號：P·Ｏ。摻活性混合材料時，最大摻入量不得超過15%，其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來代替。摻非活性混合材料時最大摻量不超過水泥質(zhì)量的10%。（三）組分材料1、硅酸鹽水泥熟料凡以適當(dāng)成分的生料，燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物稱為硅酸鹽水泥熟料，簡稱孰料。2、石膏天然石膏，必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。工業(yè)副產(chǎn)石膏，是工業(yè)生產(chǎn)中以硫酸鈣為主要成分的副產(chǎn)品，使用時必須經(jīng)過試驗，證明對水泥性能無害。3、活性混合材料是指符合GB1596的粉煤灰，符合GB2847的火山灰質(zhì)混合材料和符合GB203的?；郀t礦渣。4、非活性混合材料活性指標(biāo)低于GB1596的粉煤灰、GB2847的火山灰質(zhì)混合材料和GB203的?；郀t礦渣以及石灰石和砂巖。石灰石中的三氧化二鋁含量不得超過2.5%。5、窯灰窯灰是從回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收集下來的粉塵。應(yīng)符合ZBQ12001的規(guī)定。6、助磨劑水泥粉磨時還允許加入主要起助磨作用而不損害水泥性能的助磨劑，加入量不得超過水泥質(zhì)量的1%。使用助磨劑、工業(yè)副產(chǎn)石膏時，須經(jīng)省、市、自治區(qū)以上建材行業(yè)主管部門批準(zhǔn)，投產(chǎn)后定期進(jìn)行質(zhì)量檢查。二、強(qiáng)度等級（即水泥的標(biāo)號）硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。普通水泥強(qiáng)度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R。三、技術(shù)要求1、不溶物Ⅰ型硅酸鹽水泥不溶物不超過0.75%。Ⅱ型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過1.50%。2、氧化鎂水泥中氧化鎂含量不超過5.0%。如果水泥壓蒸安定性試驗合格，則水泥中氧化鎂含量允許放寬到6.0%。3、三氧化硫水泥中三氧化硫含量不得超過3.5%。4、燒失量Ⅰ型硅酸鹽水泥燒失量不的大于3.0%，Ⅱ型硅酸鹽水泥燒失量不得大于3.5%。普通水泥燒失量不得大于5.0%。5、細(xì)度硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg，普通水泥80μｍ方孔篩篩余不得超過10.0%。6、凝結(jié)時間硅酸鹽水泥初凝不得早于45分鐘，終凝不得遲于390分鐘。普通水泥初凝不得早于45分鐘，終凝不得遲于10小時。7、安定性用沸煮法檢驗必須合格。8、強(qiáng)度水泥強(qiáng)度等級按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分，各強(qiáng)度等級水泥的各齡期強(qiáng)度不得低于下表數(shù)值（MPa）：品種強(qiáng)度等級抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度3天28天3天28天硅酸鹽水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0普通水泥32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.53.56.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.09、堿水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計算值來表示。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量不得大于0.60％或由供需雙方商定。四、廢品與不合格品1、廢品凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，均為廢品。2、不合格品凡細(xì)度、終凝時間、不溶物和燒失量中的任一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級的指標(biāo)時為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。注意：1、凝結(jié)時間、安定性、強(qiáng)度是硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的三項重要建筑性質(zhì)指標(biāo)。2、凝結(jié)時間較短，水泥砂漿和混凝土在澆灌之前凝結(jié)而失去流動性，無法使用；凝結(jié)時間過長，則降低施工速度，延長模板周轉(zhuǎn)時間。3、硅酸鹽水泥熟料初凝時間只有幾分鐘，要加入石膏進(jìn)行調(diào)節(jié)，才能達(dá)到規(guī)定的要求；石膏摻入量過多，水泥強(qiáng)度會降低，還會產(chǎn)生安定性不良，水泥終凝時間過長。因此，石膏適宜的摻入量應(yīng)通過試驗來確定。4、強(qiáng)度是設(shè)計混凝土配合比的重要數(shù)據(jù)。水泥在水化硬化過程中，強(qiáng)度是逐步增長的，一般將3天、7天以前的強(qiáng)度稱為早期強(qiáng)度，28天及以后的強(qiáng)度稱為后期強(qiáng)度。由于水泥經(jīng)28天后強(qiáng)度已大部分發(fā)揮出來，所以用28天強(qiáng)度劃分水泥的登記。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法硅酸鹽水泥的生產(chǎn)分為三個階段：1、生料制備石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料、少量的校正材料經(jīng)破碎后按一定的比例配合、細(xì)磨，并經(jīng)均化調(diào)配為成分合適、分布均勻的生料。2、熟料煅燒將生料在水泥工業(yè)窯內(nèi)煅燒，生料首先分解為氧化鈣、三氧化二鋁、二氧化硅、三氧化二鐵等活性氧化物，然后至部分熔融，在熔融狀態(tài)下進(jìn)行固相反應(yīng)，生成硅酸二鈣、硅酸酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、鋁酸三鈣等礦物，經(jīng)冷卻后得到以硅酸二鈣、硅酸三鈣為主要成分的熟料的過程。3、水泥的制成將熟料、石膏、有時加入適量的混合材共同磨細(xì)成為水泥的過程。以上三個階段簡稱為“兩磨一燒”。4、水泥生產(chǎn)方法分類按煅燒設(shè)備分類：普通立窯生產(chǎn)、機(jī)械化立窯生產(chǎn)、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)。按生產(chǎn)方法分類：濕法、干法兩大類。濕法：將原料加水粉磨成生料漿，再入窯煅燒的方法稱為濕法。干法：將原料烘干、粉碎制成生料粉，然后入窯煅燒的方法稱為干法。將生料加入適量的水分，制成料球后再入窯煅燒，稱為半干法，也可歸入干法。二、硅酸鹽水泥生產(chǎn)的主要工藝過程見書。第7頁1、立窯生產(chǎn)2、窯外分解窯生產(chǎn)第三章硅酸鹽水泥熟料礦物組成及其配料計算硅酸鹽水泥熟料的主要化學(xué)成分：CaO：含量62%~67%；SiO2：含量20%~24%；Al2O3：含量4%~7%；Fe2O3：含量2.5%~15%。四種氧化物的含量總和在95%以上。另外，通常還含有：MgO、SO3、K2O、Na2O、TiO2、P2O5等。第一節(jié)硅酸鹽水泥熟料的礦物組成在硅酸鹽水泥熟料中，以上氧化物不是單獨的以氧化物形式存在，而是經(jīng)高溫化學(xué)反應(yīng)生成的多種礦物的集合體。其結(jié)晶細(xì)小，一般為30~60μｍ。水泥熟料是一種多礦物組成的結(jié)晶細(xì)小的人工巖石。主要有以下四種礦物組成：硅酸三鈣：分子式，3CaO·SiO2，可簡寫為：C3S；硅酸二鈣：分子式，2CaO·SiO2，可簡寫為：C2S；鋁酸三鈣：分子式，3CaO·Al2O3，可簡寫為：C3A；鐵相固溶體：通常以鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3）作為代表式，可簡寫為：C4AF。另外還有：游離氧化鈣（?-CaO）、方鎂石（結(jié)晶氧化鎂）、含堿礦物和玻璃體。孰料中C3S和C2S含量約占75%左右，稱為硅酸鹽礦物；孰料中C3A和C4AF的理論含量約為22%左右，在水泥熟料煅燒過程中與氧化鎂、堿等在1250℃~1280℃會逐漸熔融形成液相，促進(jìn)硅酸三鈣的形成，古稱熔劑礦物。一、硅酸三鈣（C3S）硅酸三鈣（C3S）是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物，含量通常為50%左右，有時甚至在60%以上。純C3S只有在2065~1250℃溫度范圍內(nèi)才穩(wěn)定。在2065℃以上不一致熔融為CaO和液相。在1250℃以下時分解為C2S和CaO，但反應(yīng)很慢。純C3S在室溫可呈介穩(wěn)狀態(tài)存在。C3S有三種晶系七種變形：1070℃1060℃990℃960℃920℃520℃R←----→MⅢ←----→MⅡ←----→MⅠ←----→TⅢ←----→TⅡ←----→TⅠR型為三方晶系，M型為單斜晶系，T型為三斜晶系，這些變形的晶體結(jié)構(gòu)相近。但有人認(rèn)為，R型和MⅢ的強(qiáng)度比T型的高。在硅酸鹽水泥熟料中，C3S并不以純的形式存在，總含有少量的氧化鎂、氧化鋁、氧化鐵等，形成固溶體，稱為阿利特（Alite）或A礦。純C3S在常溫下，通常只能為三斜晶系（T型），如含有少量的MgO、Al2O3、Fe2O3、SO3、ZnO、Cr2O3、R2O等氧化物形成固溶體則為M型或R型。由于熟料中C3S總含有MgO、Al2O3、Fe2O3以及其他氧化物，阿利特通常為M型或R型。純C3S為白色，密度為3.14g/cm3，其晶體截面為六角形或棱柱形。單斜晶系的阿利特單晶為假六方片狀或板狀。在阿利特中常以C2S和CaO的包裹體存在。C3S凝結(jié)時間正常，水化較快，粒經(jīng)40~50μm顆粒28d可水化70%左右。放熱較多，早期強(qiáng)度高且后期強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28d強(qiáng)度可達(dá)一年強(qiáng)度的70%~80%，其28d強(qiáng)度和一年強(qiáng)度在四種礦物中均最高。阿利特的晶體尺寸和發(fā)育程度會影響其反應(yīng)能力，當(dāng)燒成溫度高時，阿利特晶形完整，晶體尺寸適中，幾何軸比大（晶體長度與寬度之比L/B≥2~3），礦物分布均勻，界面清晰，孰料的強(qiáng)度較高。適當(dāng)提高熟料中的硅酸三鈣含量，當(dāng)其巖相結(jié)構(gòu)良好時，可以獲得優(yōu)質(zhì)孰料。但硅酸三鈣的水化熱較高，抗水性較差，如要求水泥的水化熱低，抗水性較高時，則熟料中的硅酸三鈣含量要適當(dāng)?shù)托?。二、硅酸二鈣C2S在熟料中含量一般為20%左右，是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一，孰料中硅酸二鈣并不是以純的形式存在，而是與少量MgO、Al2O3、Fe2O3、R2O等氧化物形成固溶體，通常稱為貝利特（Belite）或B礦。純C2S在1450℃以下有下列多晶轉(zhuǎn)變。1425℃1160℃630~680℃<500℃αα′Hα′Lβγ780~860℃H---高溫型，L---低溫型在室溫下，α、α′H、α′L、β等變形都是不穩(wěn)定的，有轉(zhuǎn)變成γ型的趨勢。在熟料中，α型和α′型一般較少存在，在燒成溫度較高、冷卻速度較快的熟料中，由于固溶有少量MgO、Al2O3、Fe2O3等氧化物，可以β型存在。通常所指的硅酸二鈣或B礦即為β型硅酸二鈣。α型和α′型C2S強(qiáng)度較高，而γ型C2S幾乎無水硬性。在立窯生產(chǎn)中，若通風(fēng)不良、還原氣氛嚴(yán)重、燒成溫度低、液相量不足、冷卻較慢，則硅酸二鈣在低于500℃下易由密度為3.28g/㎝3的β型轉(zhuǎn)變?yōu)槊芏?.97g/㎝3的γ型，體積膨脹10%而導(dǎo)致熟料粉化。但若液相量多，可使溶劑礦物形成玻璃體將β型硅酸二鈣晶體包圍住，并采用迅速冷卻方法使之越過β→γ型轉(zhuǎn)變溫度而保留下來。貝利特為單斜晶系，在硅酸鹽水泥熟料中常呈圓粒狀，這是因為貝利特的棱角已溶進(jìn)液相而其余部分未溶進(jìn)液相之故。純硅酸二鈣色潔白，當(dāng)含有Fe2O3時呈棕黃色。貝利特水化反應(yīng)較慢，28d僅水化20%左右，凝結(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度較低，但后期強(qiáng)度增長率較高，在一年后可趕上阿利特。貝利特的水化熱較小，抗水性較好。在中低熱水泥和抗硫酸鹽水泥中，適當(dāng)提高貝利特含量而降低阿利特含量是有利的。三、中間相填充在阿利特、貝利特之間的物質(zhì)統(tǒng)稱中間相，包括鋁酸鹽、鐵酸鹽、組成不定的玻璃體和含堿化合物以及游離氧化鈣和方鎂石。中間相在熟料煅燒過程中熔融為液相，冷卻時，部分液相結(jié)晶，部分液相來不及結(jié)晶而凝固成玻璃體。（一）鋁酸鈣孰料中鋁酸鈣主要是鋁酸三鈣，有時還可能有七鋁酸十二鈣。在摻氟化鈣作礦化劑的熟料中，可能存在C11A7·CaF2。在同時摻氟化鈣和硫酸鈣作礦化劑低溫?zé)傻氖炝现锌梢允荂11A7·CaF2和C4A2?而無C3A。純C3A為等軸晶系，無多晶轉(zhuǎn)化。結(jié)晶完善的C3A常呈立方、八面體或十二面體。但在水泥熟料中，其形狀隨冷卻速率而異，一般融入玻璃相或呈不規(guī)則微晶析出。C3A在熟料中含量為7%~15%。純C3A為無色晶體，密度3.04g/㎝3，熔融溫度為1533℃。反光鏡下，反光能力較差，呈暗灰色，故稱黑色中間相。C3A水化迅速，放熱多，凝結(jié)很快，若不加石膏等緩凝劑易使水泥急凝，硬化快，強(qiáng)度三天內(nèi)就發(fā)揮出來，但絕對值不高，以后幾乎不增長，甚至倒縮。干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。（二）鐵相固溶體鐵相固溶體在熟料中含量為10%~18%。孰料中含鐵相較復(fù)雜，其成分接近C4AF，故用C4AF代表熟料中鐵相的組成。鐵鋁酸四鈣的水化速度早期介于鋁酸三鈣和硅酸三鈣之間，但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣。早期強(qiáng)度類似于鋁酸三鈣，后期還能不斷增長，類似硅酸二鈣。抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能好，水化熱較鋁酸三鈣低，但含C4AF高的熟料難磨。在道路水泥和抗硫酸鹽水泥中，C4AF含量高為好。（三）玻璃體硅酸鹽水泥熟料煅燒過程中，熔融液相若在平衡狀態(tài)下冷卻，則可全部結(jié)晶出C3A、C4AF和含堿化合物等而不存在玻璃體。但是在工廠生產(chǎn)條件下，冷卻速度較快，有部分液相來不及結(jié)晶而成為過冷液體，即玻璃體。在玻璃體中，質(zhì)點排列無序，組成也不定，其主要成分為Al2O3、Fe2O3、CaO，還有少量MgO和堿等。據(jù)認(rèn)為：普通冷卻熟料中玻璃體含量為2%~21%，急冷熟料玻璃體約為8%~22%，慢冷熟料玻璃體只有0~2%。中間相的作用：煅燒過程中C3A、C4AF熔融成液相，可以促進(jìn)硅酸三鈣的順利形成。過少，氧化鈣不易被吸收，過多，窯內(nèi)易結(jié)塊。四、游離氧化鈣和方鎂石（一）游離氧化鈣（?-CaO）游離氧化鈣是指經(jīng)高溫煅燒而仍未化合的氧化鈣，也稱游離石灰。經(jīng)高溫煅燒的游離氧化鈣，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，通常要在三天后才明顯，水化生成氫氧化鈣體積增加97.9%，在硬化的水泥漿中造成局部膨脹應(yīng)力。隨著游離氧化鈣的增加，首先是抗折強(qiáng)度下降，進(jìn)而引起3d以后強(qiáng)度倒縮，嚴(yán)重時引起安定性不良。因此，在熟料煅燒中，要嚴(yán)格控制游離氧化鈣的含量。我國回轉(zhuǎn)窯一般控制在1.5%一下，立窯在2.5%以下。因為立窯熟料中的游離氧化鈣有一部分沒有經(jīng)過高溫死燒，沒有經(jīng)過高溫死燒的游離氧化鈣水化快，對硬化水泥漿的破壞力不大。（二）方鎂石方鎂石是指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體。MgO與SiO2、Fe2O3的化學(xué)親和力很小，在熟料煅燒過程中一般不參與化學(xué)反應(yīng)，他以下列三種形式存在于熟料種：1、溶解于C4AF、C3S中形成固溶體；2、溶于玻璃體中；3、以游離狀態(tài)的方鎂石形式存在。前兩種形式的MgO含量約為熟料的2%，它們對硬化水泥漿體無破壞作用。以方鎂石形式存在時，由于水化速度比死燒游離氧化鈣要慢，要在0.5~1年后才明顯，水化生成氫氧化鎂時，體積膨脹148%，也會導(dǎo)致安定性不良。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硅酸鹽水泥中氧化鎂含量不得超過5.0%。方鎂石膨脹的嚴(yán)重程度，還于晶體尺寸有關(guān)，尺寸1m時,含量5%才引起微膨脹，尺寸5~7m時，含量3%就引起嚴(yán)重膨脹。在生產(chǎn)中應(yīng)盡量采取快冷措施減小方鎂石的晶體尺寸。第二節(jié)熟料的率值在水泥生產(chǎn)中，各氧化物之間的比例（相對含量）即為率值。一、水硬率（HydraulicModulus）水硬率是孰料中氧化鈣與酸性氧化物之和的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的比值。常用HM表示，其計算式為：式中：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3分別代表熟料中各氧化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。水硬率通常在1.8~2.4之間。二、硅率或硅酸率（SilicaModulus）硅率又稱硅酸率，它表示熟料中SiO2的百分含量與Al2O3和Fe2O3百分含量之比，用SM表示（水泥廠常用n表示）。通常硅酸鹽水泥的硅率在1.7~2.7之間。但白色硅酸鹽水泥的硅率可達(dá)4.0甚至更高。硅率還表示熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比例關(guān)系，反映了熟料的質(zhì)量和易燒性。當(dāng)Al2O3/Fe2O3大于0.64時，硅率與礦物組成的關(guān)系為：若硅率過高，高溫液相量減少，熟料煅燒困難，硅酸三鈣不易形成，如果氧化鈣含量低，硅酸二鈣含量過多而孰料易粉化。硅率過低，則熟料因硅酸鹽礦物少而強(qiáng)度低，且由于液相量過多，已出現(xiàn)結(jié)大塊、結(jié)爐瘤、結(jié)圈等，影響窯的操作。三、鋁率或鐵率（IronModulus）鋁率又稱鐵率，以IM表示（水泥廠常用p表示），其計算式為：鋁率通常在0.9~1.7之間，抗硫酸鹽水泥或低熱水泥的鋁率可低至0.7。鋁率也表示熟料中鋁酸三鈣與鐵鋁酸四鈣的比例關(guān)系，因而也關(guān)系到水泥的凝結(jié)快慢。同時還關(guān)系到熟料液相粘度，從而影響熟料的煅燒難易。鋁率與礦物組成的關(guān)系：（A/F>0.64）鋁率高，孰料中鋁酸三鈣多，液相粘度大，物料難燒，水泥凝結(jié)快。鋁率低，液相粘度小，對硅酸三鈣形成有利，但燒結(jié)范圍窄，窯內(nèi)易結(jié)大塊，不利于窯的操作。四、石灰飽和系數(shù)KH不少學(xué)者認(rèn)為水硬率的意義不明確，因此，又提出了不同的與石灰最大含量有關(guān)的計算公式，常用的就是石灰飽和系數(shù)KH。計算公式為：（IM≥0.64）（IM＜0.64）考慮到熟料中還有?-CaO、游離SiO2和石膏，故熟料的KH值公式寫成：（IM≥0.64）（IM＜0.64）硅酸鹽水泥熟料KH值在0.82~0.94之間，我國濕法回轉(zhuǎn)窯KH值一般控制在0.89±0.01。石灰飽和系數(shù)與礦物組成的關(guān)系可以用下面數(shù)學(xué)式表示：從上式可見，當(dāng)C3S=0時，KH=0.667，即熟料中只有C2S、C3A和C4AF而無C3S。當(dāng)C2S=0時，KH=1，即KH=1時，孰料中無C2S，只有C3S、C3A和C4AF。故實際上KH介于0.667~1.0之間。KH值越高，C3S的比例越高，孰料質(zhì)量越好；但KH值過高，熟料煅燒困難，?-CaO增多，熱耗高，產(chǎn)量低。目前我國采用石灰飽和系數(shù)KH值、硅率SM、鋁率IM三個率值控制生產(chǎn)。三個率值要配合適當(dāng)，一般來說，三個率值不能同時高，或同時低。第三節(jié)孰料礦物組成的計算見書P16，略作介紹。第四節(jié)孰料礦物組成的選擇見書P18，略作介紹第五節(jié)配料計算略第四章原料的破碎與均化第一節(jié)硅酸鹽水泥的原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料是石灰質(zhì)原料（主要提供氧化鈣）和粘土質(zhì)原料（主要提供氧化硅和氧化鋁，也提供部分氧化鐵），還有校正原料（鐵質(zhì)、硅質(zhì)、鋁質(zhì)校正原料）。制造水泥的原料應(yīng)滿足以下工藝要求：1、化學(xué)成分必須滿足配料的要求；2、有害雜質(zhì)的含量應(yīng)盡量少；3、應(yīng)具有良好的工藝性能，如易磨性、易燒性、熱穩(wěn)定性、以混合性等。一、石灰質(zhì)原料凡以碳酸鈣為主要成分的原料都叫石灰質(zhì)原料，主要有石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。它是水泥生產(chǎn)中用量最大的一種原料，一般生產(chǎn)1t熟料約需1.2~1.3t石灰質(zhì)干原料。石灰?guī)r：主要成分是碳酸鈣，主要礦物是方解石，并含有白云石、硅質(zhì)（石英或燧石）、含鐵礦物和粘土質(zhì)等雜質(zhì)。生產(chǎn)水泥用的石灰石中氧化鈣含量一般應(yīng)不低于48%。泥灰?guī)r：是碳酸鈣和粘土質(zhì)物質(zhì)同時沉積所形成的均勻混合的沉積巖。氧化鈣含量超過45%，石灰飽和系數(shù)大于0.95時，稱為高鈣泥灰?guī)r。應(yīng)加入粘土配合。氧化鈣含量低于43.5%，石灰飽和系數(shù)小于0.8時，稱為低鈣泥灰?guī)r。應(yīng)與石灰石搭配使用。氧化鈣含量在43.5%~45%時，其率值也和熟料相近，稱為天然水泥巖?？芍苯佑糜跓扑嗍炝?，但自然界很少見。雜質(zhì)：石灰石中的白云石（CaCO3·MgCO3）是孰料中氧化鎂的主要來源。為是孰料中的氧化鎂含量小于5.0%，應(yīng)控制石灰石中的氧化鎂含量小于3.0%。燧石俗稱“火石”。主要成分是SiO2，常以α-石英為主要礦物，結(jié)晶完整粗大，質(zhì)地堅硬，難以磨細(xì)，化學(xué)反應(yīng)能力差，在熟料煅燒時，也不易起反應(yīng)，對熟料的產(chǎn)值量及消耗均有不利影響。作為水泥原料的石灰石，其燧石和石英含量一般控制在4%以下。石灰石中堿含量應(yīng)小于1.0%，以免影響煅燒和熟料質(zhì)量。另外，電石渣、糖濾泥、堿渣、白泥等工業(yè)廢渣都可做石灰質(zhì)原料使用，但應(yīng)注意其中雜質(zhì)的影響。石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求見下表：石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求品位CaO（%）MgO（%）R2O（%）SO3（%）燧石或石英（%）石灰石一級品＞48＜2.5＜1.0＜1.0＜4.0二級品45~48＜3.0＜1.0＜1.0＜4.0泥灰?guī)r35~45＜3.0＜1.2＜1.0＜4.0二、粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料是含堿和堿土的鋁硅酸鹽，主要化學(xué)成分是SiO2，其次Al2O3，還有少量Fe2O3。一般生產(chǎn)1t熟料勇0.3~0.4t粘土質(zhì)原料。天然粘土原料有：黃土、粘土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。其中黃土和粘土使用最廣。衡量粘土質(zhì)量主要看它的：化學(xué)成分（硅率和鋁率）、含堿量和可塑性、熱穩(wěn)定性、正常流動度的需水量等工藝性能。粘土同時含有幾種粘土礦物時，其中含量最多的礦物，稱為主導(dǎo)礦物。根據(jù)主導(dǎo)礦物的不同，可將粘土分為高嶺石類、蒙脫石類及水云母類等。他們的某些工藝性能見下表。粘土礦物與粘土工藝性能的關(guān)系種類粘土礦物名稱分子比粘粒含量可塑性熱穩(wěn)定性正常流動度時水分（%）結(jié)構(gòu)水脫水溫度（℃）粘土中礦物分解達(dá)最高活性時溫度（℃）高嶺石類高嶺石、多水高嶺石2SiO2·Al2O3·nH2O2很高好良好中350~550600~800蒙脫石類蒙脫石4SiO2·Al2O3·mH2O貝得石3SiO2·Al2O3·mH2O3~4高很好優(yōu)良高400~600500~700水云母類水云母、伊利石2~3低差差低300~450400~700粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求見下表。粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求品位硅率SM鋁率IMMgO（%）R2O（%）SO3（%）塑性指數(shù)一級品2.7~3.51.5~3.5＜3.0＜4.0＜2.0＞12二級品2.0~2.7或3.5~4.0不限＜3.0＜4.0＜2.0＞12注：SM=2.0~2.7時，一般需要參加硅質(zhì)原料，當(dāng)SM=3.5~4.0時，一般需要與一級品或SM低的二級品原料搭配使用，或摻用鋁質(zhì)原料。采用立波爾窯及立窯時，才要求提供塑性指數(shù)。一般應(yīng)控制粘土中堿含量小于4.0%；懸浮預(yù)熱器窯用生料堿含量（K2O+Na2O）應(yīng)不大于1.0%。粘土中石英砂含量一般要求0.08mm方孔篩篩余不得超過10%，0.2mm方孔篩篩余不超過5%。立窯和立波爾窯煅燒時，要求粘土的可塑性要好，以利于成球。三、校正原料當(dāng)石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得的生料成分不能符合配料方案要求時，必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料。常用的鐵質(zhì)校正原料：低品位鐵礦石、煉鐵廠尾礦、硫酸廠工業(yè)渣硫酸渣（硫鐵礦渣）等。它們的主要成分是Fe2O3，含量大于50%。Fe2O3含量大于40%的礦石、礦渣才可以做鐵質(zhì)校正原料。常用的硅質(zhì)校正原料：砂巖、河砂、粉砂巖等。一般要求SiO2含量為70%~90%，大于90%的石英含量過高，很少采用。常用的鋁質(zhì)校正原料：煤渣、粉煤灰、煤矸石等。一般要求Al2O3含量不小于30%。第二節(jié)物料的破碎一、物料破碎的目的物料破碎：就是依靠外力（主要是機(jī)械力），克服固體物料內(nèi)聚力而將其大塊分裂為小塊的過程。根據(jù)破碎后物料粒度的大小，將破碎分為：粗碎、中碎和細(xì)碎三類。具體見下表。粗、中、細(xì)碎的劃分破碎的分類入料粒度（mm）出料粒度（mm）粗碎300~900100~350中碎100~35020~100細(xì)碎50~1005~15破碎的目的：便于粉磨、烘干、輸送和儲存。最終目的為了達(dá)到生產(chǎn)水泥的工藝要求。二、破碎的方法破碎的方法有：（一）壓碎物料在兩堅硬平面之間受到逐漸增加的壓力而被破碎。（二）折碎物料受彎曲應(yīng)力作用而破碎。（三）沖擊破碎物料在瞬間受到外來力的沖擊而破碎。（四）劈碎物料由于受到碶狀工作體的作用而破碎。（五）磨碎物料受到工作面的摩擦所產(chǎn)生的剪切力，以及物料相互間的摩擦剪切力而被粉碎。三、破碎比及破碎的工藝流程（一）破碎比物料破碎前后粒度之比稱為破碎比。破碎比的表示方法1、平均破碎比式中：i——破碎比；Dm——破碎前物料的平均粒徑（mm）；dm——破碎后物料的平均粒徑（mm）。2、公稱破碎比（用于破碎機(jī)）式中：B——破碎機(jī)最大進(jìn)料口寬度（mm）；b——破碎機(jī)最大出料口寬度（mm）。公稱破碎比通常比平均破碎比高10%~30%。水泥廠常用的破碎機(jī)的破碎比見下表。常用的破碎機(jī)的破碎比破碎機(jī)類型顎式圓錐式單輥式錘式（單轉(zhuǎn)子）反擊式（單轉(zhuǎn)子）破碎比3~53~64~810~2510~25（二）1、物料破碎的級數(shù)物料的破碎級數(shù)是根據(jù)物料的總破碎比來確定的。采用一種破碎機(jī)就能滿足破碎要求時，即為單級破碎系統(tǒng)。選擇兩種或三種破碎機(jī)進(jìn)行分級破碎才能滿足總破碎比的要求時，即為兩級破碎或三級破碎系統(tǒng)。2、破碎的工藝流程運(yùn)輸設(shè)備→顎式破碎機(jī)→皮帶輸送機(jī)→錘式破碎機(jī)→斗式提升機(jī)→碎石庫物料破碎的級數(shù)越多，系統(tǒng)越復(fù)雜，占地面積大，勞動生產(chǎn)率低，揚(yáng)塵點多。因此，要力求減少破碎的級數(shù)。四、破碎機(jī)類型（一）顎式破碎機(jī)1、工作原理依靠活動顎板作周期性的往復(fù)運(yùn)動，把進(jìn)入兩顎板間的物料壓碎。畫簡圖說明。2、適用范圍粗碎和中碎3、優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、管理維修方便、工作安全可靠、適用范圍廣。4、缺點工作間歇式，非生產(chǎn)性動力消耗大，工作時產(chǎn)生較大的慣性力，使零件承受較大的負(fù)荷，不適合破碎片狀及軟質(zhì)粘性物料，破碎比較小。（二）錘式破碎機(jī)1、工作原理料塊受到高速旋轉(zhuǎn)的錘頭的沖擊和物料塊本身以高速向固定襯板撞擊而破碎，在錘式破碎機(jī)的下部裝有卸料篦條，被破碎到符合要求的物料通過篦條間的縫隙經(jīng)機(jī)殼卸料口卸出。2、適用范圍常用中碎，也有用于粗碎。3、優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，外形體積小，破碎比較大，生產(chǎn)能力高，單位產(chǎn)量電耗低，操作維修簡便。4、缺點錘頭和篦條等部件磨損較快，不適宜用于破碎潮濕或粘性物料，因為篦條容易堵塞而影響生產(chǎn)。（三）反擊式破碎機(jī)1、工作原理物料被固定在轉(zhuǎn)子上的板錘打擊到反擊板上，受反擊板的反擊而落下與轉(zhuǎn)子連續(xù)打擊的料快相互撞擊，如此多次反復(fù)而是物料破碎，當(dāng)物料粒度被破碎到小于反擊板與板錘間的縫隙時就被排除而成為產(chǎn)品。2、適用范圍水泥廠應(yīng)用較廣泛，可用于粉碎石灰石、水泥熟料、石膏和煤等。3、優(yōu)點比錘式破碎機(jī)更多地利用了沖擊和反擊作用進(jìn)行選擇性破碎，料塊自擊粉碎強(qiáng)烈，破碎效率高，生產(chǎn)能力大，動力消耗低，對物料適應(yīng)性較強(qiáng)，破碎比較大，一般為40左右，最高可達(dá)150，簡化生產(chǎn)流程，節(jié)約投資，結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作維修方便。4、缺點打擊板錘和反擊板磨損快，運(yùn)轉(zhuǎn)是噪音大。第三節(jié)物料的均化技術(shù)水泥廠物料的均化包括原料、燃料的預(yù)均化和生料、水泥的均化。一、標(biāo)準(zhǔn)偏差和均化效果物料成分的均勻性，以物料某主要成分含量的波動大小來衡量，常用的衡量物料均勻性的指標(biāo)是某主要成分的標(biāo)準(zhǔn)偏差S。其算公式如下：式中：——物料中某成分的各次測量值；——各次測量值算術(shù)平均值；n——測量的次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，則表示物料越均勻。均化設(shè)施的衡量指標(biāo)是均化效果，通常指均化設(shè)施進(jìn)料和出料的標(biāo)準(zhǔn)偏差之比，即為：式中：H——均化設(shè)施的均化效果；S進(jìn)、S出——進(jìn)入和卸出均化設(shè)施某成分的標(biāo)準(zhǔn)偏差。H值愈大，均化效果愈好。二、原、燃料的預(yù)均化原料的預(yù)均化常用于石灰石，粘土質(zhì)原料和鐵質(zhì)原料一般不需要進(jìn)行預(yù)均化。原、燃料的預(yù)均化主要是設(shè)置預(yù)均化堆場。在預(yù)均化堆場內(nèi)，經(jīng)破碎后的物料用專門的堆料設(shè)備沿縱向以薄層平鋪迭堆，層數(shù)可達(dá)400~500層，取料時則用專門的取料設(shè)備在橫向以垂直料層而切去，即“薄層相迭成堆，垂直取切而混”，物料就是在堆、取、運(yùn)的過程中得到均化。一般均化效果H為5~8。預(yù)均化堆場采用的堆料方式有多種，最常用的是單“人”型堆料。預(yù)均化堆場的布置形式有矩形和圓形兩種。見書P30三、生料的均化干法生料的均化可采用多庫搭配、機(jī)械倒庫和壓縮空氣攪拌庫等。（一）多庫搭配多庫搭配是根據(jù)各庫的生料碳酸鈣滴定值及控制指標(biāo)，計算出各庫搭配的比例，各庫按比例卸料，在運(yùn)輸過程中均化。不需增加設(shè)備，但均化效果較差。（二）機(jī)械倒庫機(jī)械倒庫是利用螺旋輸送機(jī)和提升機(jī)反復(fù)將庫內(nèi)物料卸出和裝入，已達(dá)到混合均勻的目的。均化效果H為2~3左右。（三）壓縮空氣攪拌庫是粉狀物料均化的有效辦法。有間歇均化系統(tǒng)和連續(xù)均化系統(tǒng)。見書P32第五章粉磨工藝粉磨在水泥生產(chǎn)過程中占有重要的地位。生產(chǎn)1t水泥，需粉磨的物料量約3t左右。水泥生產(chǎn)總耗電量的60%~70%耗費(fèi)在粉磨過程中。第一節(jié)粉磨的目的和要求粉磨是將顆粒狀物料通過機(jī)械力的作用變成細(xì)粉的過程。對于生料和水泥，粉磨的目的是使物料表面積增大，促使化學(xué)反應(yīng)的迅速完成。粉磨產(chǎn)品細(xì)度，常用篩余量和比表面積來表示。一、生料粉磨的目的和要求生料細(xì)度越細(xì)，則生料各組分間越能混合均勻，煅燒時，各組分能夠充分接觸，是分解反應(yīng)、固相反應(yīng)、固液反應(yīng)速度加快，有利于游離氧化鈣的吸收；但細(xì)度過細(xì)時，電耗增加、產(chǎn)量降低，且對游離氧化鈣的吸收并不顯著。生料粉磨的細(xì)度控制：管磨生產(chǎn)時，0.08mm方孔篩篩余10%左右，0.2mm方孔篩篩余小于1.5%為宜；閉路粉磨是，0.08mm方孔篩篩余可適當(dāng)放寬，但仍應(yīng)控制0.2mm方孔篩篩余小于1.5%。二、水泥粉磨的目的及要求水泥的細(xì)度越細(xì)，水化和硬化反應(yīng)越快，強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度越高，而且改善水泥的泌水性、和易性等。反之，水泥顆粒過粗，粗顆粒只能在表面反應(yīng)，損失了水泥的活性。過細(xì)，電耗高，產(chǎn)量低，效率下降。通常水泥的細(xì)度比表面積控制在300m2/kg左右。見書p34，水泥顆粒大小與水化的關(guān)系三、煤的粉磨目的和要求煤粉越細(xì)，燃燒速度快，燃燒完全，放熱多，溫度高；粗則燃燒慢、火力不集中，溫度低，造成還原氣氛。過細(xì)，耗電高，效率低。入回轉(zhuǎn)窯的煤粉細(xì)度，一般要求控制0.08mm方孔篩篩余10%~15%為宜。第二節(jié)粉磨流程一、粉磨系統(tǒng)粉磨流程又稱粉磨系統(tǒng)。粉磨系統(tǒng)有開路和閉路兩種。物料一次通過磨機(jī)后即為成品時成為開路系統(tǒng)。當(dāng)物料出磨后通過分級設(shè)備選出產(chǎn)品，粗粉返回磨機(jī)內(nèi)再磨稱為閉路系統(tǒng)。見書p34二圖開路系統(tǒng)優(yōu)點：流程簡單、設(shè)備少、投資省、操作維護(hù)方便；缺點：過粉磨現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)量低，效率低。閉路系統(tǒng)優(yōu)點：過粉磨現(xiàn)象減輕，產(chǎn)量可提高15%~25%，粉磨效率相對提高，產(chǎn)品細(xì)度可通過調(diào)節(jié)分級設(shè)備來控制；缺點：設(shè)備多、較為復(fù)雜，系統(tǒng)設(shè)備利用率低，投資大，操作、維護(hù)、管理較復(fù)雜。二、生料粉磨流程（一）濕法生料粉磨系統(tǒng)有開路和閉路之分。見書p35（二）干法生料粉磨系統(tǒng)先要對含有水分的物料進(jìn)行烘干，再粉磨。后出現(xiàn)多種閉路烘干-粉磨系統(tǒng)。70年代以來，采用立式粉磨系統(tǒng)。見書p35三、水泥粉磨系統(tǒng)水泥粉磨系統(tǒng)通常有：長磨或中長磨開路系統(tǒng)，中長磨一級閉路系統(tǒng)，短磨二級閉路系統(tǒng)，閉路中卸磨系統(tǒng)等。后來出現(xiàn)了輥壓機(jī)。近年來水泥粉磨趨向于采用球磨機(jī)、輥壓機(jī)、高效選粉機(jī)不同組合的粉磨流程。見書p36~37第三節(jié)影響磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量及能耗的主要因素影響因素很多，簡要分析如下。一、入磨物料粒度入磨物料粒度小，可提高磨機(jī)產(chǎn)量，降低磨機(jī)電耗。但也不能過小。一般中型水泥廠，入磨物料粒度以8~10mm為宜。二、易磨性物料的易磨性表示物料粉磨的難易程度。當(dāng)然，好磨的物料好磨，產(chǎn)量高，電耗低；難磨的物料難磨了，產(chǎn)量低，電耗高。易磨性與物料本身結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)構(gòu)致密，難磨；結(jié)構(gòu)疏松，好磨。三、入磨物料溫度物料的易磨性隨溫度的升高而降低，磨內(nèi)溫度高，易使水泥細(xì)粉因靜電爾聚集，嚴(yán)重時會粘附研磨體和襯板，從而降低粉磨效率。溫度高，還會使二水石膏脫水變成半水石膏，使水泥假凝，影響水泥質(zhì)量；水泥入庫后易結(jié)塊。溫度高，還會使磨機(jī)筒體產(chǎn)生熱應(yīng)力，引起襯板螺栓折斷。影響軸承潤滑。入磨物料溫度根據(jù)經(jīng)驗一般應(yīng)控制在50℃以下。出磨水泥溫度應(yīng)控制在110~120℃以下。采取磨機(jī)外噴淋水冷卻，還采取磨內(nèi)噴水來降低磨內(nèi)溫度。磨內(nèi)噴水要適當(dāng)，要霧化好。閉路粉磨系統(tǒng)，可以降低磨內(nèi)溫度。四、入磨物料水分入磨物料水分大于1.8%時，磨機(jī)產(chǎn)量開始下降，達(dá)5%時，磨機(jī)無法工作，出現(xiàn)“糊磨”和“飽磨”現(xiàn)象。物料過于干燥也無必要，入磨物料平均水分一般控制在1%左右為宜。五、磨內(nèi)通風(fēng)加強(qiáng)磨內(nèi)通風(fēng)有利于提高磨機(jī)產(chǎn)量。具體體現(xiàn)在：及時排除磨內(nèi)微粉、降低磨內(nèi)水氣、降低磨內(nèi)溫度等。但磨內(nèi)風(fēng)速不能過大，否則，產(chǎn)品變粗、排風(fēng)機(jī)電耗增加。一般開路磨機(jī)內(nèi)風(fēng)速以0.7~1.2m/s為宜，閉路磨機(jī)可適當(dāng)降低，以0.3~0.7m/s為宜。磨內(nèi)通風(fēng)應(yīng)加強(qiáng)收塵，保護(hù)環(huán)境。六、助磨劑在粉磨過程中，加入少量的外加劑，可以消除細(xì)粉的粘附和聚集現(xiàn)象，提高粉磨效率，降低單位電耗，提高產(chǎn)量。這類外加劑稱為助磨劑。常用的助磨劑有：煤、焦炭等碳素物質(zhì)。表面活性物質(zhì)，如亞硫酸鹽紙漿廢液、三乙醇胺下腳料、醋酸鈉、乙二醇、丙二醇等。碳素物質(zhì)的加入量不得超過1%；亞硫酸鹽紙漿廢液的濃縮物加入量為0.15%~0.25%；三乙醇胺下腳料假如兩位0.05%~0.1%。要選用效果好的、成本低的。并不得損害水泥的質(zhì)量。七、設(shè)備及流程（一）設(shè)備的規(guī)格、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速磨機(jī)的規(guī)格是用直徑D×長度L表示的。試驗表明，磨機(jī)產(chǎn)量Q與直徑D和長度L的關(guān)系是：∝單位產(chǎn)品電耗N與直徑D的關(guān)系為：N∝可見，磨機(jī)規(guī)格越大，產(chǎn)量越高，單位產(chǎn)品電耗越低。磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是指襯板和隔倉板。襯板保護(hù)筒體，帶起研磨體和物料，更好粉磨。隔倉板分割各倉，磨內(nèi)物料粗細(xì)分開，提高粉磨效果。具體見書P39磨機(jī)轉(zhuǎn)速加快，能提高磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量，但不能超過磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，理論上磨機(jī)的轉(zhuǎn)速是臨界轉(zhuǎn)速的76%，實際控制在80%~85%。（二）粉磨的流程開路磨安裝選粉機(jī)或分級機(jī)后可提高產(chǎn)量15%~25%。閉路系統(tǒng)的產(chǎn)量與循環(huán)負(fù)荷率和分級效率有關(guān)。循環(huán)負(fù)荷率K是指分級機(jī)的回料量T與成品量G之比，以百分?jǐn)?shù)表示。用下式表示：式中：a——分級機(jī)的喂料細(xì)度（通過某一篩孔的百分?jǐn)?shù)）；b——分級機(jī)的回料細(xì)度（通過某一篩孔的百分?jǐn)?shù)）；c——分級機(jī)的成品細(xì)度（通過某一篩孔的百分?jǐn)?shù)）；——分別表示相應(yīng)于a、b、c某一篩孔的篩于百分?jǐn)?shù)。分級效率η是分級機(jī)選出的產(chǎn)品中精粉量占入分級機(jī)物料中精粉量的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)分級機(jī)為選粉機(jī)時即為選份效率。其計算公式為：適當(dāng)?shù)靥岣唛]路系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷率可以提高粉磨效率，過多地提高循環(huán)負(fù)荷率反而使粉磨效率下降。循環(huán)負(fù)荷率與磨機(jī)產(chǎn)量的關(guān)系見書p40圖。選粉效率高可以減少過粉磨現(xiàn)象，提高粉磨效率。（三）研磨介質(zhì)研磨體的形狀、大小、裝載量、配合和補(bǔ)充等對磨機(jī)產(chǎn)量的影響較大。研磨體的形狀有：鋼球、鋼段、鋼棒等。一般的研磨體的填充系數(shù)為：中長磨與長磨：25%~35%、30%~35%時產(chǎn)量較高，30%左右時電耗較低；短磨：可以達(dá)到35%~40%。第六章硅酸鹽水泥熟料的煅燒第一節(jié)硅酸鹽水泥熟料的形成一、水泥熟料的形成過程（一）水分蒸發(fā)100℃時，物料中的游離水稅蒸發(fā)（二）粘土礦物脫水450℃左右時，粘土礦物結(jié)合水逸出。發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)。Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2O并隨著溫度的升高，形成活性Al2O3、SiO2（三）碳酸鹽分解600℃左右時，碳酸鎂開始分解，發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)。MgCO3→MgO+CO2900℃左右時，碳酸鈣開始分解，發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)。CaCO3→CaO+CO2（四）固相反應(yīng)1100~1200℃，大量形成C3A、C4AF，C2S含量達(dá)最大值。具體反應(yīng)過程見書P44（五）熟料的燒結(jié)當(dāng)溫度升高到1250~1280℃，出現(xiàn)液相。C2S與CaO反應(yīng)，形成C3S。C2S+CaO→C3S（六）熟料的冷卻孰料在再冷卻過程中發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，同時有液相凝固和相變兩個過程。在熟料的冷卻過程中，要采取快冷的措施，快冷有以下作用。1、提高熟料的質(zhì)量慢冷時，轉(zhuǎn)化為γ-C2S，體積膨脹約10%，γ-C2S幾乎沒有誰贏行?？炖?，來不及轉(zhuǎn)變，就形成了固溶體，β-C2S以介穩(wěn)狀態(tài)存在于固溶體中。1250℃以下，C3S會分解，即C3S—→C2S+?-CaO快冷可以防止C3S分解?？炖溥€可以使MgO來不及結(jié)晶，存在于玻璃體中?？炖淠茉鰪?qiáng)水泥抗硫酸鹽性能，因為C3A主要成玻璃態(tài)，抗硫酸鹽溶液腐蝕的能力較強(qiáng)。2、改善熟料的易磨性急冷玻璃體含量高，孰料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，改善易磨性。3、回收余熱急冷產(chǎn)生的熱風(fēng)入窯，提高熱效率。4、有利于熟料的輸送、儲存、粉磨輸送、儲存、粉磨時溫度都不能太高，快冷還可以縮短時間，提高勞動生產(chǎn)率。二、熟料形成熱耗量經(jīng)過理論計算，孰料的理論熱耗量為1759kJ/kg-熟料。由于原料不同，計算的理論熱耗也不同，一般波動在1630~1800kJ/kg-熟料之間。實際熱耗要大得多，一般在3400~7500kJ/kg-熟料之間，這就是熟料的單位熱耗。第二節(jié)礦化劑與礦化作用礦化劑是能加速結(jié)晶化合物的形成、使水泥生料易燒的少量外加物。其主要作用是：促進(jìn)固相反應(yīng)、降低液相粘度和液相生成溫度，加速熟料形成，降低游離氧化鈣含量，故一般也有助熔作用。一、礦化劑的種類常用的有以下幾種：1、含氟化合物：如螢石（CaF2）、NaF、Na2SiF6、CaSiF2、MgSiF6等。2、硫酸鹽：如石膏、磷石膏、氟石膏、MnSO4、重晶石（BaSO4）等。3、氯化物：如CaCl2、NaCl等。4、其它工業(yè)廢渣：如銅礦渣、鈦礦渣等。二、氟化鈣的礦化作用螢石（CaF2）是使用最廣泛的一種礦化劑，其礦化機(jī)理為：1、氟離子破壞晶格氟離子破壞了原料各組分的晶格，提高了生料的活性。氟化鈣對結(jié)晶SiO2和CaCO3地反應(yīng)如下。CaF2+H2O—→CaO+2HF4HF+SiO2(結(jié)晶型)—→SiF4+2H2O2HF+CaCO3—→CaF2+H2O+CO22、降低液相生成溫度加入氟化鈣后液相出現(xiàn)溫度降低。加入1%~3%CaF2可降低燒成溫度50~100℃。摻氟化鈣還可降低液相的粘度，加速C3S的形成。另外，還有硫化物礦化劑、螢石-石膏復(fù)合礦化劑等，不再累述。第三節(jié)微量氧化物對熟料煅燒的影響原、燃料中，含有一些微量氧化物，對水泥熟料的煅燒和質(zhì)量都有一定影響，分述如下。一、堿1、在窯內(nèi)或預(yù)熱器內(nèi)揮發(fā)、凝結(jié)循環(huán)，富集到一定程度會粘附在二級預(yù)熱器錐體部分或卸料溜子處，形成結(jié)皮，嚴(yán)重時出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。影響正常生產(chǎn)。2、微量的堿能降低最低共熔溫度，降低熟料燒成溫度，增加液相量起助熔作用。3、堿含量高，會使熟料煅燒困難，游離氧化鈣含量增加，影響熟料強(qiáng)度。4、水泥含堿量高，使水泥庫存時結(jié)塊，并造成水泥快凝。5、堿能使混凝土表面起霜，堿能和活性集料發(fā)生“堿-集料反應(yīng)”，產(chǎn)生局部膨脹，引起構(gòu)筑物變形開裂。二、氧化鎂1、少量的氧化鎂能降低燒成溫度，增加液相量，降低液相粘度，有利于C3S的形成，可起到助熔劑的作用。2、氧化鎂含量過高，會影響水泥的安定性。三、氧化磷1、當(dāng)熟料中氧化磷（P2O5）含量在0.1%~0.3%時，可以提高熟料的強(qiáng)度。2、含P2O5高時，會導(dǎo)致C3S分解，當(dāng)P2O5含量達(dá)7%左右時，熟料中C3S含量會減少到零。四、氧化鈦（TiO2）1、熟料中含有少量的氧化鈦（0.5%~1.0%），對β-C2S起穩(wěn)定作用，可提高熟料的質(zhì)量。2、含量過多，減少熟料中C3S含量，影響水泥強(qiáng)度。3、氧化鈦在熟料中含量應(yīng)小于1%。第四節(jié)水泥熟料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒見書p52~56第五節(jié)懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯見書p56~62第六節(jié)熟料冷卻機(jī)見書p62~64第七節(jié)立窯煅燒工藝見書p64~67第七章硅酸鹽水泥的水化和硬化水泥用適量的水拌和后，形成能粘結(jié)砂石集料的可塑性漿體，隨后逐漸失去塑性而凝結(jié)硬化為具有一定強(qiáng)度的石狀體。還伴隨著水化放熱、體積變化和強(qiáng)度增長等現(xiàn)象，這說明水泥板水后產(chǎn)生了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)和物理化學(xué)現(xiàn)象。第一節(jié)熟料單礦物和水泥的水化一、熟料礦物水化的原因主要原因有：（一）硅酸鹽水泥熟料礦物結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，可以通過與水反應(yīng)，形成水化產(chǎn)物而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。造成水泥熟料礦物結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因：1、快速冷卻，使其保留了介穩(wěn)狀態(tài)的高溫型晶體結(jié)構(gòu)。2、熟料中的礦物不是純的，而是固溶體。3、微量元素?fù)诫s使晶格排列的規(guī)律性受到某種程度的影響。（二）熟料礦物中鈣粒子的氧離子配位不規(guī)則，晶格結(jié)構(gòu)有“空洞”，因而易于起水化反應(yīng)。二、熟料單礦物的水化（一）硅酸三鈣的水化硅酸三鈣在常溫下的水化反應(yīng)，可用下面的方程式表示：3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+（3-x）Ca(OH)2可簡寫為：C3S+nH=C-S-H+（3-x）CH水化產(chǎn)物為C-S-H凝膠和氫氧化鈣，C-S-H有時也被籠統(tǒng)地稱為水化硅酸鈣。（二）硅酸二鈣β-C2S的水化與C3S相似，只是水化速度慢而已。2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+（2-x）Ca(OH)2簡寫成：C2S+nH=C-S-H+（2-x）CH（三）鋁酸三鈣鋁酸三鈣與水反應(yīng)迅速，放熱快，其水化產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)受液相CaO濃度和溫度的影響很大。在常溫下水化反應(yīng)依下式進(jìn)行：2（3CaO·Al2O3）+27H2O=4CaO·Al2O3·19H2O+2CaO·Al2O3·8H2O簡寫為：2C3A+27H=C4AH19+C4AH19在低于85%的相對濕度下會失去6個摩爾的潔凈水而成為C4AH13，C4AH19、C4AH13和C2AH8常溫下處于介穩(wěn)狀態(tài)，有向C3AH6轉(zhuǎn)化的趨勢。C4AH13+C2AH8=2C3AH6+9H上述反應(yīng)隨溫度升高而加速。在溫度高于35℃時，C3A會直接生成C3AH6：3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O即：C3A+6H=C3AH6由于C3A本身水化熱很大，使其顆粒表面溫度高于35℃，因此，C3A水化時，往往直接生成C3AH6。在液相CaO濃度達(dá)到飽和時，C3A還可能依下式水化：3CaO·Al2O3+Ca(OH)2+12H2O=4CaO·Al2O3·13H2O即：C3A+CH+12H=C4AH13在硅酸鹽水泥漿體的堿性液相中，CaO濃度往往達(dá)到飽和火鍋飽和，因此可能產(chǎn)生較多C4AH13，其為六方片狀，足以阻礙粒子的相對運(yùn)動，據(jù)認(rèn)為是漿體產(chǎn)生瞬時凝結(jié)的一個主要原因。在有石膏的情況下，C3A水化的最終產(chǎn)物與其石膏摻入量有關(guān)。見書p71，表1-7-2其基本反應(yīng)，見書p71（四）鐵相固溶體見書p71三、硅酸鹽水泥的水化（一）水泥加水后，堿迅速溶于水中，石膏溶于水，C3S水化析出Ca(OH)2，故填充在顆粒之間的液相不是純水，而是充滿Ca2+和OH—離子的溶液。（二）C3A率先水化，在石膏存在的條件下，迅速形成鈣凡石。（三）C3S開始迅速水化，大量放熱。當(dāng)然，C2S和鐵相也不同程度參與了反應(yīng)，生成相應(yīng)的水化產(chǎn)物。（四）隨著各種水化產(chǎn)物的增多，填入原先有水所占據(jù)的空間，再逐漸連接并相互交織，發(fā)展成硬化的漿體結(jié)構(gòu)。四、影響水泥水化速率的因素水化速率，是指單位時間內(nèi)水泥水化程度或水化深度。水化程度，指一定時間內(nèi)已水化的水泥量與完全水化量的比值。影響水泥水化程度的因素很多，主要有以下幾種：（一）熟料礦物組成孰料中四種主要礦物的水化速率順序為C3A＞C3S＞C4AF＞C2S。水化速率主要與礦物的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，晶體結(jié)構(gòu)中離子排列不規(guī)則而造成的“空洞”多，水化速率就快。（二）水灰比水灰比大，水化速率快。但凝結(jié)慢，強(qiáng)度下降。（三）細(xì)度細(xì)度細(xì)，水化快（四）養(yǎng)護(hù)溫度溫度提高，水化加快。（五）外加劑常用的又促凝劑、促硬劑、延緩劑等。第二節(jié)硅酸鹽水泥的凝結(jié)、硬化過程凝結(jié)標(biāo)志著水泥漿失去流動性而具有一定塑性強(qiáng)度。硬化表示水泥漿固化后所建立的結(jié)構(gòu)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。水泥凝結(jié)、硬化過程的三個階段第一階段：水化產(chǎn)物尺寸細(xì)小，數(shù)量少，不足以在顆粒間架橋聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)未能形成，水泥漿呈塑性狀態(tài)。第二階段：水化產(chǎn)物數(shù)量增加，晶體長大，纖維狀C-S-H（水化硅酸鈣凝膠）形成，顆粒初步聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，使水泥漿凝結(jié)；隨著網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)，強(qiáng)度相應(yīng)增大，顆粒間的空間被不斷填充，并將非結(jié)合水分割成各種尺寸的水滴，填充在相應(yīng)大小的孔隙之中。第三階段：水化產(chǎn)物數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)更趨致密，強(qiáng)度相應(yīng)提高。第三節(jié)硬化水泥漿體的結(jié)構(gòu)硬化水泥漿體是一非均質(zhì)的多相體系，有各種水化產(chǎn)物和殘存熟料所構(gòu)成的固相以及存在于孔隙中的水和空氣所組成，所以是固-液-氣三相多孔體。它具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率，而外觀和其他性能又與天然石材相似，因此又稱為水泥石。一、水泥石的組成可將水泥石看成：由水泥凝膠、吸附在凝膠孔內(nèi)的凝膠水、Ca(OH)2等結(jié)晶相、未水化水泥顆粒、毛細(xì)孔及毛細(xì)孔水組成。二、孔結(jié)構(gòu)各種尺寸的孔也是硬化水泥漿體結(jié)構(gòu)中的一個主要部分。總孔隙率、孔徑大小的分布、以及孔的形態(tài)等，都是硬化水泥漿體的重要結(jié)構(gòu)特征。見書p76及圖三、水及其存在形式硬化水泥漿體中的水，存在的三種類型：結(jié)晶水、吸附水、自由水。見書p76第八章硅酸鹽水泥的性能及化學(xué)侵蝕第一節(jié)硅酸鹽水泥的性能一、凝結(jié)時間水泥漿體的凝結(jié)可分為初凝和終凝。初凝：水泥漿體失去流動性和部分可塑性。終凝：水泥漿體已完全失去可塑性，并有一定抵抗外來壓力的強(qiáng)度。初凝時間：從水泥用水拌合到水泥初凝的時間。國標(biāo)規(guī)定，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，不得早于45分鐘。終凝時間：從水泥用水拌合到終凝所經(jīng)歷的時間。國標(biāo)規(guī)定，硅酸鹽水泥不得遲于6.5小時，普通硅酸鹽水泥不得遲于10小時。（一）影響水泥凝結(jié)速度的因素1、水泥熟料礦物組成決定水泥凝結(jié)的主要礦物是C3A和C3S，當(dāng)C3A含量高時，水泥快凝；C3A含量低并加石膏時，水泥的凝結(jié)時間由C3S決定。C3S本身凝結(jié)正常?？炷蠧3A引起，正常凝結(jié)有C3S控制。2、孰料和水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)急冷熟料凝結(jié)正常，慢冷熟料往往快凝，因急冷時，C3A成為玻璃體，慢冷，則結(jié)晶。水化產(chǎn)物為凝膠體，包裹在顆粒表面，阻礙繼續(xù)水化，起緩凝作用。（二）硅酸鹽水泥凝結(jié)時間的調(diào)節(jié)1、快凝現(xiàn)象快凝是指熟料粉磨后與水混合時很快凝結(jié)并放出熱量的現(xiàn)象?？炷饕怯捎贑3A水化迅速，并生成足夠數(shù)量的水化鋁酸鈣相互搭橋形成松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原因。為了防止快凝，一般在熟料粉磨時加入石膏。2、石膏的緩凝機(jī)理含C3A的水泥顆粒表面形成鈣凡石保護(hù)膜，阻礙水分子快速與C3A接觸并快速反應(yīng)，只能通過緩慢滲透而繼續(xù)反應(yīng)，隨著鈣凡石的體積增加，鈣凡石保護(hù)膜局部破裂，而是水化繼續(xù)進(jìn)行，直至SO42-離子耗完為止。3、石膏的適宜摻入量石膏的適宜摻入量是指使水泥凝結(jié)正常、強(qiáng)度高、安定行良好的參量。石膏適宜摻入量原則是水泥加水24小時石膏剛好被耗盡的數(shù)量。此量與熟料礦物組成、堿含量和水泥細(xì)度有關(guān)。C3A含量高、細(xì)度細(xì)、堿含量高時，應(yīng)多加石膏，堿也能與石膏反應(yīng)而消耗石膏。實際生產(chǎn)中，影響石膏摻量的因素很多，無法精確計算，一般是通過實驗確定。我國生產(chǎn)的普通水泥和硅酸鹽水泥，石膏的摻入量為：SO3含量1.5%~2.5%，少于1.3%，不足以阻止快凝，超過2.5%凝結(jié)時間變化不大，石膏過量，對緩凝作用幫助不大，且會使水泥強(qiáng)度下降，引起安定性不良。（三）假凝現(xiàn)象假凝是指水泥用水調(diào)和幾分鐘后發(fā)生的一種不正常的固化或過早變硬現(xiàn)象。假凝不放熱，經(jīng)劇烈攪拌后，漿體又可恢復(fù)塑性，達(dá)到正常凝結(jié)，對強(qiáng)度無不利影響。一般認(rèn)為：假凝的主要原因是水泥粉磨時，磨內(nèi)溫度過高，二水石膏脫水成為半水石膏，當(dāng)水泥調(diào)水后，半水石膏迅速溶解析出二水石膏，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而引起水泥漿固化。二、強(qiáng)度水泥的強(qiáng)度隨時間而增長，所以，水泥的強(qiáng)度必須同時說明養(yǎng)護(hù)齡期。影響水泥強(qiáng)度的因素較多，主要有以下幾個方面。（一）熟料礦物組成與強(qiáng)度的關(guān)系先看下表：見書p80礦物7d28d180d365dC3S31.645.750.257.3β-C2S2.354.1218.931.9C3A11.612.200C4AF29.437.748.358.3有表中看出：1、C3S的早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度也較高；2、β-C2S早期強(qiáng)度較低，但以后增長幅度較大；3、C3A早期強(qiáng)度增長很快，但其強(qiáng)度之不高；4、C4AF與C3A相比，早期強(qiáng)度較高，后期強(qiáng)度還能有所增長。5、?-CaO含量高，會使水泥強(qiáng)度特別是抗折、抗拉強(qiáng)度降低。（二）水泥細(xì)度與強(qiáng)度的關(guān)系提高水泥細(xì)度對提高水泥早期強(qiáng)度效果較明顯，但對水泥后期強(qiáng)度不利。過細(xì)，需水量增加，水泥是結(jié)構(gòu)孔洞增多。（三）水泥石結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的關(guān)系水泥石結(jié)構(gòu)越密實，強(qiáng)度就業(yè)高。水灰比越大，水泥石結(jié)構(gòu)越不密實，水泥石內(nèi)毛細(xì)孔越多，強(qiáng)度下降。（四）石膏和混合材摻量對水泥強(qiáng)度的影響適量石膏，有利于提高水泥強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度；石膏過量，會使水泥強(qiáng)度降低?；旌喜膿饺?，會使水泥早期強(qiáng)度降低，摻量適當(dāng)，可使后期強(qiáng)度有所增長。三、體積變化硬化水泥漿體的體積變化是水泥的一項重要的性能指標(biāo)。實驗結(jié)果表明，水泥熟料中各單礦物的減縮作用大小順序為：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S，減縮量的大小常與C3A的含量成線性關(guān)系。四、水化熱水化熱是各礦物在水化作用時產(chǎn)生的，對冬季施工有利，但對大型基礎(chǔ)或堤壩等大體積工程不力，因產(chǎn)生的熱量不易散失而產(chǎn)生內(nèi)外溫差，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，影響工程質(zhì)量。一般認(rèn)為：C3A的水化熱和放熱速率最大，C3S和C4AF次之，C2S的水化熱最小，放熱速率也最慢。第二節(jié)硅酸鹽水泥的化學(xué)侵蝕對于水泥耐久性有害的環(huán)境介質(zhì)主要有：一、淡水硬化水泥漿體如不斷受到淡水的浸析時，其中的組成Ca(OH)2溶出，產(chǎn)生溶出性侵蝕。CaO溶出5%時，強(qiáng)度下降7%，溶出24%，強(qiáng)度下降達(dá)29%。所以，冷凝水、雪水、冰川水、礦泉水等于水泥石接觸時間較長，會產(chǎn)生破壞作用。二、酸或酸性水當(dāng)水中溶有酸時，硬化水泥漿體受到溶析和化學(xué)溶解雙重作用，具體反應(yīng)如下：2H++2OH-=2H2OCa2++2R-=CaR2R-為酸根。CO2溶于水、水中的Ca(HCO3)2均會起到酸的作用。三、硫酸鹽由于硫酸鉀、硫酸鈉等多種硫酸鹽都能與漿體中的Ca(OH)2作用生成硫酸鈣，再和水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣凡石，使固相體積增加很多，分別為124%和94%，造成膨脹開裂以至毀壞。硫酸銨侵蝕極為厲害，因與Ca(OH)2反應(yīng)生成氨氣揮發(fā)，反映不可逆。硫酸鋇沒有侵蝕作用。四、含堿溶液一般情況下，水泥石可以抵抗堿類的侵蝕，但長期處于較高濃度堿溶液時，會發(fā)生緩慢的破壞。溫度升高，侵蝕作用加劇。主要是生成膠結(jié)力不強(qiáng)、易被堿溶液溶析的產(chǎn)物。結(jié)晶侵蝕，水泥石孔隙中的堿溶液，因蒸發(fā)析晶產(chǎn)生膨脹壓力而破壞。如：NaOH在空氣中CO2作用下，形成Na2CO3·10H2O體積增加而膨脹。五、提高水泥抗蝕性的措施1、調(diào)整硅酸鹽水泥熟料的礦物組成2、在硅酸鹽水泥中摻混合材3、提高混凝土致密度詳見書P84~85第九章?lián)交旌喜牧系乃鄵交旌喜牧系墓杷猁}水泥有：礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥（摻兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料）、普通硅酸鹽水泥。即五大水泥品種。這五種水泥連同硅酸鹽水泥構(gòu)成了我國硅酸鹽類水泥的六大品種。第一節(jié)水泥混合材料水泥混合材料：在磨制水泥時，為改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號、增加水泥產(chǎn)量、降低能耗而摻入水泥中的人造或天然礦物材料。一、混合材料的分類通常按照它的性質(zhì)分為活性和非活性兩大類?；钚曰旌喜牧希悍彩翘烊坏幕蛉斯さ牡V物質(zhì)材料，磨成細(xì)粉，加水后本身不硬化（或有潛在水硬活性），但與激發(fā)劑混合并加水?dāng)嚢韬?，不但能在空氣中而且能在水中繼續(xù)硬化者，稱為活性混合材料?；旌喜牧戏诸悾焊鞣N工業(yè)爐渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰三大類。激發(fā)劑分類：堿性激發(fā)劑（硅酸鹽水泥熟料或石灰）、硫酸鹽激發(fā)劑（各類天然石膏或以CaSO4為主要成分的化工副產(chǎn)品，如氟石膏、磷石膏等）。非活性混合材料：指活性指標(biāo)達(dá)不到活性混合材要求的礦渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石、沙眼、生頁巖等材料。一般對非活性混合材料要求是對水泥性能無害。非活性混合材料對水泥后期強(qiáng)度基本無貢獻(xiàn)，其填充作用。二、?；郀t礦渣粒化高爐礦渣：見書P87礦渣的活性主要取決于化學(xué)成分和成粒質(zhì)量，國標(biāo)對?；郀t礦渣的質(zhì)量要求是：成粒質(zhì)量：一般來說，礦渣熔融溫度越高，冷卻速度越快，礦渣玻璃體含量越高，活性就越好，質(zhì)量就越高。三、火山灰質(zhì)混合材凡以SiO2、Al2O3為主要成分的礦物質(zhì)原料，磨成細(xì)粉拌水后本身并不硬化，但與石灰混合，加水拌和成膠泥狀后，既能在空氣中硬化又能在水中硬化者，稱為火山灰質(zhì)混合材。分類：天然和人工兩大類。天然火山灰質(zhì)混合材有：火山灰、凝灰?guī)r、浮石、沸石巖、硅藻土和硅藻石。人工的主要有：工業(yè)副產(chǎn)品或廢渣，如燒頁巖、煤矸石、燒粘土、煤渣、硅質(zhì)渣等?；鹕交屹|(zhì)混合材的活性評價方法：化學(xué)法和物理法。詳見書P88四、粉煤灰粉煤灰是火力發(fā)電廠煤粉鍋爐收塵器所捕集的煙氣中的微細(xì)粉塵，其化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣和未燃的炭，是有一定活性的火山灰質(zhì)混合材。利用粉煤灰做混合材，既可以增加水泥產(chǎn)量，又可以降低水泥成本，還可以改變水泥的某些性能，變廢為寶。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水泥生產(chǎn)中作活性混合材料的粉煤灰的技術(shù)要求，具體見下表。序號指標(biāo)級別ⅠⅡ1燒失量（%），不大于582含水量（%），不大于113三氧化硫（%），不大于33428d抗壓強(qiáng)度比（%），大于7562實驗樣品用30%粉煤灰和70%硅酸鹽水泥配成，對比樣品及硅酸鹽水泥。第二節(jié)摻混合材的硅酸鹽水泥摻混合材硅酸鹽水泥的基本組成是硅酸鹽水泥熟料并摻加各種混合材料。一、礦渣硅酸鹽水泥凡是由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號P·S。水泥中?；郀t礦渣摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為20%~70%。二、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥）代號P·P。水泥中火山灰質(zhì)混合材摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為20%~50%。三、粉煤灰硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰混合材、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥）代號P·F。水泥中粉煤灰混合材摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為20%~40%。四、復(fù)合硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定混合材、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥）代號P·C。水泥中混合材總摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為15%~50%。摻混合材的硅酸鹽水泥的組成材料、強(qiáng)度指標(biāo)、技術(shù)要求見以下三表。摻混合材硅酸鹽水泥的組成材料代號水泥名稱水泥組成（%質(zhì)量）孰料石膏礦渣石灰石火山灰粉煤灰窯灰P·S礦渣水泥30~8020~70（0~8）P·P火山灰水泥50~8020~50P·F粉煤灰水泥60~8020~40P·C復(fù)合水泥50~8515~50≤8摻混合材水泥強(qiáng)度指標(biāo)（MPa）強(qiáng)度等級抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度3天28天3天28天32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.07.0摻混合材水泥的技術(shù)要求項目水泥品種P·SP·PP·FP·C初凝時間（min）≥45終凝時間（h）≤10≤12細(xì)度，0.080mm篩余（%）≤10氧化鎂（%）孰料中≤5.0，壓蒸合格≤6.0三氧化硫（%）≤4.0≤3.5堿含量（%）協(xié)商第二編玻璃工藝引言廣義的玻璃包括單質(zhì)玻璃、有機(jī)玻璃和無機(jī)玻璃。狹義的玻璃僅指無機(jī)玻璃。玻璃具有良好的光學(xué)和電學(xué)性能，較好的化學(xué)穩(wěn)定性，有一定的耐熱性能，透明而質(zhì)硬，可以用多種成型方法和加工方法制成形狀多變、大小不一的玻璃制品，并可以通過調(diào)整玻璃的化學(xué)組成改變其性能，以滿足不同使用條件的需要。原料易于獲得，價格低廉。因此玻璃制品被廣泛應(yīng)用于建筑、輕工、交通、醫(yī)藥、化工、電子、航天等各個領(lǐng)域。平板玻璃是與國民經(jīng)濟(jì)和人民生活密切相關(guān)的極為重要的原材料和生活資料。我國平板玻璃經(jīng)歷了小平拉、垂直引上、到今天的浮法生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展過程。目前，我國與世界發(fā)達(dá)國家相比，技術(shù)水平仍有很大差距，如品種少、裝備水平低、熱耗高、質(zhì)量差等。浮法生產(chǎn)線各項指標(biāo)比較如下。各國浮法玻璃生產(chǎn)各項指標(biāo)比較國家及公司熔化量（t/d）熔化率[t/（m2·d）]熱耗（kj/kg玻璃）熔窯壽命（年）耗錫量（g重量箱）美國PPG公司5002.756395~69818~101日本旭玻璃公司500＞2.071068~9英國皮爾金頓公司5002.759988~10中國300~5001.5~1.77524~83603~56第二章玻璃的性質(zhì)第一節(jié)玻璃態(tài)的通性自然界的固體有晶態(tài)和非晶態(tài)兩種狀態(tài)。有人把“非晶態(tài)”與“玻璃態(tài)”看作同義詞。也有人將它們加以區(qū)別。我國的技術(shù)詞典把玻璃態(tài)定義為：從熔體冷卻，在室溫下還能保持熔體結(jié)構(gòu)的固態(tài)物質(zhì)狀態(tài)。習(xí)慣上常稱為過冷的液體。玻璃態(tài)物質(zhì)的主要特征：一、各向同性玻璃中不存在內(nèi)應(yīng)力時，玻璃的物理性質(zhì)如：硬度、彈性模量、折射率、熱膨脹系數(shù)等在各個方向都是相同的，而晶體態(tài)物質(zhì)則為各向異性。二、介穩(wěn)性熔體冷卻轉(zhuǎn)化為玻璃時，由于在冷卻過程中粘度急劇增大，質(zhì)點來不及做形成晶體的有規(guī)則排列，因而系統(tǒng)內(nèi)能尚未處于最低值，玻璃處于介穩(wěn)狀態(tài)，在一定條件下它還有自發(fā)放熱轉(zhuǎn)化為內(nèi)能較低的晶體的傾向。三、無固定熔點玻璃態(tài)物質(zhì)由熔體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w是在一定溫度區(qū)間（轉(zhuǎn)化溫度范圍內(nèi)）進(jìn)行的，它與結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，沒有固定熔點。四、性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)的性質(zhì)變化過程是連續(xù)的和可逆的，其中有一段溫度區(qū)域呈塑性，稱為“轉(zhuǎn)變”或“反?！眳^(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)性質(zhì)有特殊變化。見書中P110圖第二節(jié)玻璃結(jié)構(gòu)的假說見書P111~112第三節(jié)玻璃的粘度一、粘度的定義粘度是指二平行液層，以一定的速度梯度移動時需克服的內(nèi)摩擦力。二、玻璃粘度與成分的關(guān)系1、SiO2、Al2O3、ZrO2等提高玻璃粘度；（ZrO2二氧化鋯）2、堿金屬氧化物R2O降低玻璃粘度；3、堿土金屬氧化物對玻璃粘度的作用較復(fù)雜，高溫時粘度減小，低溫時粘度增大；4、氧化鉛（PbO）、氧化鎘（CdO）、氧化鉍（Bi2O3）、氧化錫（SnO）等降低玻璃粘度；5、氧化鋰（Li2O）、氧化鋅（ZnO）、氧化硼（B2O3）等都有增加低溫粘度，降低高溫粘度的作用。三、玻璃粘度與溫度的關(guān)系玻璃的粘度隨溫度降低而增大。從玻璃液到固態(tài)玻璃的轉(zhuǎn)變，粘度是連續(xù)變化的。第四節(jié)玻璃的表面張力一、玻璃表面張力的定義及在生產(chǎn)中的意義玻璃的表面張力是指玻璃與另一相接觸的相分界面上（一般指空氣），在恒溫、橫容下增加一個單位表面時所做的功。玻璃的表面張力比水大3~4倍，與熔融金屬相近。熔融玻璃的表面張力在玻璃澄清、均化、成型、玻璃液與耐火材料相互作用等過程中起著重大作用。并在一定程度上決定了氣泡的成長和溶解，影響氣泡從玻璃液中排出的速度。玻璃的表面張力在玻璃的成型、使浮法玻璃獲得優(yōu)質(zhì)表面、減少玻璃中的條紋等起作用。二、玻璃表面張力與組成及溫度的關(guān)系各種氧化物對玻璃的表面張力有不同的影響。Al2O3、氧化鑭（La2O3、）、CaO、MgO能提高表面張力。K2O、（氧化鉛）PbO、（氧化硼）B2O3、（氧化銻）Sb2O3等能大大降低表面張力。（氧化鉻）Cr2O3、（氧化釩）V2O5、（氧化鉬）Mo2O3、（氧化鎢）WO3等，用量不多時，也能顯著降低表面張力。表面張力隨溫度的提高而降低，但幾乎沒有線性關(guān)系。第五節(jié)玻璃的密度一、影響玻璃密度的主要因素1、化學(xué)組成玻璃密度與化學(xué)組成的關(guān)系十分密切。2、溫度玻璃的密度隨溫度升高而下降。3、熱歷史見書p118二、密度在生產(chǎn)控制上的應(yīng)用見書p118第六節(jié)玻璃的力學(xué)性能玻璃的機(jī)械強(qiáng)度一般用抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度等指標(biāo)表示。玻璃抗壓強(qiáng)度高，硬度也高；但抗張強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度不高，脆性很大。第七節(jié)玻璃的熱學(xué)性質(zhì)一、玻璃的膨脹系數(shù)玻璃的熱膨脹系數(shù)是重要的熱學(xué)性質(zhì)，玻璃的熱膨脹對玻璃的成型、退火、鋼化，玻璃與玻璃、玻璃與金屬、玻璃與陶瓷的封接以及對玻璃的熱穩(wěn)定性等都有重要意義。1、玻璃的線膨脹系數(shù)α⊿L---長度變化值⊿t---溫度變化值L---玻璃的原長度2、玻璃的體積膨脹系數(shù)β二、影響玻璃熱膨脹系數(shù)的主要因素1、化學(xué)組成2、溫度α隨溫度的升高而增大。3、熱歷史見書P123第八節(jié)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性一、玻璃表面的侵蝕機(jī)理1、水對玻璃的侵蝕水的侵蝕開始于水中的H+和玻璃中的Na+進(jìn)行離子交換，而后進(jìn)行水化、中和反應(yīng)。詳見書p1242、酸對玻璃的侵蝕楚氫氟酸外，酸并不直接與玻璃反應(yīng)，它是通過水的作用侵蝕玻璃。濃酸水含量低，濃酸對玻璃的侵蝕低于稀酸。3、堿對玻璃的侵蝕堿對玻璃的侵蝕是通過OH—粒子破壞硅氧骨架。詳見書P124~1254、大氣對玻璃的侵蝕實質(zhì)上是水汽、CO2、SO2等對玻璃表面侵蝕的總和。二、影響玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的主要因素1、化學(xué)組成2、熱處理3、溫度4、壓力以上相見書P125~126第九節(jié)玻璃的光學(xué)性質(zhì)玻璃的光學(xué)性質(zhì)主要體現(xiàn)在對光的折射、反射、透光等方面。不同的金屬離子，能使玻璃呈現(xiàn)不同的顏色。第三章玻璃生產(chǎn)工藝第一節(jié)概述玻璃的品種、用途各不相同，但生產(chǎn)工藝確有相近的生產(chǎn)流程。成份設(shè)計→原料加工→配合料制備→池窯熔化（或坩堝窯熔化）→成型→退火窯退火→缺陷檢驗→一次制品→深加工→檢驗→二次制品。第二節(jié)原料的選擇準(zhǔn)則見書P131第三節(jié)原料玻璃原料通常分為主要原料和輔助原料。主要原料：在一般玻璃中，它的主要成分有SiO2、Na2O、CaO、Al2O3、MgO等五種成分，為引入上述成份而使用的原料稱主要原料。輔助原料：為使玻璃獲得某種必要的性質(zhì)，或為加速玻璃熔制過程而引入的原料統(tǒng)稱為輔助原料。一、引入SiO2的原料SiO2是玻璃中的主要成分，引入SiO2的原料主要有硅砂和砂巖。（一）硅砂也稱石英砂，它主要有石英顆粒所組成。質(zhì)地純凈的硅砂為白色，一般硅砂因含有鐵的氧化物和有機(jī)質(zhì)而呈淡黃色、紅褐色。評價硅砂的質(zhì)量主要有三個指標(biāo)：1、硅砂的化學(xué)組成。主要成分是SiO2，另有少量Al2O3、Na2O、K2O、CaO等無害雜質(zhì)。主要的有害雜質(zhì)為Fe2O3，能使玻璃成藍(lán)綠色而影響玻璃的透明度。有的硅砂中尚含有Cr2O3，它的著色能力比Fe2O3達(dá)30~50倍，使玻璃成綠色。TiO2使玻璃成黃色，與Fe2O3同時存在可使玻璃成黃褐色。2、硅砂的顆粒組成。顆粒大小與顆粒組成對原料制備、玻璃熔制、蓄熱池堵塞均有直接影響。通常顆粒度越細(xì)，鋁鐵含量越大。硅砂的粒徑應(yīng)在0.15~0.8mm之間。3、硅砂的礦物組成。與其伴生的無害礦物有長石、高嶺石、白云石、方解石等；與其伴生的有害礦物主要有赤鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等。（二）砂巖砂巖是由石英砂和粘性物質(zhì)在地質(zhì)高壓下膠結(jié)而成的堅實致密的巖石。根據(jù)粘性物質(zhì)的性質(zhì)可分為：粘土質(zhì)砂巖、長石質(zhì)砂巖和鈣質(zhì)砂巖。下表為硅質(zhì)原料的成分范圍。硅質(zhì)原料的成分范圍（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O硅砂90~981~50.1~0.20.1~10~0.21~3砂巖95~990.3~0.50.1~0.30.05~0.10.1~0.150.2~1.5二、引入Al2O3的原料引入Al2O3的原料主要有長