水泥
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水泥制造水泥的主要原料是石灰石(80%~90%)、黏土(10%~15%)和铁矿粉(1%~2%)。为了控制凝结速率,还要在熟料中加入3%(以上均为质量分数)以下的石膏。(1)水泥生料煅烧成熟料的物理、化学变化过程混合生料进入回转窑的上端,受热到100 ℃时,主要是水分蒸发,这一段叫干燥带。干燥的生料继续在窑中前进,在与更热的气体相遇时,被加热到600 ℃左右,这时发生有机物燃烧和高岭土脱水。此时,由于黏土可塑性降低,块料粉碎成粉料,这一段叫做预热带。温度升高到900 ℃,石灰石发生分解,生成的CaO和黏土中的二氧化硅、氧化铝开始发生固态反应,这一段叫分解带。当温度升高到1 100 ℃以上,CaO和酸性氧化物的反应加快。上述反应主要是:CaO+Al2O3=CaO·Al2O3 (铝酸一钙) (1 000 ℃时)2CaO+SiO2=2CaO·SiO2 (硅酸二钙) (1 000 ℃时)3CaO+Al2O3=3CaO·Al2O3 (铝酸三钙) (1 200 ℃时)这一段叫做煅烧带或称放热反应带。温度到达1 400 ℃左右,窑内物料开始烧结,部分开始熔融。这时硅酸二钙仍保持为固态,熔于熔融液里,与游离的CaO继续反应生成硅酸三钙(3CaO·SiO2)。硅酸三钙以微小的结晶析出,即成熟料。这一段称为烧结带。经过烧结带后,熟料开始冷却而出窑,这一段叫做冷却带。(2)熟料中加入石膏,延缓水泥硬化速率首先来分析一下水泥的硬化过程:水泥配上适当分量的水后,调和成浆,经过相当时间,凝固成块,最后成为坚硬如石的物体,这一过程叫做水泥的硬化。硬化时发生下列反应:3CaO·SiO2+2H2O=2CaO·SiO2·H2O+Ca(OH)2 (水解)2CaO·SiO2+H2O=2CaO·SiO2·H2O (水化)3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O (水化)第一个反应生成的Ca(OH)2由于开始时量少而溶解,随着量的增多,变成饱和溶液而后析出胶体Ca(OH)2,引起水合硅酸钙和水合铝酸钙凝成凝胶状胶体,这时水泥具有可塑性。胶状物经过一段时间,渐渐变结实,水泥就失去可塑性而凝结了。由于以上反应随着时间增加从水泥表面向内部慢慢进行,使凝胶更多且更结实。同时在形成胶体时,氢氧化钙凝胶和水合铝酸钙开始结晶,随着时间的增加,结晶的量增多,形成的晶体和无定形水合硅酸钙相结合,使之机械强度不断增大而硬化。在水泥组成中,与水作用的速率最大的是铝酸三钙和硅酸三钙,因此它们的含量对水泥的凝结硬化速率起着主要作用。当加入石膏时,硫酸钙和铝酸三钙作用,生成难溶的铝硫酸钙。由于这种化合物的生成,减小了铝酸三钙的作用,使胶凝速率变慢,因而延迟水泥的凝结时间和硬化速率。
2008年09月09日 02点09分 1
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