[科普中国]-硅酸盐水泥熟料

硅酸盐水泥熟料是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后在水泥窑中煅烧而成的。矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-70%的粒化高炉矿渣及适量石膏组成。火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-50%的火山灰质混合材料及适量石膏组成。粉煤灰硅酸盐水泥简称粉煤灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-40%的粉煤灰及适量石膏组成。

组成硅酸盐水泥熟料主要有CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四种氧化物组成，在熟料中占95%，另5%为其他氧化物，如MgO、SO3等。

水泥熟料经高温煅烧后，CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四种氧化物不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体。

硅酸盐水泥熟料中主要形成四种矿物：硅酸三钙，3 CaO·SiO2，简写C3S,占50～60%，称阿利特（Alite）或A矿；硅酸二钙，2 CaO·SiO2，简写C2S,占20～25%，称贝利特（Belite）或B矿；铝酸三钙，3CaO·Al2O3，简写C3A,占5～10%；铁相固溶体，通常以铁铝酸四钙表示，4CaO·Al2O3·Fe2O3，简写C4AF,占10～15%，称才利特（Celite）或C矿。

熟料的化学组成硅酸盐水泥熟料中的主要化学成分是CaO，SiO2，A12O3，Fe2O3四种氧化物，其总和通常占熟料总量的95%以上。此外，还含有少量的其他氧化物，如MgO，SO3，Na2O，K2O，TiO2，P2O5等，它们的总量通常占熟料的5%以下。当用萤石或其他金属尾矿作矿化剂生产硅酸盐水泥熟料时，熟料中还会有少量的CaF2或其他微量金属元素。在实际生产中，硅酸盐水泥熟料中主要氧化物含量的波动范围一般为：CaO是62%～67%，SiO2是20%～24%，Al2O3是4%～7%，，Fe2O3是2．5%～6%。在某些特定生产条件下，由于原料及生产工艺过程的差异，硅酸盐水泥熟料的各主要氧化物含量也有可能略为偏离上述范围，甚至由于某些生产所用的原料、燃料带入的MgO，SO3等含量较高，致使有的硅酸盐水泥熟料中的次要氧化物含量总和有可能高于5%。1

分类水泥熟料按用途和特性分为：通用水泥熟料、低碱水泥熟料、中抗硫酸盐水泥熟料、高抗硫酸盐水泥熟料、中热水泥熟料和低热水泥熟料。2

率值水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种氧化物化合而成。因此在熟料生产控制中，不仅要控制氧化物含量，还要控制氧化物间的比例即率值。熟料率值有三个，各国学者因认识不同采用形式不一，我国采用饱和比KH、硅酸率SM、铝氧率IM（AM）三大率值。

硅酸盐水泥三大率值为：

KH=0.910±0.02（LSF也有表示）

SM=2.70±0.10

IM=1.70±0.10

煅烧熟料煅烧顾名思义是将生的烧成熟的。煅烧因窑型不同而有差异。目前国内窑型有湿法窑；干法窑，干法中有中空窑、SP(不带分解炉)、新型干法窑；半干法中有立窑、立波尔窑。现介绍几个重要温度：

1. CaCO3—CaO+CO2分解温度为890℃，MgCO3—MgO+CO2分解温度为590℃，因此分解炉的温度控制为900℃左右；

2.C3S在出现液相以后才能形成，液相温度为1250℃，故熟料烧成温度为1300℃～1450℃（物料温度）。

3. C3S——C2S——C3A——C4AF最低共熔温度1338℃，故低于此温度矿物形成就有困难。

水泥窑气体温度高达1700℃，物料温度高达1400℃，经水泥窑处理的废弃物不会造成二次污染。由于垃圾焚烧炉的焚烧温度低于水泥窑，往往会造成二次污染，目前发达国家都有采用水泥窑代替焚烧炉处理垃圾的趋势。

粉磨煅烧出来的熟料主要用于水泥制备，需要添加石膏，混合材等，经过混合粉磨制成最终的水泥产品。

化学性能化学性能按GB/T 176进行，矿物组成按表1和表2注中的公式计算。

物理性能水泥熟料物理性能的检验，是通过将水泥熟料在Φ500mm×500mm化验室统一小磨中与符合GB/T 176规定的二水石膏一起磨细至350m2/kg±10m2/kg,80μm筛余(质量分数)≤4%制成Ⅰ型硅酸盐水泥来进行的。制成的水泥中SO3含量（质量分数）应在2.0%～2.5%范围内（也可按双方约定）。所有的试验（除28d强度外）应在制成水泥后10d内完成。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学