硅酸盐水泥的生产及矿物组成

(一)硅酸盐水泥的生产过程

生产硅酸盐水泥的原料主要有石灰质原料、黏土质原料和校正原料三种。石灰质原料主要提供氧化钙(CaO)，可采用石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等；黏土质原料主要提供二氧化硅(SiO)、氧化铝(AlO)及少量的氧化铁(FeO)，可采用黏土、页岩等；校正原料主要提供二氧化硅(SiO)和氧化铁(FeO)，可采用铁矿粉、砂岩等。

生产硅酸盐水泥的过程可简单概括为“两磨一烧”，具体步骤是：先把几种原材料按适当比例配合后磨细成生料，然后将制得的生料入窑煅烧至约1450℃制成水泥熟料，再把煅烧好的熟料和适量石膏(也可掺加混合材料)共同磨细，即制得P·Ⅰ型硅酸盐水泥(或P·Ⅱ型硅酸盐水泥)。硅酸盐水泥生产过程工艺流程如图4－1所示。

图4－1 硅酸盐水泥生产工艺流程图

煅烧是制造水泥的主要过程，水泥熟料中矿物的组成都是在这个过程中形成的。煅烧时，首先生料脱水并分解出CaO、SiO、AlO、FeO，然后在更高的温度下，CaO与SiO、AlO、FeO相结合，形成新的化合物，称为水泥熟料矿物。

在硅酸盐水泥生产中加入适量石膏的目的是延缓水泥的凝结速度，使之便于施工操作。石膏的掺量一般为水泥质量的3%～5%。作为缓凝剂的石膏，可采用建筑石膏、天然二水石膏或工业副产品石膏。

(二)硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成是：硅酸三钙(3CaO·SiO)，简写为CS；硅酸二钙(2CaO·SiO)，简写为CS；铝酸三钙(3CaO·AlO)，简写为CA；铁铝酸四钙(4CaO·AlO3·FeO)，简写为CAF。

除以上四种主要熟料矿物外，水泥中还有少量游离氧化钙、游离氧化镁、硫酸盐及硫化物等，国家标准明确规定其总含量一般不超过水泥质量的10%。硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成和含量范围如表4－1所示。

表4－1 硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成和含量范围