水泥成分种类生产过程 详细介绍
2020年7月18日星期六
内容
水泥的定义和分类 水泥的生产 水泥的基本组成 水泥的水化硬化 水泥的品质要求 常用水泥的基本特征与用途 特种水泥的组成与主要性能
一、水泥的定义和分类
定义：凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆
体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将 砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬 性胶凝材料，统称为水泥。
另外，还含有少量的游离氧化钙（f-CaO）、方

镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物以及玻璃体等。
熟料矿物的基本特性
矿物 含量
强度
耐化
水化 早 后 凝结 水化热 学侵 干
速度 期 期 时间
蚀性 缩
C3S 50% 较快 高 高 正常 中 中 中
C2S 20% 较慢 低 高 缓慢 小 良 小
生料制备：石灰质原料，粘土质原料与少量 校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细，并 配合为成分合适，质量均匀的生料
熟料煅烧：生料在水泥窑内煅烧至部分熔融 所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料
水泥粉磨：熟料加适量石膏，有时还加适量 混合材料或外加剂共同磨细为水泥
用窑外分解窑干法生产的工艺流程
水泥窑系统中发生的化学反应
水泥窑系统中发生的物理化学反应过程
(1)干燥与脱水
～100℃，脱去物料中的自由水和粘土矿物的层间 水
～400～600 ℃，脱去粘土矿物的配位水
(2)碳酸盐分解
碳酸钙与碳酸镁在煅烧过程中分解放出二氧化碳 ～590℃，MgCO3≒MgO+CO2-1047~1214J/g ～890℃，CaCO3≒CaO+CO2-1645J/g
(3)固相反应
~800℃，CaO·Al2O3（CA）、CaO·Fe2O3（CF）与 2CaO·SiO2（C2S）开始形成。
800~900℃，开始形成12CaO·7Al2O3（C12A7）。 900~1100℃，2CaO·Al2O3SiO2（C2AS）形成后又分
解。开始形成3CaO·Al2O3（C3A）和 4CaO·Al2O3·Fe2O3（C4AF）。所有碳酸钙均分解 ，游离氧化钙达最高值。
硅酸盐水泥定义：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏 磨细制成的水硬性胶凝材料。
按组成分类：
常用水泥／硅酸盐水泥（以硅酸盐水泥熟料为主要组分）
如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等
特种水泥（以非硅酸盐类水泥熟料为主要组分）
如：高铝水泥、硫铝酸盐水泥等
组分材料：
(1)硅酸盐水泥熟料：适当成分的生料烧至部分熔融 ，所得以硅酸钙为主要成分的产物
性能的一种外加剂，加入量<1%
常用水泥品种
水泥品种
水泥 代号
熟料
水泥组成 石膏
混合材
Ⅰ型硅酸盐水泥 P.Ⅰ Ⅱ型硅酸盐水泥 P. Ⅱ 普通硅酸盐水泥 P.O
硅酸盐水 泥熟料 95~98%
硅酸盐水 泥熟料 90~97%
硅酸盐水 泥熟料 80~92%
适量（控制 SO3<3.5%）
适量（控制 SO3<3.5%）
（２）粘土质原料（提供氧化硅和氧化铝及部分氧 化铁），如黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及 河泥等
（３）少量校正原料（铁质校正原料和硅质校正原 料，提供氧化铁和氧化硅），铁质校正原料如低 品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废渣硫 酸渣（硫铁矿渣）等；硅质校正原料如砂岩、河 砂、粉砂岩等。
生产工艺：“两磨一烧”
经高温煅烧后，两种或两种以上的氧化物反应 生成多种矿物集合体，结晶细小（30~60μm）。
四种主要矿物：
硅酸盐矿物
硅酸三钙 3CaO·SiO2，可简写为C3S； ，75%
硅酸二钙 2CaO·SiO2，可简写为C2S； 溶剂矿物
铝酸三钙 3CaO·Al2O3，可简写为C3A；，22%
铁相固溶体4CaO·Al2O3·Fe2O3作为代表式，可 简写为C4AF。
适量（控制 SO3<3.5%）
不掺任何混合材
掺加不超过水泥质量5%的石 灰石或粒化高炉矿渣混合材
掺6~15%混合材。活性混合 材<15%（允许用窑灰<5%或 非活性混合材<10%代替）， 非活性混合材<10%
水泥品种 水泥 代号
熟料
石膏
水泥组成
混合材
矿渣硅酸盐 P.S 水泥
硅酸盐水 适量（控制 泥熟料 SO3<4%） 25~78%
C3S
三、水泥的基本组成
（1）硅酸盐水泥熟料 氧化物组成
CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3 MgO、 SO3、TiO2、P2O5、K2O和Na2O等
~95% ~5%
主要氧化物含量波动范围：
CaO Al2O3
62~67%； 4~7%；
SiO2 Fe2O3
20~24%； 2.5~6.0%。
矿物组成
硅酸盐水 适量（控制 泥熟料 SO3<3.5%） 45~83%
火山灰质混合材20~50%
粉煤灰20~40%
掺两种或两种以上混合材料，总 掺量按质量百分比计为15~50% ，允许用<8%的窑灰代替部分混 合材料，掺矿渣时，混合材掺量 不得与矿渣水泥重复
二、水泥的生产
原材料：
（１）石灰石质原料（主要成份为碳酸钙，提供氧 化钙），如石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等
1100~1200℃，大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最 大值。
(4)液相和熟料的烧结
到达最低共熔温度（1250℃）后，开始出现 液相。硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相 中，反应生成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙
３CaO·SiO2（C３S） 。在高温液相作用下，水泥 熟料逐渐烧结。
液相
C2S+CaO
粒化高炉矿渣20~70%，允许用 石灰石、窑灰和火山灰质混合材 中的一种材料代替，代替数量 <8%，替代后水泥中粒化高炉矿 渣>20%
火山灰质硅 P.P 酸盐水泥
粉煤灰硅酸 P.F 盐水泥
复合硅酸盐 P.C 水泥
硅酸盐水 适量（控制 泥熟料 SO3<3.5%） 45~78%
硅酸盐水 适量（控制 泥熟料 SO3<3.5%） 55~78%
(2)石膏：天然石膏或工业副产石膏（工业生产中以 硫酸钙为主要成分的副产品），掺量2～５％
(3)活性混合材：具有火山灰性或潜在水硬性的混合 材料，如粒化高炉矿渣、粉煤灰等
(4)非活性混合材：活性指标不符合标准要求的潜在 水硬性或火山灰性混合材料以及砂岩和石灰石
(5)窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘 (6)助磨剂：在水泥粉磨时起助磨作用而不损害水泥