硅酸盐水泥的两种类型及生产工艺

硅酸盐水泥（PortlandCement，故常称为波特兰水泥）分为两种类型：不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥熟料质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。硅酸盐水泥是硅酸盐系水泥的一个基本品种。其他品种的硅酸盐类水泥，都是在此基础上加入一定量的混合材料，或者适当改变水泥熟料的成分而形成的。

生产硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料（如石灰石、白垩等）和黏土质原料（如黏土、黄土和页岩等）两类，一般常配以辅助原料（如铁矿石、砂岩等）​。石灰质原料主要提供CaO，黏土质原料主要提供SiO2、Al2O3及少量的Fe2O3，辅助原料常用以校正Fe2O3或SiO2的不足。硅酸盐水泥的生产过程分为制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥3个主要阶段，该生产工艺过程如下：石灰质原料和黏土质原料按适当的比例配合，有时为了改善烧成反应过程还加入适量的铁矿石和矿化剂，将配合好的原材料在磨机中磨成生料，然后将生料入窑煅烧成熟料。以适当成分的生料，煅烧至部分熔融得到的以硅酸钙为主要成分的物料称为硅酸盐水泥熟料。熟料再配以适量的石膏，或根据水泥品种要求掺入混合材料，入磨机磨至适当细度，即制成水泥。整个水泥生产工艺过程可概括为“两磨一烧”。

水泥生料的配合比例不同，将直接影响硅酸盐水泥熟料的矿物成分比例和主要技术性能，水泥生料在窑内的烧成（煅烧）过程，是保证水泥熟料质量的关键。水泥生料的烧成，在达到1000℃时各种原料完全分解出水泥中的有用成分，主要为氧化钙（CaO）​、二氧化硅（SiO2）​、三氧化二铝（Al2O3）​、三氧化二铁（Fe2O3）​，其中，在800℃左右少量分解出的氧化物已开始发生固相反应，生成铝酸一钙、少量的铁酸二钙及硅酸二钙。在900～1100℃时铝酸三钙和铁铝酸四钙开始形成；1100～1200℃时大量形成铝酸三钙和铁铝酸四钙，硅酸二钙生成量最大；1300～1450℃时，铝酸三钙和铁铝酸四钙呈熔融状态，产生的液相把CaO及部分硅酸二钙溶解于其中，在此液相中，硅酸二钙吸收CaO化合成硅酸三钙。这是煅烧水泥的最关键一步，物料必须在高温下停留足够的时间，使物料中游离的氧化钙被吸收掉，以保证水泥熟料的质量。烧成的水泥熟料经过迅速冷却，即得水泥熟料颗粒。

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