白色硅酸盐特种水泥

白色硅酸盐特种水泥的制备

关键词：三色直读法测定、白度

一特种水泥

特种水泥

特种水泥是指具有某些独特性能，适合特定用途或能发挥特殊作用并赋予建筑物特别功能的水泥品种。我国习惯上将硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大品种称为通用水泥。除此之外，把其他水泥品种都归于特种水泥的范畴，目前有60多个品种快硬高强、膨胀、水工、装饰、耐高温等七个系列，主要有以下品种：快硬水泥低热和中热水泥抗硫酸盐水泥油井水泥膨胀水泥耐火水泥白色水泥彩色水泥防辐射水泥抗菌水泥防藻水泥。

1.1特种水泥的分类

快硬水泥也称早强水泥，通常以水泥的1天或3天抗压强度值确定标号。按其矿物组成不同可分为：硅酸盐快硬水泥、铝酸盐快硬水泥、硫铝酸盐快硬水泥和氟铝酸盐快硬水泥。按其早期强度增长速度不同又可分为：快硬水泥，以3天抗压强度值确定标号；特快硬水泥,以小时抗压强度值确定标号，氟铝酸盐快硬水泥即属特快硬水泥。

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抗硫酸盐水泥对硫酸盐腐蚀具有较高抵抗能力的水泥。按水泥矿物组成不同可分为抗硫酸盐硅酸盐水泥、铝酸盐贝利特水泥和矿渣锶水泥等。按水泥抵抗硫酸盐侵蚀能力的大小，又可分为抗硫酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥。抗硫酸盐硅酸盐水泥是抗硫酸盐水泥的主要品种，由特定矿物组成的硅酸盐水泥熟料，掺加适量石膏磨细而成。中国标准规定：抗硫酸盐硅酸盐水泥熟料中，硅酸三钙含量不大于50%;铝酸三钙不大于5%；铝酸三钙与铁铝酸四钙含量不大于22%；游离石灰含量不得超过1.0%；氧化镁含量不得超过4.5%；而水泥中的三氧化硫含量不得超过2.5%；水泥的抗硫酸盐侵蚀指标,即腐蚀系数Fb不得小于 0.8。以及地下工程。

油井水泥专用于油井、气井固井工程的水泥，也称堵塞水泥。按用途可分为普通油井水泥和特种油井水泥。普通油井水泥由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细而成，必要时可掺加不超过水泥重量15%的活性混合材料（如矿渣），或不超过水泥重量10%的非活性混合材料（如石英砂、石灰石）。中国的普通油井水泥按油（气）井深度不同，分为45℃、75℃、95℃和 120℃四个品种，适用于一般油（气）井的固井工程。特种油井水泥通常由普通油井水泥掺加各种外加剂制成。

膨胀水泥硬化过程中体积膨胀的水泥，按矿物组成不同，中国分为硅酸盐类膨胀水泥、铝酸盐类膨胀水泥、硫铝酸盐类膨胀水泥和氢氧化钙类膨胀水泥。硅酸盐膨胀水泥、明矾石膨胀水泥、氧化铁膨胀水泥、氧化镁膨胀水泥、 K型膨胀水泥等属于硅酸盐类膨胀水泥。这类水泥一般是在硅酸盐水泥中，掺加各种不同的膨胀组分磨制而成。如以高铝水泥和石膏作为膨胀组分，适量加入硅酸盐水泥中，可制得硅酸盐膨胀水泥。石膏矾土膨胀水泥属于铝酸盐类膨胀水泥，通常是在高铝水泥中掺加适量石膏和石灰共同磨制而成。硫铝酸盐膨胀水

泥是由硫铝酸盐水泥熟料掺加适量石膏共同磨制而成。一般膨胀值较小的水泥，可配制收缩补偿胶砂和混凝土，适用于加固结构，灌筑机器底座或地脚螺栓，堵塞、修补漏水的裂缝和孔洞，以及地下建筑物的防水层等。膨胀值较大的水泥，也称自应力水泥，用于配制钢筋混凝土。自应力水泥在硬化初期，由于化学反应，水泥石体积膨胀，使钢筋受到拉应力，反之，钢筋使混凝土受到压应力，这种预压应力能够提高钢筋混凝土构件的承载能力和抗裂性能。对自应力水泥，要求其砂浆或混凝土在膨胀变形稳定后的自应力值大于2兆帕(一般膨胀水泥为1兆帕以下)。自应力水泥按矿物组成不同可分为硅酸盐类自应力水泥、铝酸盐类自应力水泥和硫铝酸盐类自应力水泥。这类水泥的抗渗性良好，适宜于制作各种直径的、承受不同液压和气压的自应力管，如城市水管、煤气管和其他输油、输气管道。膨胀水泥在硬化过程中，水泥中的矿物水化生成的水化物在结晶时会产生很大的膨胀能，人们利用这一原理研制成功了无声破碎剂，已应用于混凝土构筑物的拆除及岩石的开采、切割和破碎等方面，收到了良好的效果。

耐火水泥耐火度不低于1580℃的水泥。按组成不同可分为铝酸盐耐火水泥、低钙铝酸盐耐火水泥、钙镁铝酸盐水泥和白云石耐火水泥等。耐火水泥可用于胶结各种耐火集料（如刚玉、煅烧高铝矾土等），制成耐火砂浆或混凝土，用于水泥回转窑和其他工业窑炉作内衬。

白色水泥白色硅酸盐水泥是白色水泥中最主要的品种，是以氧化铁和其他有色金属氧化物含量低的石灰石、粘土、硅石为主要原料，经高温煅烧、淬冷成水泥熟料，加入适量石膏（也可加入少量白色石灰石代替部分熟料），在装有石质（或耐磨金属）衬板和研磨体的磨机内磨细而成的一种硅酸盐水泥。在制造过程中，为了避免有色杂质混入，煅烧时大多采用天然气或重油作燃料。也可用电炉炼钢生成的还原渣、石膏和白色粒化矿渣，配制成无熟料白色水泥。

白色水泥的色泽以白度表示，分四个等级，用白度计测定。白色硅酸盐水泥的物理性能和普通硅酸盐水泥相似，主要用作建筑装饰材料，也可用于雕塑工艺制品。

防辐射水泥对X射线、γ射线、快中子和热中子能起较好屏蔽作用的水泥。这类水泥的主要品种有钡水泥、锶水泥、含硼水泥等。钡水泥以重晶石粘土为主要原料，经煅烧获得以硅酸二钡为主要矿物组成的熟料，再掺加适量石膏磨制而成。其比重达4.7～5.2,可与重集料(如重晶石、钢段等)配制成防辐射混凝土。钡水泥的热稳定性较差，只适宜于制作不受热的辐射防护墙。锶水泥是以碳酸锶全部或部分代替硅酸盐水泥原料中的石灰石，经煅烧获得以硅酸三锶为主要矿物组成的熟料，加入适量石膏磨制而成。其性能与钡水泥相近，但防射线性能稍逊于钡水泥。在高铝水泥熟料中加入适量硼镁石和石膏，共同磨细，可获得含硼水泥。这种水泥与含硼集料、重质集料可配制成比重较高的混凝土，适用于防护快中子和热中子的屏蔽工程。

防藻水泥在高铝水泥熟料中掺入适量硫磺（或含硫物质）及少量的促硬剂(如消石灰等)，共同磨细而成。主要用于潮湿背荫结构的表面，防止藻类的附着，减轻藻类对构筑物的破坏作用

二白色硅酸盐特种水泥制备

白水泥是一种建筑装饰用的特种水泥，它比其它天然的或者人造的装饰材具有许多的技术经济优越性。白水泥价廉、耐久，在施工中可塑成任意几何形状，并能使装饰工程的施工高度机械化。例如近年发展的白水泥和彩色水泥喷涂施工工艺，可使建筑物获得较好的装饰效果和较高的施工速度。随着世界经济发展和人类生活水平的不断提高，人们的建筑美学观念发生了很大的变化，过去那种单调死板的高层建筑已不再适应，人们更多地追求向往建筑物的艺术功能。

为了适应这种需要，作为建筑装饰用的白水泥，在各个工业国束得到了迅速发展。

我国近期白水泥的生产发展较好地满足了国内现代化建设的需要。然而，由于我国建材工业总体工艺水平和装备水平比较落后，特别是白水泥生产厂家的布局都是根地方的需要和受原燃材科得限制而确定，因此，大部分白水泥场都是由原来的窑场改建而成，即使是新建的生产线也由于白水泥生产专用设备开发工作跟不上去而使其设备比较落后。这样以来，我国的白水泥整体质量水平与经济发达的工业国家比较还存在很大的差距，主要反映在强度和白度指标上。根据国家建材研究院抽取的日本小野田公司的白水泥和我国质量最好的光华水泥厂白水进行实物对比资料小野田公司的白水泥白度可达到86 8%（三色直读法测定），28d抗压强度为64. 3MPa，由此看来，我国在发展白水泥生产的指导思想上应将重点从目前的扩大生产规模转移到提高自水泥的产品质量水平上来。

2.1白水泥的定义及分类

白水泥，是一种外观为白色或近似白色的水硬性胶凝材料，GB2015-91对白色硅酸盐水泥的定义是：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟科加适量石膏：磨细制成的水硬性胶凝材料。磨制水泥时，允许加入不超过水泥重量5%的石灰石或窑灰作外加物。白水泥按学学组成可以分为白色硅酸盐水泥、白色硫铝酸盐水花、钢渣白水泥和高炉渣白水泥按生产工艺可分为含熟料白水泥和无熟料白水泥。其中白色硅酸盐水泥和白色硫铝盐水泥属于含熟料白水泥系列，而锅渣白水泥和高炉渣白水泥里都是无熟料白水泥。按煅烧方法可以分为回转窑烧结白水泥、高炉冶炼白水泥和电炉熔融白水泥三种t其中回转窑烧结白水泥的烧成热耗较低

2.2白水泥生产工艺

2.21白水泥生产原料

白色硅酸盐水泥的矿物组成与普通硅酸盐水泥基本相同，主要也是以硅酸钙为主要成分，所不同的是铁铝酸钙的含量很少（只有普通水泥的1/10-1/20）。因此，白水泥厂通常选用石灰质原料（主要供给氧化钙）和硅铝质原料（主要供给氧化硅和氧化铝）进行适当配合，有时还要掺加校正原料（硅质或铝质）以补充某些成分（氧化铝或氧化硅）的不足。

由于白水泥熟料的率值都很高熟料在煅烧时渣相量很少；在进行强化煅烧时往往加人少量的萤石、重晶石，石膏、氟硅酸钠等作为矿化剂。此外，还有部分工厂在制备生料的过程中加入少量的焦炭、沥青等还原剂t使熟料在窑内煅烧时造成还原气氛，提高熟料的白度。

生产白水泥的石灰质原料，常用的是天然石灰岩也有极少数厂使用白垩等原料。石灰岩又称石灰石，是一种沉积岩。主要矿物是方解石，并含有由云石硅质（石英与燧石）与粘土质杂质，具有微品或隐晶结构质地致密坚硬，其含水量随气候而异，通常小于1，围杂质含量不同丽呈灰白．淡黄，红褐或灰黑等颜色。石灰石的比重为2.6～2.8，普氏硬度为8-10.耐压强度29到65MPa

之间，一般为78-137MPa。生产白水泥的石灰质原料中的Cao含量要求夫于4%，Mg0含量不超过3%，以保证熟料中的氧化镁含量小于4 5%。为了控制白水泥中着色金属氧化物（如铁、锰、钛、铬等）的音量，要求石灰质原料中Fe0的含量小于1%。石灰石中的结核状燧石通常以石英为主要矿物，呈黑色，质地坚硬，难以磨细与煅烧，影响窑磨的产、质量。此IL-经过地质变质作用，石灰石中重结晶的大瑶石和方解石结构致密，结晶完整粗大，亦不易磨细与煅烧，所以还应控制石灰石200tPzm方孔筛的筛余量，使乏小于5%-10%。除天然石灰质原料外，还有一些工业废渣（如电石渣）可作为生产白水泥的石灰质原料使用。

在白水泥生产中，为了改善生料的易烧性和提高水泥的白度，在制备生料的过程中往往加入少量的矿化剂和增白剂，这些少置的外加物统称外加剂白

色硅酸盐水泥的生产过程可以分为四个阶段，即生料制备，熟料煅烧，熟料漂白和水泥粉磨。白水泥生料的制备工艺与普通硅酸盐水泥生料大致相似，一般都是采用干法生产。各种原料先经两极破碎后人原料库贮存，之后选用适当的粉磨没备磨制成生料粉。

白水泥熟料的煅烧主要采用回转窑，电有用高炉冶炼或者电炉熔融的熟料。煅烧白水泥熟料的回转窑国内主要是干法中空窑，国外则多采用于法预热器和预分解窑。这些回转窑与煅烧普通硅酸盐水泥熟料所不同的是熟料的冷却装置不一样，煅烧白水泥熟料的冷却装置是漂白机，因此煅烧过程中燃料燃烧所需的二次风不是由熟料冷却时预热的空气来提供，而主要是依靠窑头的漏风来解决。

白水泥熟料的漂白是白水泥生产特有的工艺过程。它的主要作用是使高温熟料在冷却过程中不致因氧化而着色。白水泥熟料的漂白方法归纳起来分为两种一种是采用冷却方法把在高温下形成的处在最白状态的熟料的结构和组成固定下来；另一种是利用各种不同物质对熟料在冷却过程中进行再增白。为了实现上述两种功能，出现了各种形式的漂白装置，

漂白方法视漂白介质的不同又分为有水漂白和无水漂白两类。对于有水漂白的熟料为了降低熟料在贮存过程中的强度损失，需要增设熟料的烘干系统因此，不同的白水泥厂因采用的漂白方法不同其漂白工艺也不相同。

白水泥的粉磨目前还是以内镶花岗岩衬板，并填充以非金球体的簿卵石为研磨体的球磨机为主要粉磨设备，由于这种粉磨方式效能低，消耗也高必须致力于改变这种粉磨工艺。目前国内外正在试验以铁代石或以刚玉球代替卵石的粉磨工，从众多的资料报道情况看，取得了比较满意的效果。此外，采用立式辊磨作为白水泥预粉磨设备是白水泥粉磨技术的发展方向，同时以立式辊磨作为白水泥终粉磨设备的工艺技术可望在近期内取得突破性进展。

白水泥在储存过程中应进行检验，检验合格的水泥才可包装出厂。为了保

证出厂水泥都能合格，应根据工艺流程时生产过程中的原燃材料，半成品和成品进行经常而系统的质量控制。石灰石和瓷土是生产白水泥的主要原料其品位和成分的均匀性者影响到生料的质量，必须进行严格的控制。石灰石的质量应满足生产白水泥的要求，井按水泥企业矿山管理规程要求订射开采，充分利用可供开采的资源，保证人厂石灰石的质量。瓷土是一种硅质原料，矿山成分波动较大，应考虑到采用预均化，并加强进厂和人磨前的检测。出磨生料的成分、细度、承分的变化，直接影响到窑内熟料煅烧的稳定性。因此，必须准确控制物料A磨（或者入库）前的配合比在混台机和储存库内进行调配与均化，以保证人窑生料成分合格，质量均齐。燃料的品种和质量情况影响窑内的燃烧状况和熟料的度。煅烧白水泥的燃料一般选用重油或天然气，也可采用优质洗精煤作燃料。采用燃煤作燃料时应控制人窑煤粉的成分、细度和水分。熟料是影响水泥质量的关键、而影响熟料质量的因素除料成分、燃料品种质量外，还应注意窑内煅烧制度的稳定性。不同质量的熟料应分堆存放，以便合理搭配使用水泥在粉磨时应控制入磨物料的配合比和出磨水泥的质量，不同白度等级，同标号的白水泥应分库贮存，经检验合格方可出厂。

在生产控制过程中，应以生料和熟料的质量为重点进行全面控制。控制项目和检测方法可根据具体工艺情况合理确定

三特种水泥在国民经济中的作用

这些通用水泥虽能广泛地适用于建筑工程和制作多种水泥制品，但不可能完全满足各种现代化建设工程和施工新工艺的不同技术要求，某些特种工程就必须采用某种特种水泥来保证建设。油田里的油井，离开了油井水泥就不能开采石油，而且处于不同自然条件下的油井，还需要币同品种油井水泥。我国石油工业的飞速发展，掘进了油井水泥研究工作及时有效地进行。建国以来，各种温度系列油井水泥先后研制成功并投人生产。适用于不同深度油井的固井工程，满足了石油固井方面的各项技术要求为适应我国石油工业的发展而作出了

贡献。国防和民用的紧急抢建抢修工程需要不同性能的快硬高强水泥、特快硬水泥、快凝快硬水泥等。我国首先研制成功了普通快硬水泥，它的标号以3d抗压强度来决定。

改革开放以来，我国的工农业飞速发展，人民生活水平显著提高。在房屋建设中，建筑装饰、造型和饰面技术发展迅速，需要用强度高、水硬性好的水泥和彩色水泥，以便调成不同颜色来装饰建筑工程，使建筑物的造型、色泽和纹理美观而且经久耐用，起到美化市容、美化生活的作用。特种水泥的开发工作，除了满足工程的特种需求外还必须因地制宜，因原燃科制宜，力求企业有着良好的经济效益和社会效益。我国地大物博，有的地区蕴藏有色杂质含量低的优质石灰石、粘土和燃料，对生产白水泥极为有利地区优质矾土储量大，可以生产高铝水泥、耐火水泥和膨胀水泥等有些地方有低品位矾土和石膏资源可以生产硫铝酸盐水泥；有铁矾土的，可以生产铁铝酸盐水泥，有明矾石的，可以生产明矾石膨胀水泥，等等。特种水泥的生产，只有发挥工厂所在地区的原燃料的优势，合理利用资源，才能保证车企业有良好的经济效益对中小型水泥厂来说，生产特种水泥可以提高经济效益。因为利用中、小型回转窑生产通用水泥时，由子热耗较高，经济效益往往很差，但若能转产适当的特种水泥，由于有的特种水泥是低能耗的水泥，加之售价较高，经济效益比较显著我国已经先后研制成功并投生产的水泥品种有60余种，

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