水泥的制作过程主要涉及将石灰石(碳酸钙)和粘土(硅酸铝)等原料混合、研磨,然后经过高温煅烧形成熟料。
熟料冷却后与适量的石膏和适量的大约30%的粉状煤灰或矿渣混合磨细,就得到了我们常见的水泥。具体步骤如下:
1. 配料:按照一定比例将石灰石、粘土和其他辅助材料混合。
2. 研磨:将配好的原料进行研磨,使其达到一定的粒度要求。
3. 煅烧:将研磨好的原料在旋转窑中加热至1450℃左右,使碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳,粘土中的硅酸二钙和铝酸三钙与氧化钙反应生成硅酸三钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
4. 冷却:煅烧后的物料迅速冷却,防止其重新化合。
5. 研磨:将冷却后的熟料与石膏等材料混合研磨,制成水泥。这个过程涉及到的化学反应有:CaCO3 = CaO + CO2↑(煅烧分解)2CaO·SiO2 + O2 = 3CaO·SiO2(固相反应)3CaO·Al2O3 + CaO = 4CaO·Al2O3(固相反应)3CaO·SiO2 + 2(CaO·Al2O3) + 3CaSO4 + xH2O = 3(2CaO·SiO2·(x-1)H2O) + 3(3CaO·Al2O3·(x-1)H2O) + 2CaSO4·(x-1)H2O(水化反应)