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碱对熟料煅烧和水泥性能的影响
2014/09/12 13:31
来源：中国建材报 林宗寿
水泥熟料中的碱主要是指钾和钠这两种元素（以R表示），它们主要来源于原料。黏土和石灰石中的长石、云母等杂质都是含碱的铝酸盐。在使用煤作燃料时，也有少量碱。物料在煅烧过程中，苛性碱、氯碱首先挥发，碱的碳酸盐和硫酸盐次之，而存在于长石、云母、伊利石中的碱要在较高的温度下才能挥发。......
水泥熟料中的碱主要是指钾和钠这两种元素（以R表示），它们主要来源于原料。黏土和石灰石中的长石、云母等杂质都是含碱的铝酸盐。在使用煤作燃料时，也有少量碱。物料在煅烧过程中，苛性碱、氯碱首先挥发，碱的碳酸盐和硫酸盐次之，而存在于长石、云母、伊利石中的碱要在较高的温度下才能挥发。挥发的碱只有少量排入大气，其余部分随窑内烟气向窑低温区域运动时，会凝结在温度较低的生料上。对带预热器的窑，通常在最低二级预热器内就冷凝，然后又和生料一起进入窑内，温度升高时又挥发，这样就产生了碱循环。当碱循环富集到一定程度时，就会引起氯化碱（RCl）和硫酸碱（R2SO4）等化合物粘附在最低二级预热器锥体部分或卸料溜子上，形成结皮，严重时会出现堵塞现象，影响正常生产。因此，原料含碱量高时，对带旋风预热器的窑应采取旁路放风排碱。
含碱氧化物能降低熟料液相出现的温度和降低液相的粘度，起矿化剂的作用。当含碱量较少时，它可促使C2S吸收CaO生成C3S，而降低f-CaO。但含碱量高时，对熟料煅烧不利。
1）由于K2O和Na2O的碱性比CaO的碱性强，当熟料中含硫量少时，碱主要取代CaO而与C2S和C3A起反应生成KC23S12和NaC8A3，从而阻止C2S吸收CaO，并促使C3S、C3A分解，析出f-CaO，使熟料f-CaO增加。
2）当熟料中存在含硫化合物时，碱与硫化合生成碱的硫酸盐，它可以是独立的稳定相存在于熟料中，亦可以钾一钠硫酸盐固溶体的形式（Na2O·3K2SO4）存在，可以缓和碱的不利影响。当SO3不足时，剩下的碱氧化物会生成钾硅酸钙与钠铝酸钙，从而破坏熟料主要矿物C3S、C2S、C3A的形成，并产生二次f－CaO，使熟料质量大为降低。
3）生料含有的云母和长石，分解时需要较高的温度，因而煅烧中要延长生料的分解时间，从而压缩物料的烧成带，给煅烧操作带来困难。
4）在立窑煅烧过程中，碱所稳定的C2S容易在还原气氛下发生β→γ型转变。
碱对水泥性能的影响可表现在：
l）水泥中碱溶出快，能增加液相的碱度，可加速水化速度及激发水泥中混合材的活性，从而提高水泥的早期强度。
2）熟料含碱量较高时，会使水泥发生快凝、结块及需水量增加，其原因是水泥水化时产生的KOH和NaOH会消耗石膏，从而破坏石膏的缓凝作用。
3）水泥中的碱能和活性骨料发生碱骨料反应，产生局部膨胀，引起构筑物开裂变形，甚至崩溃。
4）水泥中含碱量高，由于碱易生成钾石膏（K2SO4·CaSO4·H20），使水泥库结块和造成水泥快凝。碱还能使混凝土表面起霜（白斑）。
通常，熟料碱含量以Na20计应小于1.3%；生产低热水泥用于水工建筑时，应小于0.6%；对旋风预热器窑和预分解窑，生料中碱含量（K20＋Na20）应小于1%。为了尽量提高碱的挥发率，在生产中要提高煅烧温度，延长煅烧时间，降低生料细度，以及在生料中加入有利于煅烧和促使碱挥发的氟化物。
编辑：何姝
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