3.1 基本材料

生产皇家体育（电子）股份有限公司的原材料较多，每一种原材料也可以选用不同的品种。工厂采用的原材料，主要看当地的资源条件、生产的产品品种以及工厂的生产、技术、设备条件。用于生产皇家体育（电子）股份有限公司的材料，我们可以把它分成四大类，即基本材料、发气材料、调节材料和结构材料。

3.1 基本材料

基本材料是指形成皇家体育（电子）股份有限公司的主体材料。在配料浇注和蒸压养护等工艺过程中，它们将发生一系列物理化学变化，并相互作用，产生以水化硅酸钙为主要成份的新生矿物，从而使皇家体育（电子）股份有限公司具有一定的强度。

基本材料共分两大类．一类是硅质材料，主要成分为SiO₂，如砂、粉煤灰等；另一类是钙质材料，主要成分是CaO，如生石灰、水泥、粒状高炉矿渣等。以上材料构成了我国皇家体育（电子）股份有限公司的三大系列：水泥－石灰－砂系列，水泥－石灰－粉煤灰系列和水泥－矿渣－砂系列。此外，含硅的尾矿粉、煤矸石等也可用来作为原料。

砂

砂是皇家体育（电子）股份有限公司工业广泛采用的硅质材料，在皇家体育（电子）股份有限公司中的作用主要是提供Si0₂。

自然界中的砂由岩石风化或水流冲击形成，其外观和颗粒状态不尽相同，化学成分和矿物组成也不一样。

砂的主要化学成分是SiO₂，也有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO等。砂的矿物组分很复杂，有时可达几百种，含量最多的是石英，其次是长石，有时还夹杂着云母、碳酸盐、粘土等。砂中的SiO₂一部分以石英态存在，一部分以长石或其他矿物组分存在。但是，无论是纯石英态的SiO₂，还是化合态的SiO₂，都具有稳定的晶体结构，处于最小的内能状态。因此，常温下，砂是惰性材料，高温水处理时，砂的溶解度增大，各种矿物的SiO₂均能与CaO反应生成水化硅酸钙。其中以石英与CaO的反应产物抗压强度最高。因此，砂中石英含量越多，质量越好。

砂中还含有一定数量的Na₂O和K₂O，在皇家体育（电子）股份有限公司生产过程中，它们生成可溶性Na₂SO₄和K₂SO₄。随着制品中水分的迁移，而至制品表面，并根据蒸发条件的不同，将会在制品的表面或表层下析出盐类结晶体（白霜），这就是盐析。在盐析过程中，由于结晶体体积膨胀，会导致饰面层脱落或者表面剥离。由于钠盐吸水性较强，结晶体颗粒较大，膨胀也大，因而盐析的破坏比钾盐更大。

砂中含有有机酸（腐植物），对皇家体育（电子）股份有限公司的生产不利，它会中和皇家体育（电子）股份有限公司料浆中的碱。当有机酸含量过多时，将降低料浆碱度，影响料浆发气和坯体硬化。

砂中的粘土杂质对皇家体育（电子）股份有限公司性能的影响有两重性：一方面，由于粘土是一种高分散物料，吸水性强，含量过高时，会使料浆粘度增大，若为保证一定的粘度而增加用水量，则又延长坯体硬化时间；另一方面，粘土中含有一定量的Al₂O₃，它可以促进托勃莫来石的生成。砂中的碳酸钙物质（如珊瑚、贝壳等）不宜过多，一般不希望大于10％。

按标准JC／T622－1996，砂的技术要求是：

优等品           一等品           合格品

SiO₂                      ≥            85％              75％              65％

K₂O+Na₂O           ≤          1.5％             3.0％           5.0％

Cl^－                     ≤            0.02％         0.03％         0.03％

云母             ≤            0.5％             0.5％           1.0％

SO₃                     ≤            1.0％           1.0％           2.0％

粘土             ≤            3.0％           5.0％           8.0％

不含杂质（树皮、草根等）。

一些企业由于条件所限，砂的SiO₂含量往往不足75％，虽然也可使用，但增加了生产控制的难度。总的说来，砂中SiO₂含量是越高越好(国外通常大90％)，杂质越少越好。

粉煤灰

粉煤灰在皇家体育（电子）股份有限公司中的作用主要是提供SiO₂。同时，其中的Al₂O₃也具有较大作用（特别是在浇注以后的静停过程中）。传统上，按照排灰方式的干法和湿法区分，分别称之为干排灰和湿排灰。随着现代燃烧技术的发展，流化床锅炉应用日趋普及，因而，粉煤灰中又有了性质与一般粉煤灰性能迥异的高钙粉煤灰。

大约每燃烧1t煤，生成150～200kg粉煤灰。全国每年排放的粉煤灰已超过7000万吨，占用了大量土地（或山谷）、江河、湖泊。因此，如何利用粉煤灰是我国迫切需要解决的问题。

粉煤灰的特性

粉煤灰是从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。煤中除可燃物外，主要含有粘土质矿物，所以，粉煤灰实际上是粘土质矿物在高温下燃烧后的产物。锅炉中煤粉的燃烧温度高达1100～1500℃，由于煤粉中的粘土矿物在燃烧过程中生成的SiO₂、Al₂O₃，Fe₂O，在1000℃时便成为熔融状。在排出炉外时经急速冷却，因大部分自由分子来不及形成晶体而成为细小的球形颗粒状玻璃体，从而具有良好的活性。

（1）化学成分

粉煤灰的化学成分主要是SiO₂和Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃、CaO、MgO及其它微量元素。此外，还有一定数量的未燃尽炭（以烧失量表示），所有化学成分的数量都随煤质及燃烧工艺的不同而不同。我国粉煤灰化学成分变动范围大致如下：烧失量不超过20％；SiO₂：40～60％  Al₂O₃：20～35％；CaO：1～10％（高钙灰15～25％）；Fe₂O₃：3～10％；MgO：5％以内；SO₃：2％以内；K₂O＋Na₂O：3.5％以内。

（2）矿物组成

粉煤灰的主要矿物是硅铝玻璃体，其含量一般在70％左右，其它还有结晶矿物莫来石和石英，少量的碳酸钙、赤铁矿和磁铁矿等。此外尚残存少量形状不规则的焦炭颗粒和半焦炭颗粒。

（3）物理性质

粉煤灰是一种浅灰色或黑色细粉，含炭量越多，颜色越深。粉煤灰密度通常在1.8～2.5g/cm³之间，细度（0.08mm方孔筛筛余）3～30％，电收尘的干灰细度较小。颗粒粒径一般为1～50μm。标准稠度需水量变化在24.3～74.1％之间。粉煤灰颗粒表面粗糙多孔，而粗大多孔隙的颗粒大多是未燃尽的炭粒。因此，衡量其品质的好坏，除了细度，标准稠度需水量是一个重要指标。

粉煤灰的活性及其影响因素

粉煤灰本身虽不具有单独的硬化性能，但当它与石灰、水泥等碱性材料加水混合以后，即能在空气中硬化，并在水中继续硬化，这就是粉煤灰的活性。活性是综合反映粉煤灰中各成分与CaO进行反应的能力指标。

（1）标准稠度需水量

如前所述，粉煤灰颗粒表面往往是粗糙多孔的，且粗大多孔的颗粒大多是未燃尽的炭。另外，由于冷却条件的限制，粉煤灰中玻璃体含量降低，也表现在粉煤灰颗粒的粗大多孔上。多孔的颗粒必定使混合的水料比增大。标准稠度需水量能比较准确反映粉煤灰的颗粒形貌。

（2）粉煤灰的细度

粉煤灰与石灰的反应主要靠其颗粒表面可溶物质的溶解并与Ca(OH)₂生成水化硅酸钙，从而把尚未参加反应的颗粒残核粘结起来形成整体并具有一定强度。粉煤灰的细度直接反映了其参与水化反应的能力。另外，粉煤灰的细度还反映了煤粉燃烧的状态。一般来说，活性好的粉煤灰颗粒较小。

（3）玻璃体的含量

粉煤灰中的玻璃体物质是粘土矿物在煅烧后，成熔融状经急冷而成的无定形的SiO₂和A1₂O₃，我们已经知道，无定形的玻璃体具有较高的内能，易于参加与Ca(OH)₂的水化反应。因此，玻璃体含量高，粉煤灰的活性就好。

粉煤灰的技术要求（JC409－91）

Ⅰ级              Ⅱ级              Ⅲ级

细度（0.045mm方孔筛筛余）           ≤           30％              45％      55％

标准稠度需水量                                ≤           50％             58％      60％

烧失量                                              ≤   7％              12％      15％

SiO₂                                                  ≥   40％              40％      40％

SO₃                                                 ≤   2％              2％              2％

以上质量要求是以普通粉煤灰（CaO₂≤10％）而制定。若采用高钙粉煤灰，因CaO的形成温度波动较大。其性质也有较大的不同，应作专门试验后方可使用。一般来说，生产工艺上应有较大的调整，才能适用高钙粉煤灰。

石灰

石灰是石灰石（主要成分CaCO₃）经高温煅烧，分解释放出CO₂，但尚未达到烧结状态的白色块状物。其主要成分是CaO，其分解反应式如下：

CaCO₃的分解反应是吸热反应，分解lkg的CaCO₃理论上需要1780kJ的热量。CaCO₃分解时，按重量约44％的CO₂逸出，但其体积仅缩小10～15％。因而石灰具有多孔结构。

化学成分

石灰的化学成分主要是CaO，也含有少量的MgO、Fe₂O₃和SiO₂等。由于在煅烧时CaCO₃的分解往往不是很完全，所以石灰中常含有未分解的CaCO₃和其它化合物。因此，石灰的成分可分为两部分。一是从CaCO₃分解出来是游离状态（非死烧）的CaO，是活性部分，是皇家体育（电子）股份有限公司中参与水化反应的有效成分。故又称之为有效氧化钙（以A—CaO表示）。另一部分是非活性部分，包括未分解的CaCO₃，死烧的CaO等，此部分不参与水化反应。

分类

石灰可按加工方式、MgO含量及消化速度分类。

按煅烧后的加工方式不同，可分为；

（1）块状石灰：由原料煅烧而得到的来加工产品。主要成分CaO；

（2）磨细石灰：由块状石灰磨细而得到的石灰粉。主要成分CaO。

以上两种都是生石灰。

（3）消石灰：将生石灰用适量的水消化而得到的粉末，亦称熟石灰。主要成分Ca(OH)₂。

（4）石灰浆：将生石灰用较多的水（约为生石灰体积的3～4倍）消化而得到的可塑浆体，亦称石灰膏。主要成分是Ca(OH)₂和H₂O。

根据MgO含量可分为：

（1）钙质石灰：MgO含量不大于5％；

（2）镁质石灰：MgO含量5～20％；

（3）白云质石灰<亦称高镁石灰)：MgO含量20～40％。

根据消化速度，可分为：

（1）快速石灰：消化速度在10min以内；

（2）中速石灰；消化速度10～30min；

（3）慢速石灰：消化速度30min以上。

消化速度是指在标准容器中消化石灰试样时，达到最高温度的时间。影响石灰消化速度的因素，主要是石灰的煅烧温度和时间。通常，正火石灰（煅烧温度800～1000℃）为快速石灰；过火石灰（煅烧温度1200～1400℃）为慢速石灰；而欠火石灰则A－CaO含量及消化温度较低。

石灰在皇家体育（电子）股份有限公司中的作用

石灰是生产皇家体育（电子）股份有限公司的主要钙质材料，其主要作用是提供有效氧化钙，使之在水热条件下与硅质材料中的SiO₂、A1₂O₃作用，生成水化硅酸钙，从而使制品获得强度。石灰也提供了铝粉的发气条件，使铝粉进行发气反应，其反应式为：

石灰水化时发放出大量的热，lmolCaO水化时放出的热量64.9kJ，1kgCaO放热1160kJ，其反应式为：

石灰的这种迅速大量放热能力，不仅为提高皇家体育（电子）股份有限公司料浆的温度提供了热源，而且坯体硬化阶段可以使坯体升温达80～90℃，促使坯体中胶凝材料的进一步凝结硬化，从而促进了坯体强度的迅速提高。

石灰水化时，其体积将膨胀约44％左右。对于磨细生石灰来说，这一膨胀过程大部分发生在开始水化后30min内。因此，放热和体积膨胀一方面促进皇家体育（电子）股份有限公司坯体的硬化，同时，也有可能因调控不当，造成放热过多、温度过高或体积膨胀发生在坯体具有一定强度而失去塑性时，造成坯体的开裂等。

对石灰的要求

（1）采用磨细生石灰

在皇家体育（电子）股份有限公司生产中，一般均采用磨细生石灰粉，而不宜使用消石灰。因为生石灰粉消化时，放出大量的热量，促进了水化物凝胶的生成，有利于生产工艺的控制，从而保证了产品质量。而采用消石灰，大大提高了需水量，加之不能提供消化热，从而延缓了坯体的硬化，不利于形成较好的坯体，既增加了工艺控制难度，也降低了产品的质量。

（2）消化速度

在皇家体育（电子）股份有限公司生产中，石灰的消化速度对皇家体育（电子）股份有限公司的浇注稳定性具有较大影响。皇家体育（电子）股份有限公司料浆在浇注后的初期，铝粉大量发气，料浆缓慢稠化，保持足够的流动性，使发气顺畅，并形成良好的气孔结构。而一旦发气结束，料浆应迅速稠化，稳住气泡，同时支撑住浆体，以形成一定强度的坯体。这就要求以石灰来保证料浆稠化速度与铝粉发气速度的相互适应，一般来说，生产皇家体育（电子）股份有限公司的石灰以9～15min的速度为好。

（3）化学成分

石灰中的A－CaO含量是直接参与水化反应的成分，因此，要求越高越好。虽然A－CaO含量也决定了石灰消化热，但因检验方法的限制，测试所得A—CaO数值不能真实反应实际消化热，而石灰极易吸收空气中水份部分消化，使消化热降低。因此，应同时提出消化温度的要求。

石灰中的MgO因过烧而消化极慢，往往会在坯体硬化之后或在蒸压过程中消化，从而，因其体积的膨胀而破坏坯体。因此，MgO应属严格控制的指标。

（4）细度

提高石灰的细度，一方面可增加了石灰的溶解度，促进与硅质材料的反应，生成较多的水化产物，另一方面，可以减少石灰消化过程中的体积膨胀，避免坯体的开裂。但过高的细度，会提高消化速度，影响浇注稳定性。同时，于经济上也不合理。

（5）石灰的要求指标(JC／T621－1996)：

优等品           一等品           合格品

A(CaO+MgO)                                           ≥            90％            75％            65％

MgO                                                        ≤          2％       5％       8％

SiO₂                                                       ≤          2％       5％       8％

CO₂                                                       ≤          2％       5％       7％

消化速度                                         ≤          15min          15min          15min

消化温度                                         ≥          60℃            60℃            60℃

未消化残渣                                            ≤          5％       10％            15％

细度（0.080mm方孔筛筛余量）        ≤          10％             15％      20％

水泥

水泥是一种广泛使用的水硬性胶凝材料，品种很多，适用于加气混凝上的是硅酸盐水泥。按国家标准，硅酸盐水泥分为五个品种，即：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和粉煤灰硅酸盐水泥。皇家体育（电子）股份有限公司使用较多的是425普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。

硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成

硅酸盐水泥的化学成分主要是CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃以及少量的MgO和SO₃等。前四种成分在水泥熟料中形成主要的四种矿物。即：硅酸三钙（3CaO·SiO₂，简写C₃S）、硅酸二钙（2CaO·SiO₂，简写C₂S）、铝酸三钙（3CaO·Al₂O₃，简写C₃A）、铁铝酸四钙（4CaO·Al₂O₃· Fe₂O₃，简写C₄AF）。一般硅酸盐水泥熟料的化学成分和矿物组成如表2－1。

表2－1  硅酸盐水泥熟料组成范围

水泥在皇家体育（电子）股份有限公司中的作用

水泥是生产加气混凝上的主要的钙质材料，它可以作为钙质材料单独使用。但更多的是和石灰一起作为混合钙质材料。

在水泥熟料的四种矿物组成中，C₃S是CaO的主要提供者，同时，C₃S和C₄AF水化反应进行得最快，决定着水泥的水化、凝结速度和早期强度。因而对皇家体育（电子）股份有限公司料浆的发气、凝结硬化和制品强度都有重要影响。

当水泥作为单一钙质材料单独使用时，它是料浆中Ca(OH)：的主要来源，在蒸压过程中与硅质材料中的SiO₂和Al₂O₃反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而使皇家体育（电子）股份有限公司获得强度。

当水泥与石灰混合使用时，石灰是CaO的主要提供者。水泥的作用主要是保证浇注稳定并可加速坯体的硬化，改善坯体性能并提高制品质量。

对水泥的技术要求

生产皇家体育（电子）股份有限公司所采用的水泥，主要是从水泥的品种和标号两个方面进行选择。从水泥在皇家体育（电子）股份有限公司中的作用看，一是要提供CaO，二是要求促进坯体的硬化。因此，我们首先选择应该是425的普通硅酸盐水泥，当条件限制时，也可选择325粉煤灰水泥或矿渣水泥，但其用量要明显增加。

在皇家体育（电子）股份有限公司中，对水泥中游离氧化钙（f－CaO）的含量可以适当放宽。因为其在坯体的静停及蒸压过程中将全部消化，同时，安定性不合格的水泥，f－CaO含量达到6％时，也可以使用。

按照水泥标准规定，普通水泥和矿渣水泥的初凝时间必须大于450min，终凝时间必须小于l0h。这是由于作为普通水泥混凝土和砌筑粉刷等用途的水泥，是为了保证输送和施工有足够的时间。然而皇家体育（电子）股份有限公司制品在蒸压养护以前，水泥的重要作用是使料浆尽快地凝结硬化    使加发气后的料浆不知塌陷，以保证浇注的稳定性。因此，对于皇家体育（电子）股份有限公司，水泥的初凝及终凝时间均以快一点为宜。

粒状高炉矿渣

在炼铁过程中，从高炉内排出的熔融状态的废渣液，经水淬急速冷却成为松散多孔的细小玻璃态颗粒，叫粒状高炉矿渣，俗称水淬矿渣或水渣，是一种良好的活性材料。随着工业技术的发展，水渣目前已被水泥工业大量作为活性混合材。在皇家体育（电子）股份有限公司行业，前苏联使用比较广泛，而在我国，目前只有少数工厂仍在使用。

矿渣的物理特性和化学成分

粒状高炉矿渣为外观呈白色、灰白色、黄色或黄绿色的松散小颗粒。其颜色与矿渣的化学成分和水淬条件有关。颗粒粒径通常在10mm以下，大多在0.5～5mm之间，堆积密度500～800kg/m³，密度为2.95g/cm³左右。

矿渣的化学成分主要是CaO、SiO₂、A1₂O₃、MgO和Fe₂O₃，还有少量的硫化物（CaS、MnS、FeS），少数矿渣还有TiO₂、P₂O₅等。表2－2列出了我国一般矿渣的化学成份波动范围。

表2－2  我国一般矿渣及水泥熟料的化学成分

矿渣的活性

由于矿渣的化学成分与水泥熟料相似（CaO含量较低），并在急冷过程中固化，具有较高的玻璃体含量。因此，有着潜在的活性，在少量激发剂（石灰或水泥）的作用下，可以表现出放凝性。矿渣的这种活性，主要取决于自身的化学成分、矿物组成和水淬条件，同时，也与应用矿渣的方法及环境有关。

矿渣的质量评价

矿渣的化学成分，矿物组成比较复杂，还由于成粒条件不同而产生的结构差异，都从本

质上影响矿渣的质量。而不同激发剂的存在，又影响矿渣的活性发挥，使其表现出来的活性也不一样，这就造成了评定矿渣质量的复杂性。

用化学成分分析来检定矿渣的活性，虽然还不够全面，没有涉及到矿渣内部结构，但是用这种方法已能说明矿渣的本质特性。所以，是目前国内评价高炉矿渣的主要方法。

根据国标GB302，矿渣质量好坏按以下三个方面进行评估：

（1）质量系数[(CaO＋MgO＋Al₂O₃)/(SiO₂+MnO+TiO₂)]不得小于1.2质量系数反映了矿渣中的活性组分CaO、MgO、A1₂O₃与非活性组分SiO₂、MnO、TiO₂之间的比例，质量系数愈大，则矿渣的活性愈高。

（2）以MnO计，锰化合物含量不大于4％；以TiO₂计，钛化合物含量不大于10％；以F计，氟化合物含量不大于2％。

（3）淬冷处理必须充分，堆积密度不大于1.lkg/l；未经充分淬冷的块状矿渣，经直观剔选，以重量计不大于5％，最大尺寸不大于100mm。

矿渣在皇家体育（电子）股份有限公司中的作用

磨细的水淬矿渣在饱和的Ca(OH)₂溶液中，会产生显著的水化反应，有明显的胶凝性能，即矿渣的潜在活性被激发和释放出来，显示出水化和硬化的能力。在皇家体育（电子）股份有限公司料浆中，当原材料中有生石灰时，生石灰水化生成Ca(OH)₂；在水泥作为其钙质材料时，水泥中的C₃S、C₂S等硅酸盐矿物也水化生成Ca(OH)₂，使料浆呈碱性，因而可以激发矿渣的活性，从而开始进行水化反应。

    5  对矿渣的质量要求

（1）颗粒松散、均匀，外观呈淡黄色或灰白色，有玻璃光泽，无铁渣及硬渣大块。

（2）化学成分

 Ca(OH)₂               ≥                  40％

 Al₂O₃                                              9～16％

 SO₃                                                                                                  0.8～1.6％

 Cl^－                         ＜               0.02％

 CaO/SiO₂                    ＞                1