外文翻译硅酸盐水泥的化学成分毕业论文外文翻译+中英文对照.docx
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外文翻译硅酸盐水泥的化学成分毕业论文外文翻译+中英文对照
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专业材料科学与工程
学生姓名
班级材料1班
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完成日期
原文
翻译:
硅酸盐水泥的化学成分
硅酸盐水泥是通过煅烧一些精细混合在一起的由如碳酸钙或硫酸钙、铝硅酸盐、粘土或红土的这些材料组成的石灰石,按一定明确的预定比例,再冷却烧结后的产物,在水泥技术上称之为“熟料”,另外加一定比例的石膏研磨制成的。
硅酸盐水泥看起来很平凡的材料,但不能错误地认为是每种类型都是有相同的明确的化学过程,制造任何种类的硅酸盐水泥都是有需要精细的化学生产,因为事实上,至少有三十种化工单元操作是牵涉在水泥生产中的。
所有的硅酸盐水泥都是由石灰石制造的,只有极少数的工厂是以产品碳酸钙产品、污泥或石膏或酸酐为主要原料。
氧化物的组成成分和限制以及复合硅酸盐水泥熟料(除白水泥熟料及油井水泥熟料)的化合物组成范围在表1中给出。
表1
氧化物组成成分
限制
SiO2
22土4%
C4AF
11土4%
Al2O3
5土2%
C3A
9土4%
Fe2O3
3土2.5%
C3S
40土10%
CaO
64土2%
C2S
35土10%
MgO
3土2%
游离石灰石
1土1%
碱
0.8土0.3%
SO3
0.5土0.2%
工厂生产的熟料的确切的化学组成成分将取决于原材料和可用燃料的种类。
钙质原材料可能是石灰石、钙质海砂、贝壳、珊瑚或碳酸钙副产品;泥质原材料可能是粘土、页岩,有时可能添加很小比例的铁矿石或砂岩来提高原混合材料中的化学成分到确切的预定成分。
使用的燃料可能是煤、石油或天然气。
必须记住的是当设计原混合生料时,需考虑在燃烧过程中添加一些存在部分灰的煤到水泥原混合材料中以及提高它的化学组成成分。
下面给出一个设计硅酸盐水泥熟料的经典例子。
熟料必须有如下的限制:
表2
C4AF
10%
C3A
10%
C3S
47%
C2S
28%
MgO
4%
1%
100%
这种类型的熟料是制造普通硅酸盐水泥的典范。
(a)C3S在硅酸盐水泥形成中提供主要强度,它有助于形成早期强度;另一方面,C2S有助于形成后期强度。
然而,C3S含量很高的熟料,在目前工业上可用的传统燃烧设备中是不容易燃烧的。
因此在普通硅酸盐水泥中C3S的比例保持在40%~50%之间,C2S在25%~35%之间。
在快速硬化的水泥和油井水泥中,C3S的比例必须保持在50%以上,大约在50%~60%,这样才会达到较高的早期强度。
为了能使熟料完全燃烧,有必要在原混合物中添加一些助熔剂;Al2O3和Fe2O3可作为助熔剂。
在燃烧中,存在于原混合物中的Al2O3和Fe2O3首先形成C4AF,C3A在水化过程中产生更多的热量,水泥中较高成分的C3A使得抗硫酸性能变弱。
因此,在中等热量硅酸盐水泥中C3S的含量稍低些,C3A的含量应低于8%。
在抗硫酸盐水泥中C3S的含量可以和普通硅酸盐水泥中一样高,但必须保持在5%一下。
在低热量水泥中C3S和C3A的含量都应该尽可能得低一些,大约分别在30%和60%。
在之前提到的油井水泥中,C3S的含量必须保持在50%以上,但是C3A的含量应该在20一下。
在白色水泥中Fe2O3的含量必须在0.4%以下。
(b)因此可以看出,制造以上任何种类的水泥,首先必须决定水泥的复合组成,从计算出的氧化物成分可以看出。
在氧化物成分的因素中,SiO2/R2O3、Al2O3/Fe2O3、L.S.F,和S.S.F.已经被确认。
这些因素对生料的易烧性有很大影响。
在正确设计的由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO组成的混合原料中,在燃烧过程中,所有的Fe2O3和一部分Al2O3首先和CaO形成C4AF;剩下的Al2O3和一部分CaO形成C3A;C4AF和C3A作为作为通量形成硅酸盐。
然后所有的SiO2存在于原混合物中和一部分CaO来形成C2S,一些CaO仍没被组合。
这些没被组合的CaO然后和一些已形成的C2S一起形成C3S(最终目标化合物)。
在一个正确预期的原混合物中和目前可能的燃烧条件下,熟料中不应有游离氧化钙的存在;但实际上总是有0.5%到2.0%的游离氧化钙存在。
L.S.F(石灰饱和因子)的重要性在于考虑到SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO结合在一起的力量这一点。
在硅酸盐水泥中L.S.F的含量应在0.66到1.02,越高,接近于极限值,越好。
在孰料中如果L.S.F的含量接近于1.0,熟料就很难完全燃烧,特别是对于印度水泥工业中这种类型的可燃煤,最好保持在0.9左右。
SiO2/R2O3这个因素是熟料中衡量的通量,越低(接近于极限值),越容易燃烧。
含量保持在2.0在3.0之间;经过讨论发现在熟料中2.41是一个理想值。
这样MgO必然存在于水泥混合原料中。
一般MgO不和水泥化合物结合在一起,但是起到熔合作用。
另一方面,有个不好的影响,在超高温下燃烧熟料中的镁石晶体时MgO难以形成;在过去几年里这些方镁石晶体水合物在水化时很慢。
因此熟料中MgO如果超过规范中最大值时,水化将不完全。
所以在印度硅酸盐水泥规范中,MgO的最大含量限制在6%。
以Na2O、K2O和SO3形式存在的碱在熟料中小于1%。
在一些水泥混合原料中很少存在P2O5
n2O3、氯化物和氟化物。
对于硅酸盐水泥的化学成分已经做了简要的讨论。
被认为是,硅酸盐水泥本质上是由不同比例的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和磷酸三钙组成的;再添加一些石膏来控制凝结时间;增加水使得化合物的水化提供水泥凝结和硬化的性能。
这些化学反应包括水泥的凝结和硬化是非常复杂的,有些反应很快,有些很慢。
各种类型的硅酸盐水泥和混合水泥的基本原则(总而言之)是“形成的不可逆的凝胶体和悬浮在液相上的凝结的细小固相形成了两种不同的网络结构,凝固和结晶,以及两个结晶凝结在一起形成网络结构。
”这种网络的一个特点是,他们表现出触变性,或者是粘度的变化,这种变化不是因为时间或者是温度的变化。
在水泥中加水,作用在水泥颗粒上,形成水化硅酸钙超饱和水合物凝胶,像大量的微小晶体沉淀。
水通过形成的表面膜进入水泥颗粒的核心,水化率一开始很快,后来逐渐慢下来。
没有水化的水泥和水首先形成塑性体,接着,由水化硅酸钙组成的细小晶体颗粒的凝胶和由水化钙质、水化铝酸钙和由硫铝酸钙同时形成的大于胶体尺寸的结晶产物。
接着还有部分脱水产品和一些稳定形成的凝胶。
从塑性体到同时生成的晶体产物的变化发生在水泥浆体的凝结过程中,水泥浆体的硬化归功于凝胶中大量增长的晶体。
因此,水泥浆体的凝结变化是由于晶体凝结的网络结构或多或少的触变性质的发展;水泥浆体的硬化变化是由于更加强大的不可逆转的晶体结构的发展。
在水泥凝结和硬化过程中,添加的石膏作为一种缓凝剂起着很重要的作用。
代表着通过形成钙磺胺-铝酸盐来制造各种不同的石灰水泥化合物的速度。
因此,凝结和硬化的水泥本质上是由水化硅酸钙浆体和铝酸三钙浆体组成的,这两个不同组成的浆体都取决于水泥的化学成分。
在硬化的水泥中或多或少地存在这些化合物,使得水泥浆有不同的性质,如中等强度,较高的早期强度,较高的终极强度,低的水化热,更好的抗硫酸性能等等。
在以上几行中,硅酸盐水泥和混合水泥浆体的凝结和硬化的原则已经简单明了地阐述了。
进一步的细节需要对水泥浆
体水化的更深层的研究。
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