无机非金属材料在水泥行业中的应用

时间：2021-01-10 08:01:08　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：随着国家建设的基础性行业-水泥制造业的迅速发展，我国大型水泥企业已全面掌握了新型干法水泥生产技术，并根据实际情况，自主研发了适应各种原材料的生产技术，实现了自动化生产。无机非金属材料在水泥行业中起着非常重要的作用，本文主要介绍几种无机非金属材料在水泥行业中的应用。
　　关键词：无机非金属材料水泥行业应用
　　中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-269-01
　　改革开放以来，我国的社会主义建设取得了令人瞩目的成就。社会各行业发展突飞猛进，日新月异。作为国家建设的基础性行业-水泥制造业，更是发展迅速。经过几代水泥人的不懈努力，引进、消化、吸收国际先进生产技术和自力更生自主研发相结合，我国的水泥生产水平由原来的落后国际水平30年发展到目前基本接近国际水平。目前我国大型水泥企业已全面掌握了新型干法水泥生产技术，并根据实际情况，自主研发了适应各种原材料的生产技术，实现了自动化生产。随着各种先进的生产控制手段、检测手段的利用，大大提高了水泥质量，更好地满足了国家建设的需要，我国水泥生产总量已经连续多年位居世界首位。2009 年全年水泥总产量达到16.3亿吨，同比增长17.9%。目前在建和拟建项目为418条窑外分解窑生产线，预计新增产为8.3亿吨，届时水泥总产量将达到25亿吨左右。目前水泥生产十强企业已经有两家年产过亿吨。
　　无机非金属材料（inorganic nonmetallic materials）是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。下面主要介绍一下无机非金属材料在水泥行业中的应用。
　　1.矿渣粉在水泥中的应用
　　目前，我国大多数水泥厂采用水泥熟料和矿渣在同一台磨机中混合粉磨，由于矿渣的易磨性比水泥熟料差，必然产生选择性粉磨，使水泥中两组分的颗粒分布不同。据资料显示：矿渣水泥中熟料组分比表面积如超过350—400m2/kg，则矿渣比表面积应达到500m2/kg左右。显然，如果混合粉磨，要达到矿渣的适宜比表面积，熟料就会过粉磨而浪费电能；只达到熟料比表面积，则矿渣太粗而不能充分发挥其潜在水硬性，使水泥强度偏低，所以进行分别粉磨生产水泥成为一种趋势。随着材料科学技术研究与应用的不断深入，高活性的矿渣粉己成为混凝土和水泥中一种重要的组分材料。随着比表面积的提高，矿渣粉活性指数相应显著提高：如矿渣粉比表面积达到400m2/kg时，28天活性指数达到98%，与水泥基本相当；而当矿粉的比表面积达到600—800m2/kg时，28天活性指数达到114%—127%，高于一般比表面积（350m2/kg）水泥熟料的活性。在水泥生产过程中，大量掺用单独磨细的粒化高炉矿渣微粉，对调节水泥理化技术指标（实现低热、低碱、高强、高性能化等）及施工性能，具有重大的现实意义和深远的影响。
　　2.纳米颗粒材料在水泥中的应用
　　材料科学是近几年发展非常迅速的学科之一，特别是纳米材料，在20世纪最后的几年层出不穷。对于使用量与使用范围最广的水泥基材料，能否通过添加纳米材料对其改性呢？研究表明，纳米SiO2具有较高的火山灰活性，可用于配制强度达150～200 MPa的超高强高性能混凝土。
　　纳米SiO2是一种无定形物质，且SiO2含量在99.9%以上，因此，是一种很好的火山灰质材料。纳米SiO2粒径仅为（10±5）纳米，所以，理论上讲，纳米SiO2是较佳的活性掺和料，完全可用于混凝土的制备。但纳米SiO2的分散极为不易，且成本又高，因此，对于混凝土材料来讲，其作为掺和料的实用性是大家关心的问题。
　　考虑到纳米SiO2材料由于比表面积极大，颗粒粒径极小，所带来的表面效应和小尺寸效应，可将纳米SiO2添加到高效减水剂中，以提高高效减水剂的增塑减水作用。
　　将纳米SiO2掺入到水泥基材料中，水泥基材料的强度和流动性都有所提高，但掺量不宜过大。纳米SiO2既可作为活性矿物掺料，也可作为减水剂的改性添加物加入到水泥基材料中，相对来讲，作为减水剂的改性添加物时效果更好。
　　3.展望
　　无机非金属新材料是当今争夺高技术主导权的前沿阵地，受到世界各国普遍的重视。无机非金属新材料种类繁多，在国民经济和国防建设的各个领域发挥着无法替代的作用。无机非金属新材料某领域一旦取得突破性的进展，将带来相应技术迅猛的发展，进而能通过相应产业推动国民经济的发展。
　　未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料，尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。材料学科有广阔的发展前景，复合材料、定向结晶材料、增韧陶瓷以及各种类型的表面处理和涂层的使用，将使材料的效能得到更大发挥。由于对材料科学基础研究的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。

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