《水泥生产基本知识及控制97页》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水泥生产基本知识及控制97页（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元一水泥生产基本知识 胶凝材料：凡能在物理、化学作用下从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他材料，且有一定机械强度的物质称为胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料水硬性胶凝材料非水（气）硬性胶凝材料水泥：凡细磨成粉状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，并能将啥、石等散粒或纤维材料牢固地交结在一起的水硬性胶凝材料绪 论一、胶凝材料的发展历程四个阶段： 远古时期400010000年（新石器时代）粘土稻草加壳皮等。 公元前30002000年：石膏石灰时期中国、埃及 公元初：石灰火山灰时期古罗马（水硬性胶凝材料“庞贝城” 十九世纪初，出现配方生产水泥和专利并获得专利1、水泥的发展过程n1810-1
2、825年 用人工配料,用间歇式立窑煅烧,制成粉状拌水后具有水硬性硬性的生产流程。因砼与英国波特兰岛的石头颜色相近,取名为波兰特水泥.即硅酸盐水泥。 n1824年英国人阿斯普丁(J.ASPDIN)首先申请了并取得波兰特水泥的专利权。n1875年英国人弗雷特里克.冉荪(Frederik.RanSome)把回转窑引用到水泥工业中来 。水泥工业的第一次革命1910年机械化立窑问世1928年发明了立波尔窑1951年世界上第一台旋风予热气窑在德国洪堡公司运行。 1934年丹麦的M.V约里根生(M.Vgel-Jogensen) 获得悬浮予热器专利权。1951年由F.缪勒（F.Miuller）改进的第台旋风予
3、热器投入实际运行。1971年窑外分解技术成功 立即在世界范围内引起强烈反响 1971年日本石川岛播磨公司成功的将第一台3.9*51.37m的立波尔窑进行改建,拆掉立波尔窑加热机,装上四个串联的旋风予热器和一台SF分解炉。 投产后窑的产量从原来的900t/d提高到2075t/d（提高130%）热耗降低为3182KJ/Kg.cl(仅为干法中空窑的4550%) 1876年在唐山建成了第一台立窑,成立綮新洋灰公司。 中国第一台回转窑于1906年在唐山綮新洋灰公司建成投产, 1907大连建成了回转窑,以后相继建成了上海水泥厂,中国水泥厂,广州水泥厂。 1940年我国第一台机械化立窑在山西口泉镇建成投产。
4、 1976年国内第一条窑外分解工艺线在四平石岭水泥厂建成2、我国水泥窑的发展 波特兰水泥自1824年诞生以来，生产技术和装备经历了多次重大变革。现代水泥生产工艺具有“生产规模大、生产效率高、物耗能耗下降、环保功能增强”的特点。1.1 水泥生产工艺过程项目1 水泥生产基本概念水泥生产主要工艺过程简要概括为“两磨一烧” 主要生产环节：矿山采运（开采、破碎、均化）；生料制备（物料破碎、原料均化、原料的配合、生料的粉磨和均化）；熟料煅烧（煤粉制备、熟料煅烧、和冷却）；水泥的粉磨与水泥包装等。见流程图 以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。 该标准规定了通用硅酸盐水泥的定义
5、与分类、组分与材料、强度等级、技术要求、试验方法、检验规则和包装、标志、运输与贮存等。 1、水泥代号P.；P.；P.O；P.S.A；P.S.B；P.P；P.F；P.C2、定义及分类1.2 通用硅酸盐水泥国家标准 GB175-2007 （1）通用硅酸盐水泥 Common Portland Cement：（2）硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。 （3）硅酸盐水泥:凡以硅酸盐水泥熟料，5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨
6、细制成的水硬性胶凝材料称硅酸盐水泥。不掺混合材料的称型硅酸盐水泥参不超过水泥重量的5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥。（4）普通硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、混合材料及适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称普通硅酸盐水泥，活性混合材料掺加量为5%且20%，其中允许用不超过水泥质量8%的非活性混合材料或不超过水泥质量5%的窑灰代替。 凡以硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥，水泥中粒化高炉矿渣的掺量按质量百分比计为20%且70%，并分为A型和B型。A型矿渣掺量20%且50%，代号P.S.A；B型矿渣掺量50%且70%，代号P.S.B。粒
7、化高炉矿渣为符合国家标准的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%的活性混合材料或非活性混合材料或窑灰中的任一种材料代替 凡以硅酸盐水泥熟料火山灰质混合材、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，水泥中火山灰质混合材的掺量按质量百分比计为20%且40%（5）矿渣硅酸盐水泥：（6）火山灰质硅酸盐水泥： 凡以硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上的混合材、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称复合硅酸盐水泥。水泥中混合材的掺量按质量百分比计为20%且50%，混合材料的组成为两种或两种以上的符合本标准规定的活性混合材或非活性混合材组成，其中允许用不超过水泥质量8%的符合标准规定的窑灰代替。掺矿
8、渣时混合材掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复 凡以硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料粉煤灰硅酸盐水泥，水泥中粉煤灰的掺量按质量百分比计为20%且40%，（7）粉煤灰硅酸盐水泥：（8）复合硅酸盐水泥： 3、材料要求：石膏GB/T5483、混合材料、窑灰、助磨剂符合相关GB要求。4、强度等级：硅酸盐水泥强度等级分为：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R2普通硅酸盐水泥强度等级分为： 42.5、42.5R、52.5、52.5R矿渣、火山灰、粉煤灰、复合水泥强度等级分为： 32.5、32.5R42.5、42.5R、52.5、52.5R 5、技术要求 化学指标
9、2）烧失量： P.3.0%；P.3.5%；P.O40%的铁质校正原料；含SiO27090% 的硅质校正原料；含Al3O230%的铝质校正原料2.2.1 水泥原料碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素和水（M）、灰分（A）碳 是固体和液体燃料的主要热能来源。在燃料中与氧、氢、硫组成部分各种有机化合物。当燃料受热时，这些有机化合物首先分解，然后碳再进行燃烧，放出大量的热。热值约339KJ/Kg2.2.2 水泥用燃料煤中含5399，（1）元素分析法表示燃料的组成氢 氢的存在形式：可燃氢：与碳和硫的化合物 化合氢：与氧的化合物（不可燃氢）（热值约1030KJ/Kg）氧和氮 氮是一种惰
10、性物质，不参加燃烧反应，燃料燃烧后游离出来，与空气中的氮混合，进入烟气。氮的存在降低了可燃成分，对燃烧不利。氧在燃料中是一种有害成分，不参加燃烧反应，由于它与可燃物质（C、H）化合成氧化物，从而降低了燃料的燃烧能力。.固、液燃料：13或更少。 燃料中H，挥发分，易着火，火焰也较长。固体燃料中含45%，液体燃料：14。硫 存在形式：有机硫化物与碳氢氧等元素结合成复杂化合物；硫铁矿硫FeS2；硫酸盐硫CaSO4。硫虽然能燃烧放出热量，但燃烧产物SO2或SO3气体有毒，对人体有害，它会腐蚀设备、污染环境，是有害成分。固体燃料：2%，液体燃料：0.13.5%。水 燃料中水是指自然水分而不包括化学结合水
11、。水不燃烧，升温吸热，降低燃料的品质。少量水对燃料着火、燃烧、传热等方面有益。 固体燃料：435%，液体燃料：14%。灰分 灰分是指燃料中不能燃烧的矿物杂质。化学成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、N2O、K2O、SO3。矿物组成：硅酸盐、硫酸盐、碳酸盐等。灰分的作用： 灰分，可燃成分，燃料发热量。 灰分，燃烧速度及燃烧温度。 灰分在高温下形成液相，在窑炉内结皮、结渣，排渣时造成机械不完全燃烧损失，灰分，排渣困难。 灰分造成制品污染，影响制品成分及质量。 灰渣破坏炉内耐火材料和堵塞炉栅。固体燃料的灰分可达20以上，而液体燃料中一般不超过0.3。 1）挥发分（V）：受热以后分
12、解出来的可燃气态物质，主要是碳氢化合物、碳氧化合物、氢气和焦油蒸气等，是燃料中燃烧放热的重要部分，它影响火焰长度及着火温度。一般，V，燃烧火焰，着火温度。（2）工业分析法表示的组分挥发分（V）、固定碳（FC）、水分（M）和灰分（A）的含量其余组成的作用与元素分析相似。 热值（发热量）：单位质量或体积的燃料完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量，kJ/kg（kJ/Bm3）。 低位发热量Qnet：单位燃料完全燃烧后，燃烧产物冷却到反应前的室温，而燃烧产物中的水蒸气冷却为20的水蒸气时所放出的热量。（3）发热量标准煤：Qnet，ar=29300kJ/kg标准油：Qnet=41820KJ
13、/Kg的燃油为标准气：Qnet=41820KJ/NM3的燃气为。换算：【例】甲厂生产1t水泥熟料消耗甲地煤160Kg，甲地煤发热量Qnet，ar=25120KJ/Kg；乙厂生产1t熟料消耗乙地煤150Kg，Qnet，ar=28470KJ/Kg，试比较哪个水泥厂燃料消耗低？【解】 甲厂消耗标准煤16025126/29300=137 Kg乙厂消耗标准煤15028470/29300=146 Kg故甲厂燃料消耗低。4）标准燃料2.3 硅酸盐水泥熟料的组成 水泥生料经高温煅烧形成部分熔融得以硅酸钙为主要成分的颗粒物称为水泥熟料。1)水泥熟料的矿物组成： 硅酸三钙（50%左右）、硅酸二钙（合计占75%左右
14、）、铝酸三钙（7%-15%左右） 、铁铝酸四钙（合计占25%左右）。氧化钙62%67%；氧化硅20%24%、氧化铝4%7%、氧化铁2.5%15%约占95%以上2)熟料中的主要氧化物：2.3.1 水泥熟料的组成2.4 熟料矿矿物的特性 硅酸三钙存在形式：纯C3S只在20651250温度范围内稳定，在2065以上不一致熔融为CaO 与液相；在1250以下分解为C2S和CaO。调整纯C3S具有同质多晶现象,熟料中C3S不纯，总是与少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体。在反光显微镜下为黑色多角形颗粒，又称阿利特（Alite），简称A矿。 硅酸三钙矿物水化特性：水化较快
15、，水化反应主要在28d以内进行，约经一年后水化过程基本结束。 早期强度高，强度的绝对值和增进率较大。其28d强度可达到一年强度的70%80%。水化热较 高；抗水性较差。 2.4 熟料矿矿物的特性 24熟料矿矿物的特性 硅酸二钙多晶转变纯C2S在1450以下有同质多晶现象。其中：-C2S的密度为2.97g/cm3，-C2S的密度为3.28g/cm3，故发生转变时 ，伴随着体积膨胀10%，结果是熟料崩溃，生产中称之为粉化。而-C2S几乎无水硬性。 24熟料矿矿物的特性 硅酸二钙 矿物特性 熟料中硅酸二钙通常固溶有少量氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体，称贝利特（Belit
16、e），简称B矿。在反光显微镜下呈圆粒状，常具有黑白交叉双晶条纹。2.4 熟料矿矿物的特性 硅酸二钙水化特性 水化反应比C3S慢的多，28d只水化20%左右，凝结硬化慢；早期强度低，但28d后强度仍能较快增长，一年后其强度可赶超阿利特；水化热小；抗水性好。 2.4 熟料矿矿物的特性 铝酸三钙矿物特性 C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体，在反光镜下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A矿与B矿中间，又称黑色中间相。 2.4 熟料矿矿物的特性 铝酸三钙水化特性 水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；早期强度较高，但绝对值不高，其强度3d之内大部分发挥出来，以后几乎不增长，甚至倒缩；水化热高；干缩变 形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。 24熟料矿矿物的特性 铁铝酸四钙矿物特性铁铝 酸四钙代表的是一系列连续 的铁相固溶体。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又称才利特（Celite）或C矿。在反光镜下其反射能力强，呈亮白色，并填充在A矿与B矿之间，也称白色中间相。 2.4熟料矿矿物的特性 铁铝酸四钙水化特性水化速度在早期介于铝酸三钙与硅
