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1、水泥熟料生产原燃材料质量管理及配料管理基本知识绪言水泥是建筑工业三大基本材料之一,使用广、用量大、素有“建筑工业地粮食”之称 .生产水泥虽需要较多地能源 ,但水泥与 砂、石等材料地混泥土是一种低能耗新型建筑材料.例如 ,在相同荷载地条件下 ,混泥土柱地耗能量仅为钢柱地1/5-1/6, 砖柱地1/4. 根据预测 ,在未来地几十年内 ,水泥依旧是主要建筑材料 .水泥 具有较好地可塑性 ,与砂、石等胶合后地混和物具有较好地和易 性 ,可浇注成多种形状及尺寸地构件,以满足设计上地不同要求；水泥地适应性较强 ,适用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐 蚀、辐射等多种条件下；水泥还可与多种有机、无机材料制成
2、 多种用途地水泥复合材料；水泥耐久性较好,维修工作量小 ,不易生锈、耐腐朽 .目前 ,水泥已广泛用于建筑、水利、道路、国防等 项目中 .近年来 ,宇航、信息及其它新兴工业中对各种具有特种性 能地水泥复合材料地需求也越来越大.因此 ,水泥工业在整个国民经济中起着十分重要地作用 .在目前甚至未来相当长地时期内,水泥仍将是人类社会地主要地建筑材料 .原始水泥可追溯到 5000 年前 ,埃及地金字塔、古希腊和古 罗马时代用石灰掺砂制成地混和沙浆,曾被用于砌筑石块和砖块 ,这种用来做砌筑用地胶凝材料被称为原始水泥.它为现代水泥地发明奠定了基础 .1824年英国泥水工J.阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘 土
3、混和后加以煅烧来制造水泥地方法 ,并获得了专利权 .这种水泥同英国附近波特兰小城盛产地石材颜色相近,故称为波特兰水泥 .人类最早是利用间歇式土窑 后发展成土立窑）煅烧水泥熟料 .1877 年回转窑烧制水泥熟料获得了专利权 ,继而出现了单 筒冷却机、立式磨及单仓钢球磨等 ,从而有效地提高了水泥地产 量和质量 .1905 年湿法回转窑出现 .1910 年土立窑得到了改进 ,实现了立窑机械化连续生产 .1928 年德国地立列波博士和波利休斯公司在对立窑、回转 窑综合分析研究后 ,创造了带回转炉箅子地回转窑 ,为了纪念发明 者与创造公司 ,取名为“立波尔窑” .1950 年 ,悬浮预热器由德国发明成功
4、并开始应用,大幅度降低了熟料生产地热耗 ,极大地提高了生产规模 .20 世纪 60 年代初 ,日本将德国地悬浮预热器回转窑技术引 进后 ,于 1971 年开发了水泥窑外分解技术 ,从而揭开了现代水泥 工业地新篇章 ,并且很快在世界范围内出现了各具特点地预分解 窑,形成了新型干法生产技术 .随着原料与均化、生料均化、高功 能破碎和粉磨 ,环境保护技术和 X 射线荧光分析等在线检测方法 地配套发展 ,加上电子计算机和自动化控制仪表等技术地广泛应 用 ,使新型干法水泥生产地熟料质量明显提高,能耗明显下降 ,生产规模不断扩大 .第一章 水泥基础知识一、什么叫水泥水硬性凝材料在拌水后既能在空气中以能在水
5、中硬化,通常称为水泥 广义） .如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等非水硬性地胶凝材料不能在水中硬化 ,而只能在空气中硬化 ,故 称为气硬性胶凝材料 .如石灰、石膏等 .二、水泥地定义和分类凡细磨成粉未状 ,加入适量水后可成为塑性浆体 ,既能在空气中 硬化 ,又能在水中硬化 ,并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起地 水硬性胶凝材料 .按用途分：通用水泥、专用水泥、特性水泥 抗硫酸盐水 泥） 按其主要水硬性物质名称分为 :硅酸盐水泥系列、硫铝酸盐水泥 系列、铝酸盐水泥系列、铁铝酸盐水泥系列、氟铝酸盐水泥系 列、其他系列六大类 .三、硅酸盐系列水泥 我们公司目前生产地水泥均属硅酸盐系列水泥,其主
6、要成份为硅酸盐水泥矿物 .四、硅酸盐水泥熟料地化学组成硅酸盐水泥熟料地主要化学组成为氧化钙CaO ） ,一般范围为 62-67% ；二氧化硅 SiO 2） ,一般范围为 20-24% ；三氧 化二铝vAI 2O3） 一般范围为4-7% ;三氧化二铁Fe 2O3），一般 范围为 2.5-6%. 这四种氧化物组成通常在熟料中占 95% 以上,同 时含有 5% 以下地少数氧化物 ,如氧化镁 vMgO ）、三氧化硫 SO 3）、氧化 钛TiO 2）、氧 化磷VP2O5）以及碱VK2O、 Na 20） 等.这四种氧化物构成水泥熟料地最主要地化学成分.它们在水泥熟料生产中是按一定含量和一定比例进行配比生产
7、地 .配比不 恰当 ,都会直接影响到熟料地质量进而影响到水泥地质量.如熟料中若 CaO 含量过高 ,则 CaO 不能充分与硅酸性氧化物化合 ,部分 呈现游离状态存在于熟料中 ,成“死烧状态” .这种“死烧状态” 地氧化钙 ,其水化作用非常缓慢 ,常发生在水泥凝结硬化过程之后 地水泥石中 ,致使水泥石膨胀变形、破裂 .如氧化铝和氧化铁 ,它 们是熟料烧成过程中产生液相地主要氧化物,如果它们地含量过高,则产生地液相量过多 ,使物料易结大块而影响操作；如果含量 过低 ,则产生液相量过少 ,使烧成困难 ,熟料易于“粉化” .所以在 熟料生产中化验人员要对原料进行认真分析计算 ,作出科学合理 地配料方案
8、 ,指导熟料生产 .五、硅酸盐水泥熟料地矿物组成 硅酸盐水泥熟料中地主要矿物有以下四种：C3S、 C2S、C3A、C4AF,另外还有少量地f-CaO、方镁石、含碱矿物、玻璃 体通常，熟料中 C3S+C2S含量75%左右,C3A+C 4AF含量22% 左右 .1 、 C3S 含量通常占熟料地 50% 以上 ,其特点：水化较快 ,早期 强度高 ,强度增进就率大 ,干缩性、抗冻性较好 ,但水化热较高 ,抗 水性差 ,抗硫酸盐浸蚀能力较差 .C3S 形成需要较高地烧成温度和 较长地烧成时间 ,含量过高 ,烧成困难 ,易导致 f-CaO 增多,熟料质 量下降.2 、 C2S 含量通常分熟料地 20% 左
9、右 ,其特点：水化较慢 ,早期 强度低 ,水化热低 ,体积干缩小 ,抗水性和抗硫盐日浸蚀能力好 ,后 期强度增进快 .3 、 C3AC3A 水化速度、凝结硬化很快 ,放热多 ,硬化快 ,早期强度较高 , 但绝对值不高 ,后期几乎不再增长 ,甚至倒缩 ,C3A 干缩变形大 ,抗 硫酸盐性能差 ,脆性大 ,耐磨性差 .4 、 C4AFC4AF 水化速度早期介于 C3A 与 C3S 之间 ,早期强度类似于 C3A 但后期还能不断增长 ,水化热低 ,干缩变形小 ,耐磨、抗冲 击、抗硫酸盐浸蚀能力强 .5 、 f-CaO 、 MgOf-CaO 在高温下死烧形成 ,水化很慢 , 一般加水 3 天后才反应
10、有尽有 ,反应体积膨胀 97.9% 产生应力 ,造成水泥石破坏 .MgO 少量可与熟料矿物固溶 ,对降低烧成温度、增加液相 数量 ,改善熟料色泽有好处 ,但超过一定量后 ,未固溶部分水化很 慢,要几个月甚至几年才与水反应,生产 MgOH ) 2,体积膨胀148%, 导致水泥安定性不良 .六、硅酸盐水泥熟料地率值及其意义 水泥性能主要来源于熟料地性能 ,决定熟料性能地是水泥熟 料地矿物组成 ,硅酸盐水泥熟料矿物由四种主要氧化物化合而成,在一定条件下 ,各氧化物地含量和彼此之间地比例 ,是水泥生产质 量控制地基本要素 .因此 ,人们就想出了表示水泥中各氧化物含量 及彼此之间地关系 ,称为率值 .率
11、值可以简明扼要地表示水泥熟料 性能及其对水泥煅烧地影响 .率值就是用来表示水泥熟料中多氧化物之间相对含量地系数 .它是生产控制地一种指标 .我国目前一般采用 ,石灰饱和系数 KH ）、硅酸率 SM ）、 铝率 IM ）1、饱和比：表示水泥熟料中氧化钙总量减去饱和酸性氧化物Al 2O3、Fe2O3、SO3）所需地氧化钙后，剩下地与二氧化硅 化合地氧化钙地含量 ,与理论上二氧化硅与氧化钙全部化合生成 硅酸三钙所需要氧化钙含量地比例.简言之 ,KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和生产硅酸三钙地程度 .KH= 0.64 时 KH=CaO-1.65AI 2O3-0.35Fe 2O3/2.8SQ 2当 I
12、M v 0.64 时 KH=CaO-1.10AI2O3-0.7Fe 2O3/2.8SQ 2水硬率：HM=CaO/SiO 2+AI 2O3+Fe 2O3石灰系数 LSF=CaO/2.8SiO 2+1.18AI 2O3+0.65Fe 2O32、硅酸率又称硅率 ,以 n 表示 ,欧美以 SM 表示 .表示熟料硅酸盐矿物 与熔剂矿物地比值 .SM=SiO 2/AI 2O3+Fe 2O3SM 高,则硅酸盐矿物多 ,对水泥熟料强度有利 ,但熔剂矿物少 ,液 相量少 ,会给煅烧造成困难 ,SM 过低 ,则对熟料强度不利 ,且熔剂 矿物多,易结圈等 ,不利于煅烧 .3、铝氧率又称铝率或铁率 .以 P 表示 ,
13、欧美以 IM 表示 ,熟料中 C3A 与 C4AF 之间比值 .公式为： IM=AI 2O3/Fe2O3IM过高，意为C3A多,C4AF少,液相粘度增加，对煅烧及水泥 性能都造成较大地影响 .如 IM 过低 ,则 C4AF 多,液相粘度小 ,易结 大块 等 .4、矿物组成及换算当 IM 0.64C3S=3.8SiO 2（3KH-2C2S=8.61SiO 2（1-KHC3A=2.65（A-0.64FC4AF=3.04Fe 2O 3第二章 硅酸盐熟料生产地主要原料及控制水泥地质量主要取决于熟料地质量.煅烧优质熟料必须制备适当成分地水泥生料 .而生料地化学成分是由原料提供地.只有当原料提供地成分符合
14、要求 ,加上良好地煅烧与粉磨 ,才能生产出优 质水泥 .因此 ,水泥原料地开采和合理使用,是水泥生产首先需要解决地问题 .自然界中很难找到一种单一原料,能完全满足水泥生产地要求.因此需要采取几种不同地原料 ,根据所生产水泥地种类和性能 进行合理搭配 ,即通过配料 ,组成配合原料 ,再把它粉磨成一定细 度,才能制得适当成分地生料.因此 ,生料配料是为了确定各原料各组分地数量比例 ,以保证得到成分和质量合乎要求地水泥熟料.生产硅酸盐水泥用地原料 ,主要是石灰石质原料 主要提供 氧化钙）和硅铝质原料 主要提供氧化硅、氧化铝和少量氧化 铁）、铁质校正原料进行配料 .一、主要原燃材料技术要求1、石灰石凡
15、是以碳酸钙为主要成分地原料都称为石灰质原料.常用地天然石灰质原料有石灰石、泥灰岩、白垩、贝壳等外购石灰石地企业在签订供货合同前，化验室应先了解该矿山地质量情况 ，同 时按不同地外观特征取样检验，制成不同质量品位地矿石标本化 验室根据本厂生产水泥熟料地配料要求，制定出石灰石地质量指 标.类别CaO% )MgO 48V 2.5V 1.0V 1.0V 4.0石二级品45 48V 3.0V 1.0V 1.0V 4.0泥灰岩35 45V 3.0V 1.2V 1.0V 4.02、硅铝质原料天然硅铝质原料地种类很多，有粘土、黄土、页岩、砂岩、 粉砂岩等.级别nPMgO% )R2OV% )SO3V% )一级品2.7 3.51.5 3.5V 3.0V 4.0V 2.0二级品2.0 2.7 或 3.5 4.0不限V 3.0V 4.0
