水泥工艺学复习资料

《水泥工艺学复习资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水泥工艺学复习资料（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、胶凝材料 是指在物理、化学作用下，浆体变成坚固石状体，并能胶结其他物 料且具有 一定机械强度的物质。胶凝材料的分类 ：有机胶凝材料无机胶凝材料 气硬性胶凝材料：拌水后只能在空气 中硬化不能在水中硬化 水硬性胶凝料：拌水后既能在空气 中硬化又能在水中硬化 水泥的发明和发展水泥的发明时期（也称硅酸盐水泥时期）19 世纪初（ 1810 1824 年），用人工配合粘土与石灰石经煅烧、磨细以制造水硬性胶 凝材料已经开始组织生产。1824 年，英国人阿斯普丁将粘土与石灰石配合烧制成块（熟料），再经磨细而成水硬性胶凝材料， 加水拌和后能硬化制成人工石， 并具有较高强度， 其外观与当时建筑上常用的英 国波特兰

2、岛上出产的岩石相似，故称之为 “波特兰水泥 ”（ Portland Cement），并于 1824 年 10 月 21 日首先获得该产品的专利权。水泥 是指细磨成粉末状，加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气 中硬化的粉状水硬性胶凝材料。简言之，水泥是一种水硬性胶凝材料。水泥的分类 ：按其用途和性能分：通用水泥、专用水泥、特性水泥按水泥的组成分水泥生产设备经历阶段 ：1825 年 1877 年1825 年人类用间歇式的土立窑煅烧水泥熟料1877 年 1905 年1887 年用回转窑烧制水泥熟料获得专利权1910 年1928 年1928 年 1950 年1910 年立窑实现了机械

3、化连续生产，发明了机立窑1928 年德国发明了立波尔窑；使窑的产量明显提高，热耗降低较多1905 年1910 年1905 年发明了湿法回转窑1950 年1971 年1950 年悬浮预热器窑的发明，更使熟料热耗大幅度降低；熟料冷却设备也有了较大发展，其他的水泥制造设备也不断更新换代1971 年开发了水泥窑外分解技术，从而带来了水泥生产技术的重大突破，揭开了现代水泥 工业的新篇章硅酸盐水泥生产过程示意图 （两磨一烧：生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨三个阶段）水泥国标标准号表示方法： GB175-2007 硅酸盐水泥2.普通硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥分类 ： 1、硅酸盐水泥（波特兰水泥）3、矿渣硅酸盐水泥

4、4.火山灰质硅酸盐水泥5.粉煤灰硅酸盐水泥6.复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥 ：凡由硅酸盐水泥熟料、 0 5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的 水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥 (即国外通称的波特兰水泥 ) 。 主要技术要求强度等级分为 42.5、 42.5R、52.5、52.5R。初凝时间不得早于 45min ，在 0.08mm 方孔筛上的筛余量不得超过 10%。 其它如氧化镁、三氧化硫、安定性、碱含量等均与硅酸盐水泥的规定相同。 通用硅酸盐水泥组分材料 ：硅酸盐水泥熟料： 凡以适当成分的生料烧至部分熔融， 所得以硅酸钙为主要成分的烧结物。 混合材料 ：在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内

5、用以改善水泥性能，调节水泥标号、 提高水泥产量的矿物质材料。石膏 ：调节凝结时间，是缓凝剂。还可以提高水泥强度 硅酸盐水泥生产技术要求(1) 氧化镁( MgO)水泥中氧化镁含量过高时， 由于其缓慢的水化和体积膨胀效应可使水泥硬化体结构破坏。 采用压蒸安定性试验进行检验。(2) )三氧化硫( SO3) 不超过 3.5%(3) 烧失量 水泥烧失量是指水泥在 9501000 高温下燃烧失去的质量百分数。(4) 细度细度即水泥的粗细程度，通常以比表面积或筛余数表示(5) 凝结时间水泥凝结时间是水泥从和水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要 的时间，分初终时间和终凝时间两种。 初凝时间：

6、是指水泥加水拌和到标准稠度净浆开始失去塑性的时间。 终凝时间：是指水泥加水拌和起到标准稠度净浆完全失去塑性的时间。(6) 安定性 水泥硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，简称安定性。 引起水泥安定性不良的原因主要有三种: 熟料中游离氧化钙、 方镁石过高及水泥中石膏掺加量过多。(7) 强度水泥强度 :水泥强度是水泥试体净浆在单位面积上所能承受的外力。通常用 28d 的强度作为水泥质量划分的强度等级 。“ R”表示早强型 废品与不合格品：(1) 废品 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定时，均为废品。(2) 不合格品凡细度、终凝时间、 不溶物、烧失量中的任一项不符合标

7、准规定， 或混合材料掺加量超 过最大限量、 强度低于商品强度等级的指标时， 该水泥称为不合格品。 水泥包装标志中的水 泥品种、强度等级、生产者名称、出厂编号不全的，也属于不合格品 。 生产方法1、按生料制备的方法分为：湿法：生料浆水分占32%40%左右。生料浆脱水烘干后破碎，入窑煅烧，称之为半湿法。干法：生料粉调配均匀并加入适量水，制成料球喂入立窑或立波尔窑内煅烧称为半干法，料球含水 12% 15%。 干法、湿法优缺点比较 干法：热耗低，但粉尘大，生料成分不均匀，熟料质量较湿法窑差。 湿法：热耗高，但电耗低，生料易于均化，熟料质量较较好且均匀 ，且输送方便，粉尘飞 扬少 。2、按煅烧熟料窑的结

8、构分为：回转窑；立窑。 水泥生产原料主要有：石灰质原料（主要提供氧化钙）和粘土质原料（主要提供氧化硅、氧 化铝及氧化铁） ，还有少量辅助原料。硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是 “两磨一烧 ”。 熟料的化学组成主要氧化物 ：CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 其总和通常占熟料总量的 95%以上。其波动范围： CaO（ 62%67%）；SiO2（20%24%）；Al2O3（4%7%）； Fe2O3（2.5%6%） 主要矿物组成 ：硅酸三钙： 3CaOSiO2（C3S）硅酸二钙： 2CaOSiO2（C2S）铝酸三钙： 3CaOAl2O3 （C3A） 铁铝酸四钙： 4CaO Al2O3 Fe2O

9、3 （C4AF） 其它： 游离氧化钙： f-CaO方镁石：（即结晶氧化镁） 玻璃体： 四种熟料矿物特点 ： 硅酸三钙：水化较快，水化热高，抗水性较差。早期强度高，后期强度也高，在四种主要矿 物中 C3S强度最高。硅酸二钙：水化较慢，凝结硬化慢，水化热低，抗水性好。早期强度低，后期强度高。 铝酸三钙： 水化最快， 水化热最高， 抗水性差。 早期强度高， 三天的强度大部分就发挥出来， 三天的强度后的强度不再增长，甚至倒缩。铁铝酸四钙：水化介于 C3S 和 C3A，早期强度类似于 C3A，后期不如 C3S，水化热较 C3A 低， 抗冲击性能和抗硫酸盐性能好。四种矿物性能比较 ：28d 内绝对强度：

10、C3SC4AF C3AC2S 水化速度： C3A C4AF C3S C2S 水化热： C3A C3S C4AF C2S 率值 ：硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数称作率值。 表示化学成分与矿物组成之间的关系，水泥熟料的性能及其对煅烧的影响。 我国主要采用石灰饱和系数（ KH）、硅率（ n）、铝率（ p）三个率值。 配料： 根据水泥品种、原料的物理、化学性能与具体的生产条件，确定原料的配合比，称为生料的配合，简称配料。原料名称主要提供的成分配比（ %）石灰质原料CaO80粘土质原料SiO2、Al2O3、少量 Fe2O31015校正 原料铁质校正原料Fe2O3硅质校正原料SiO2铝

11、制校正原料Al2O3矿化剂矿化剂、晶种、 助磨剂如： CaF2、熟料生产硅酸盐水泥的主要原料： 石灰质原料和粘土质原料。 制造水泥的原料应满足以下工艺要求 : 化学成分必须满足配料的要求；有害杂质的含量应尽量少；应具有良好的工艺性能。一.石灰质原料1. 定义凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。 水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石。天然石灰质原料石灰石： 由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩主要成份 : CaCO3主要矿物：方解石( CaCO3)制水泥用石灰石： CaO 4548泥灰岩： 由碳酸钙和粘土物质同时沉积形成，属石灰岩向粘土过渡的岩石。白垩： 由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸

12、钙所组成的石灰岩主要成分：碳酸钙，含量 80%-90%，甚至高于 90%。性能：易于粉磨和煅烧，是立窑水泥厂的优质石灰质原料 。贝壳： 含碳酸钙 90左右人工石灰质原料电石渣： 是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含水约85%90%的消石灰浆。其主要成分 Ca(OH)2 ，可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。石灰质原料的质量要求二.粘土质原料1. 定义 主要提供水泥熟料中 SiO2 、 Al2O3 和少量 Fe2O3 等成分原料的总称。天然粘土质原料黄土 粘土矿物：伊利石为主粘土 根据粘土中主导矿物不同，粘土可分为：高岭石类； 蒙脱石类； 水云母类。 主导矿物： 粘土类同时含有几种粘土矿物 时

13、，其含量最多的矿物。选择粘土质原料时应注意的问题n、 p 值要适当。尽量不含碎石、卵石，粗砂含量应小于5%。旋窑生产时对可塑性不做要求。校正原料 ：当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求时， 必须根 据所缺少的组分掺加相应的校正原料， 这种以补充某些成分不足为主的原料称为 校正原料。生料的易烧性、生料的易烧性定义与表示方法定义：是指生料在窑内煅烧成熟料的过程中相对难易程度。表示方法实用易烧性：在 1350恒温下，在回转窑内煅烧 生料 CaO2达到所需要的时间。 易烧性指数 =指数或系数越大 ,易烧性越差.影响生料易烧性的主要因素生料的潜在矿物组成 原料的性质和颗粒组成生料

14、中次要氧化物和微量元素生料的均匀性和生料的粉磨细度矿化剂 燃煤的性质 熟料组成的选择：生料的热处理 液相 窑内气氛一 .水泥品种； 二 .原料品质；三 .燃料品质四.生料成分的均匀性；五 .窑型与规格；六.生料的易烧性配料计算配料的目的（ 1）工艺设计（2）生产运行配料的原则（1）生料成分满足煅烧优质熟料的要求；（2）生料具有良好的易磨性和易烧性；（3）生产过程易于控制，便于操作，简化流程；（4）经济、合理地使用矿山资源。 一.配料计算的依据与基准1.依据 : 物料平衡2.常用基准 :干燥基准： 物料中的物理水分蒸发后处于干燥状态， 以干燥状态质量所表示的计量单位。 灼烧基准： 去掉烧失量（结

15、晶水、二氧化碳与挥发物质等）以后，生料处于灼烧状态。 以灼烧状态质量所表示的计算单位，称为灼烧基准。 湿基准： 用含水物料作计算基准时称为湿基准，简称湿基。3. 几个关系式 若不考虑生产损失，则干原料的质量应等于生料的质量，即： 干石灰石 +干粘土 +干铁粉 =干生料若不考虑生产损失，又无灰分掺入，则 : 灼烧石灰石 +灼烧粘土 +灼烧铁粉 =灼烧生料 =熟料 若不考虑生产损失，在采用有灰分掺入的燃煤时：灼烧生料+煤灰（掺入熟料的） =熟料二.配料方案的选择配料方案 :即熟料的矿物组成或熟料的三率值。配料方案的选择 :选择合理的熟料矿物组成，即确定熟料三率值KH、SM、IM 值。如何确定配料方案 : 应根据水泥品种、原料与燃料品质、生料质量及易烧性、熟料煅烧工 艺与设备等进行综合考虑。确定率值应注意： 1、三个率值要互相匹配，吻合，不能只强