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1、化工与材料工程学院毕业设计文献综述化工与材料工程学院毕业设计文献综述年产450万吨早强型高铝水泥工艺设计Annual production capacity of 4.5 million tons of Early strong high alumina cement process design学生学号10150113学生姓名张彦成专业班级材化1001指导教师王晨助教联合指导教师张钰教授完成日期2014.3吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology化工与材料工程学院毕业设计文献综述目录目录.1第 1 章 早强型高铝水泥简介11.1 早强型高铝水泥
2、的概述11.2 化学成分和矿物组成11.3 早强型高铝水泥的性能及应用21.3.1 早强型高铝水泥的性能特点21.3.2 早强型高铝水泥的应用2第 2 章 早强型高铝水泥的水化及性质类型32.1 早强型高铝水泥的水化过程32.2 早强型高铝水泥的水化性质4第 3 章 早强高铝水泥的生产工艺原理及工艺方法53.1 生产原理53.2 主要原料53.3 生产方法63.3.1 反射炉熔融法63.3.2 电弧炉熔融法63.3.3 回转窑烧结法73.4 高铝水泥生产工艺流程83.4.1 生料制备83.4.2 生料均化83.4.3 预热分解83.4.4 水泥熟料的烧成93.4.5 水泥粉磨93.4.6 水泥
3、包装93.4.7 工艺流程图93.5 湿法生产水泥工艺介绍103.6 新型干法生产水泥工艺介绍113.7 两种工艺方法的比较113.8 新型干法水泥生产技术的未来发展方向12第 4 章 国内外铝酸盐水泥发展现状134.1 国内铝酸盐水泥发展现状134.2 国外铝酸盐水泥发展现状13第 5 章 中国高铝水泥技术的发展15参 考 文 献1611 第 1 章 早强型高铝水泥简介1.1 早强型高铝水泥的概述高铝水泥又称矾土水泥。一种快硬早强型水泥。其水化热在24小时内放出7090，使其具有在0也能正常硬化的特性。还具有很好的抗硫酸盐性和抗海水腐蚀性能，以及一定的耐高温性能。以铝酸钙为主，氧化铝含量约5
4、0的熟料，经磨细而制成。其标号按标准检验方法测得的3天抗压强度表示，分为425，525，625和725四个标号。11.2 化学成分和矿物组成高铝水泥的主要化学成分为CaO，Al2O3，SiO2，Fe2O3及少量MgO，TiO2等。由于原料及生产方法的不同，其化学成分变化很大：CaO 32% 42% ，Al2O3 36% 55% ，SiO2 4% 15% ，（Fe2O3+FeO）1% 15%。其中氧化铝是保证生成低碱性铝酸钙的基本成分；氧化钙是保证生成铝酸钙的基本成分；适量（4% 5%）的氧化硅能促使生料更均匀烧结，加速矿物形成或使熔融均匀。2由于高铝水泥以CaO，Al2O3，SiO2为主要成分
5、，因此，其矿物组成大致可按照CaOAl2O3SiO2三元系统相图进行讨论。主要矿物组成如下。1. 铝酸一钙（CA）铝酸一钙是高铝水泥的主要矿物，具有很高的水硬活性，其特点是凝结正常，硬化迅速，是高铝水泥强度的主要来源。但CA含量过高的水泥，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率就不显著。2. 二铝酸一钙（CA2）在氧化钙含量低的高铝水泥中，CA2的含量较多。CA2水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度能不断提高。3. 七铝酸十二钙（C12A7）水化极快，凝结迅速，但强度不高。因此水泥中含有较多的C12A7时，会出现快凝，强度降低，耐热性下降。4. 铝方柱石（C2AS）水化活性很低。此外，尚有六铝
6、酸一钙（CA6）、镁尖晶石（MA）、钙钛石（CT）、铁酸钙（C2F、CF）等，有时也会有硅酸二钙（C2S）存在。1.3 早强型高铝水泥的性能及应用1.3.1 早强型高铝水泥的性能特点早强型高铝水泥和硅酸盐水泥都是属于水硬性水泥，前者的主要矿物组成是铝酸钙，后者的主要矿物组成是硅酸钙，由于矿物组成的不同，水泥的特性也不相同。由于铝酸钙的化学成分和结构状态有自身的特点，使早强型高铝水泥的水化硬化及其形成的水泥硬化体具有独特性能。现就其独特性能分述如下： （1）快硬早强，早期强度增长快，宜用于紧急抢修工程（筑路、修桥、堵漏等）和早期强度要求高的工程。但高铝水泥后期强度可能会下降，尤其是在高于30的湿
7、热环境下，强度下降更快，甚至会引起结构的破坏。因此，结构工程中使用高铝水泥引慎重。（2）水化热大，而且集中在早期放出。（3）具有较好的抗硫酸盐侵蚀能力。（4）耐碱性差。高铝水泥与碱性溶液接触，甚至混凝土骨料内含有少量碱性化合物时，都会引起侵蚀，故不能用于接触碱溶液的工程。此外，由于高铝水泥自身的特性， 当它与普通硅酸盐水泥混合时具有能加快硅酸盐水泥凝结时间，加速强度发挥和缓解水化热的性能。精心挑选高铝水泥的适宜添加量，可以使与硅酸盐水泥的混合物获得满意的水化性能，即获得了高的早期强度，又保留了良好的长期强度。3 1.3.2 早强型高铝水泥的应用高铝水泥的强度发展迅速，24小时内可达到最高强度的
8、80%以上，但长期强度不稳定，特别在湿热环境下强度下降；水化热大，放热量集中，在低温下（-10）也能很好的硬化。高铝水泥主要用于抢建、抢修、抗硫酸侵蚀和冬季施工等特殊要求工程；配制不定型耐火材料及耐热混凝土；配制膨胀水泥和自应力水泥。高铝水泥不宜用于大体积混凝土工程，或采用含可溶性碱的骨料和水。一般不做永久承重结构，当用结构混凝土时，必须以最低强度来设计。在混凝土硬化过程中，若用蒸汽养护，蒸养温度不得超过50。4 第 2 章 早强型高铝水泥的水化及性质类型2.1 早强型高铝水泥的水化过程35 C3AH6 + AH3 (三水铝石)+ H2O35 C3AH6 + AH3(三水铝石) + H2O图2
9、-1高铝水泥的水化硬化过程5高铝水泥的主要矿物为铝酸一钙（CA），次要矿物为二铝酸一钙（CA2），与水反应可用下式表示：高铝水泥在常温下的水化产物CAH10和C2AH8都属于介稳产物，它们在温度超过35情况下会转变成稳定的C3AH6，在这种晶形转变过程中，会引起强度下降，其原因为：(1) CAH10和C2AH8是六角片状晶体，C3AH6为立方晶形晶体，C3AH6的结合力比CAH10和C2AH8差。 (2) 在晶形转变过程中释放出结晶水而使孔隙率增大。 (3) 水化初期或低温下形成的Al(OH)3为胶状体，充填在晶体间起增强的作用。温度提高后铝胶转变为晶体三水铝石（Al2O33H2O）降低了胶体
10、的增强作用。3因此，对单独将高铝水泥用于结构工程，需持慎重态度。但是由于高铝水泥的水化产物不出现游离Ca(OH)2,也不像硅酸盐水泥中存在C2S矿物，因此在作为耐火混凝土的结合剂时，不会发生如硅酸盐水泥在反复加热和冷却的过程中因CaO和Ca(OH)2的反复形成，以及-C2S的多晶转变而使耐火混凝土产生体积不稳定的弊病6。而且高铝水泥具有早强性，在窑炉中施工，可以尽量缩短养护期，即所谓“一天混凝土”，因此高铝水泥被广泛应用于耐火材料行业。 2.2 早强型高铝水泥的水化性质水化热是水泥的基本性质之一，硅酸盐水泥在水化过程中伴随着放热现象。水泥的水化热及水化放热速率在一定程度上可以更细微地描述水泥的
11、水化过程。在实际工程中，硅酸盐水泥的绝对放热量或水化放热速率对于大体积混凝土工程有很大的影响。由于混凝土的导热能力很低，水泥水化放出的热量聚集在混凝土内部长期散发不出来， 使混凝土温度升高，其内部有时可高达50内、外部之间形成了温差与温度应力，导致了混凝土裂缝的产生，形成了结构损伤!对结构承受荷载极其不利。但是对于冬季施工而言，水化热有利于水泥的正常凝结，使其不因环境温度过低而使水化变慢7。又成为一个有利的因素，调节硅酸盐水泥的水化放热量及水化放热速率一般采用掺加混合材料和调凝外加剂的方法。希望可以得到一种能够合理控制硅酸盐水泥水化放热速率的途径和方式。 由于快硬性的C12A7和C4AF的发热
12、量较高。因此高铝水泥的发热量也将因含有该铝酸盐不同而变化。如果在浇注耐火材料中加入过多含有C12A7或C4AF为主成分的高铝水泥，将因集中性发热而使浇注料硬化体中水分激烈蒸发而引起裂纹和表面剥落等。所以，选择水泥的用量和质量是十分重要的，也是因为水化时放热量集中，放热量大，所以适合在冬季施工中使用。第 3 章 早强高铝水泥的生产工艺原理及工艺方法3.1 生产原理把石灰石、铝矾土和少量的助剂按定比例配合，经破碎、磨细、调配成质量均匀的生料，生料在窑内煅烧至部分熔融所得到的以铝酸盐为主要成分的熟料，熟料加适量石膏，有时加适量混合材共同磨细，得到高铝水泥。3.2 主要原料 石灰质原料凡是以CaCO3
13、或者CaO、Ca(OH)2为主要成分的原料都成为石灰质原料。他可以微分天然石灰质原料和人工石灰质原料（即工业废渣）两类。我国石灰质资源丰富，我国的水泥厂广泛采用石灰石生产水泥。石灰石一级品的氧化钙含量为48%54%；二级品为4548%。生产硅酸盐的石灰质原料的质量要求如表3-2所示。表3-2 石灰质原料的质量要求（%）品位CaO MgOR2O SO3燧石、石英石灰石一级品482.51.01.04.0二级品45483.01.01.04.0泥灰岩35453.01.21.04.0 铁质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时，必须根据所缺少的组分，掺假相应的校正原料 铝矾土原料在高铝水泥熟料中，氧化铝含量约占50%，其主要来源于铝矾土。铝矾土的化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO
