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1、上节回顾 1. 1. 注浆成型注浆成型l空心注浆空心注浆和和实心注浆实心注浆两种两种 压力注浆、真空注浆、离心注浆压力注浆、真空注浆、离心注浆 水玻璃、碳酸钠、焦磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、六偏水玻璃、碳酸钠、焦磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、六偏磷酸钠等都符合以上条件。磷酸钠等都符合以上条件。l 常用电解质常用电解质使同样含水量的泥浆变稀使同样含水量的泥浆变稀 2. 2. 可塑成型可塑成型 利用模具或刀具等运动所产生的外力（如压力、剪切、利用模具或刀具等运动所产生的外力（如压力、剪切、挤压等）使可塑泥料产生塑性变形而制成某种形状的制品，挤压等）使可塑泥料产生塑性变形而制成某种形状的制品，称为称为
2、可塑成型可塑成型。1. 低温低温预热阶段（室温段（室温300）2. 氧化分解及晶型氧化分解及晶型转化期（化期（300950）3. 成瓷期（成瓷期（950烧成温度）成温度）4. 高火保温（高火保温（0.52h）5. 冷却期（冷却期（烧成温度至室温）成温度至室温）一、坯体一、坯体烧成过程中的物理化学变化烧成过程中的物理化学变化上节回顾上节回顾二、二、烧成制度烧成制度上节回顾上节回顾 烧成制度烧成制度包括包括温度制度温度制度、气氛制度气氛制度和和压力制度压力制度。 影响产品性能的关键：影响产品性能的关键：T Tt t，atmosphereatmosphere 压力制度压力制度旨在保证窑炉按照要求的温
3、度制度与气氛制度进旨在保证窑炉按照要求的温度制度与气氛制度进 行烧成。行烧成。 温度制度温度制度包括升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度。包括升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度。三、三、烧结温度及烧结温度范围烧结温度及烧结温度范围 低温长烧、高温短烧低温长烧、高温短烧无机非金属材料工学水泥熟料煅烧陈杰材料科学与工程学院水泥生产工艺流程水泥生产工艺流程水泥生产工艺流程水泥生产工艺流程回顾回顾回顾回顾硅酸盐水泥的生产方法简单地可以概括为生料制备、熟料煅烧、和水泥粉磨三个过程。所以，硅酸盐水泥生产过程经常被简称为“两磨一烧”，即：生料制备熟料煅烧水泥粉磨占全部能耗的80%，直接决定水泥的质量和
4、产量工艺流程（一）生料制备过程石灰石 粘土铁粉 其他辅助原料 破碎 破碎 烘干 破碎 烘干 烘干 烘干 配合粉磨均化入生料库生料制备方法方法类型 干法 （水分1%） 1. 分类 湿法（制成料浆，水分3240%） 半干法（制成料球，水分1214%） 2.不同生产方法的区别依据：生料制备方法+入窑生料状态 干法： 生料制备为干法，生料粉状入窑（干法窑） 湿法： 生料制备为湿法，生料浆状入窑（湿法窑） 半干法：生料制备为干法，入窑前生料中添加少量水 份，料球状入窑（立窑、立波尔窑） 不同生产方法优缺点比较1. 湿法：生料易于均化、成分均匀而稳定，熟料质量好、扬尘点少，但热耗高；2.干法：热耗低、电耗
5、高。早期的干法生产因均化效果不好，所以熟料质量较差。近年来随着干法均化技术的提高，水泥质量得到改善，完全可以与湿法熟料相比；3. 半干法：适宜于低水分原料，热效率和空间效 率比较高； （二）熟料煅烧生料入窑干燥脱水预热分解固相反应熟料烧结熟料冷却熟料出窑熟料入库（三）水泥粉磨 熟料 石膏 混合材 破碎 破碎 烘干 配合粉磨均化水泥入库9.1 概述 一、水泥的定义： 水泥：与适量的水调和后既能在空气中硬化又能在水中硬 化，并能胶结其他块状或粉状物料，最终形成具有抵 抗外力能力的凝固体的无机粉状水硬性胶凝材料。 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥二、 按组成分为 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 少熟
6、料或无熟料水泥由由硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料、0 0 5%5%的石灰石或粒化高炉矿渣的石灰石或粒化高炉矿渣和适量的石膏经磨细制成和适量的石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料。的水硬性胶凝材料。三、硅酸盐水泥熟料（p164）1.定义：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，冷却后所得的 以硅酸钙为主要成分的烧结物，即为硅酸盐水泥熟 料，简称熟料 2. 硅酸盐水泥熟料的化学成分化学成分： （1）硅酸盐水泥熟料化学成分 主要成分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3约95% 次要成分：MgO、SO3、TiO2、P2O5、K2O、Na2O等约5% 各氧化物的波动范围为： CaO: 6267% SiO2: 20
7、24% Al2O3: 47% Fe2O3: 2.56.0%3.硅酸盐水泥熟料的矿物组成矿物组成 （1）主要矿物： 硅酸三钙：3CaOSiO2C3S5060% 硅酸二钙：2CaOSiO2C2S20% 铝酸三钙：3CaOAl2O3C3A 铁铝酸四钙：4CaOAl2O3Fe2O3C4AF 称C3S和C2S为硅酸盐矿物，称C3A和C4AF为熔剂性矿物（在水泥熟料煅烧过程中该两矿物于12501280开始熔融转变为液相）。（2）次要矿物： 游离氧化钙（f-CaO）、方镁石（结晶态氧化镁）、含碱矿物、硫酸盐以及玻璃体等。（3）熟料矿物的波动范围及特征C3S和C2S的合计含量： 75%，C3A和C4AF的合计
8、含量： 22%。9.2 9.2 9.2 9.2 硅酸盐水泥熟料的煅烧硅酸盐水泥熟料的煅烧硅酸盐水泥熟料的煅烧硅酸盐水泥熟料的煅烧 （p177p177p177p177）水泥的产量、质量、燃料水泥的产量、质量、燃料与衬料的消耗以及窑的安与衬料的消耗以及窑的安全运转。全运转。熟料的煅烧过程熟料的煅烧过程生料在煅烧过程中的生料在煅烧过程中的生料在煅烧过程中的生料在煅烧过程中的物理化学变化物理化学变化物理化学变化物理化学变化 ：vv 干燥与脱水干燥与脱水干燥与脱水干燥与脱水vv 碳酸盐分解碳酸盐分解碳酸盐分解碳酸盐分解vv 固相反应固相反应固相反应固相反应vv 熟料的烧结熟料的烧结熟料的烧结熟料的烧结v
9、v 冷却冷却冷却冷却（1）干燥与脱水（）干燥与脱水（100500） 干燥干燥干燥干燥即物料中自由水的蒸发。即物料中自由水的蒸发。即物料中自由水的蒸发。即物料中自由水的蒸发。 100-150100-150，热热耗极大。耗极大。耗极大。耗极大。脱水脱水脱水脱水是粘土矿物分解放出化合水。是粘土矿物分解放出化合水。是粘土矿物分解放出化合水。是粘土矿物分解放出化合水。 高岭石脱水后的产物为无定形物质，脱水后具有的活性高岭石脱水后的产物为无定形物质，脱水后具有的活性较高。如果提高脱水过程的温度梯度，在急烧时，有利于熟料较高。如果提高脱水过程的温度梯度，在急烧时，有利于熟料的形成。的形成。每公斤水蒸发耗热每
10、公斤水蒸发耗热每公斤水蒸发耗热每公斤水蒸发耗热2257kJ,2257kJ,占湿法生产总耗热的占湿法生产总耗热的占湿法生产总耗热的占湿法生产总耗热的35%35%。 入窑生料中的水分入窑生料中的水分 干法窑干法窑 （水分（水分 2065 T 2065 不一致熔融为不一致熔融为不一致熔融为不一致熔融为CaOCaO与液相与液相与液相与液相 T=20651250 T=20651250内稳定；内稳定；内稳定；内稳定； T T 1250 C 1250 C3 3S CS C2 2S+CaOS+CaO （反应慢，常温下（反应慢，常温下（反应慢，常温下（反应慢，常温下C C3 3S S呈介稳状态）呈介稳状态）呈介
11、稳状态）呈介稳状态）急冷能防止或减少急冷能防止或减少急冷能防止或减少急冷能防止或减少MgOMgO的的的的 破坏作用破坏作用破坏作用破坏作用当熟料慢冷时，当熟料慢冷时，当熟料慢冷时，当熟料慢冷时，MgOMgO结晶成方镁石。结晶成方镁石。结晶成方镁石。结晶成方镁石。 方镁石：方镁石：方镁石：方镁石：游离状态的游离状态的游离状态的游离状态的MgOMgO晶体，是熟料中氧化镁的一部分。晶体，是熟料中氧化镁的一部分。晶体，是熟料中氧化镁的一部分。晶体，是熟料中氧化镁的一部分。性能：性能：性能：性能：水化很慢，水化时，固体水化很慢，水化时，固体水化很慢，水化时，固体水化很慢，水化时，固体体积膨胀体积膨胀体积
12、膨胀体积膨胀148%148%，引起水泥引起水泥引起水泥引起水泥 的安定性不良。的安定性不良。的安定性不良。的安定性不良。 当熟料急冷时当熟料急冷时当熟料急冷时当熟料急冷时MgOMgO凝结于玻璃体中，或者即使结晶，凝结于玻璃体中，或者即使结晶，凝结于玻璃体中，或者即使结晶，凝结于玻璃体中，或者即使结晶，晶体也非常细小，其水化速度与其他组成大致相等，这样晶体也非常细小，其水化速度与其他组成大致相等，这样晶体也非常细小，其水化速度与其他组成大致相等，这样晶体也非常细小，其水化速度与其他组成大致相等，这样制件就不会胀裂。制件就不会胀裂。制件就不会胀裂。制件就不会胀裂。急冷使熟料中急冷使熟料中急冷使熟料
13、中急冷使熟料中C C3 3A A结晶体减少结晶体减少结晶体减少结晶体减少 急冷时急冷时急冷时急冷时C C3 3A A来不及结晶出来，而存在玻璃体中，或结晶来不及结晶出来，而存在玻璃体中，或结晶来不及结晶出来，而存在玻璃体中，或结晶来不及结晶出来，而存在玻璃体中，或结晶很少。结晶型的很少。结晶型的很少。结晶型的很少。结晶型的C C3 3A A水化后易使水泥浆快凝，而非结晶的水化后易使水泥浆快凝，而非结晶的水化后易使水泥浆快凝，而非结晶的水化后易使水泥浆快凝，而非结晶的C C3 3A A水化后不会使水泥浆快凝。因此急冷的熟料加水后不会快凝，水化后不会使水泥浆快凝。因此急冷的熟料加水后不会快凝，水化
14、后不会使水泥浆快凝。因此急冷的熟料加水后不会快凝，水化后不会使水泥浆快凝。因此急冷的熟料加水后不会快凝，容易掌握其凝结时间。容易掌握其凝结时间。容易掌握其凝结时间。容易掌握其凝结时间。急冷熟料易磨性提高急冷熟料易磨性提高急冷熟料易磨性提高急冷熟料易磨性提高 由于急冷，熟料内部产生内应力，因此使得由于急冷，熟料内部产生内应力，因此使得由于急冷，熟料内部产生内应力，因此使得由于急冷，熟料内部产生内应力，因此使得易磨性提高。易磨性提高。易磨性提高。易磨性提高。 硅酸盐水泥熟料的煅烧 二、水泥工业的发展概况 (一一)水泥工业水泥工业发展史展史1、第一次产业革命时期： （1824年）硅酸盐水泥问世，用间
15、歇式的土立窑烧制熟料。 2、1877年：水泥的回转窑烧制技术获得专利。出现单筒冷却机、立式磨、单仓钢球磨 3、19世纪末20世纪初：机立窑（1910年）、立波尔窑（1928年）相继诞生。 4、20世纪50年代初：悬浮预热器窑出现，1950年全世界水泥年产量达1.33亿吨。水泥工业的发展概况（续） 5、60年代初：以电子计算机为代表的新技术在水泥工业中开始得到应用。 6、70年代初：（1971年）日本在引进西德悬浮预热器技术的基础上开发出窑外分解技术，使水泥产量翻翻增长。 7、70年代中后期：带悬浮预热器的窑外分解窑在全世界范围内推广应用。生产过程采用计算机集中或分散控制。1980年世界水泥产量
16、达8.7亿吨。2003年世界水泥产量14亿吨。（二）水泥工业的整个发展过程可用下列框图表示土立窑机立窑、回转窑立波尔窑悬浮预热器窑预分解窑（预热器窑外分解炉）预分解窑计算机自动控制三 、中国水泥工业的发展(一）发展概述 1.1889年中国第一个水泥厂建于河北唐山，名为启新洋灰公司（今启新水泥厂前身）。随后陆续建立大连、上海、广州、中国（南京）等水泥厂。1952年到1980年28年间水泥总产为5100万吨。1981年一年年产量就达9700万吨。2.50年代中期：湿法回转窑和立波尔窑成套设备试制。3.50年代后期到60年代：预热器窑试验。4.70年代：预分解窑开发。中国水泥工业的发展（续） 5.7
17、0年 代 末 ： （ 78年 起 ） 陆 续 引 进 日 产20004000吨熟料的预分解生产线。自行设计制造日产700吨和2000吨的预分解生产线。80年代末新型干法生产线占大中型水泥厂生产能力的1/4。90、91、92、93年水泥年产量分别为2.02、2.05、2.40、2.97亿吨。96年水泥年产量超过4亿吨。20002002年6.0、6.6、7.3吨，2004年已经超过8亿吨。目前单条水泥生产线规模为日产6000吨。中国水泥工业的发展（续） 6 6、水泥品种多达60余种，能满足国民经济建设需要。 7 7、基础理论研究取得较好成绩，某些方面处于前沿。（二）主要存在问题 1、人均产量远远低
18、于世界先进水平。 2、水泥厂设备存旧、技术落后。 3、小水泥占相当大部分 4、大水泥中湿法占一半以上。 5、环境污染严重、水泥质量不够稳定。 6 、中小水泥厂多、规模化集团集化 大企业少（三）今后水泥工业的中心课题能源、能源、资源、资源、环境保护环境保护循环经济可持续发展以以以以悬浮预热悬浮预热悬浮预热悬浮预热和和和和窑外分解技术窑外分解技术窑外分解技术窑外分解技术为核心，把现代科学技术为核心，把现代科学技术为核心，把现代科学技术为核心，把现代科学技术和工业生产成果，广泛用于水泥生产全过程，使水泥生产和工业生产成果，广泛用于水泥生产全过程，使水泥生产和工业生产成果，广泛用于水泥生产全过程，使水
19、泥生产和工业生产成果，广泛用于水泥生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化为特征的现代水泥生产方法，并具有现代化的水泥生产新为特征的现代水泥生产方法，并具有现代化的水泥生产新为特征的现代水泥生产方法，并具有现代化的水泥生产新为特征的现代水泥生产方法，并具有现代化的水泥生产新技术和与之相适应的现代管理方法。技术和与之相适应的现代管理方法。技术和与之相适应的现代管理方法。技术和与之相适应的现代管理方法。新型干法水泥生产新型干法水泥生产预分解窑工艺流程预分解窑工艺流程关键技术装备关键技术装备旋风旋风筒筒连接连接管管道道分解分解炉炉回转回转窑窑冷却冷却机机预预 热热分解分解烧成烧成冷却冷却分解炉分解炉窑外分解技术窑外分解技术在悬浮预热器与回转窑之间增加一在悬浮预热器与回转窑之间增加一个新热源个新热源分解炉，将生料中碳分解炉，将生料中碳酸钙分解过程提到窑外进行，加快酸钙分解过程提到窑外进行，加快其分解提高其分解率，如要分解率其分解提高其分解率，如要分解率课题高到课题高到85%-90%篦式冷却机
