硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝與發(fā)展進(jìn)展

1、12目錄目錄水泥生產(chǎn)原料及配料水泥生產(chǎn)原料及配料 石灰石原料石灰石原料 黏土質(zhì)原料黏土質(zhì)原料 校正原料校正原料硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程程 破碎及預(yù)均化破碎及預(yù)均化 生料均化生料均化 預(yù)熱分解預(yù)熱分解 水泥粉磨水泥粉磨 今后的發(fā)展趨勢今后的發(fā)展趨勢 提高早期強(qiáng)度不再主要依提高早期強(qiáng)度不再主要依靠提高靠提高C3S含量含量 水泥無需磨得更細(xì)水泥無需磨得更細(xì) 生產(chǎn)高活性貝利特水泥生產(chǎn)高活性貝利特水泥 微粉改性與開發(fā)高效減水微粉改性與開發(fā)高效減水劑劑 34硅酸鹽水泥定義定義：根據(jù)硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥規(guī)定，凡有硅酸鹽水泥熟料、0%5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性凝

2、膠材料，稱為硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥。組成材料組成材料：硅酸鹽水泥熟料：主要由含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按適當(dāng)比例磨成細(xì)粉燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要礦質(zhì)成分的水硬性凝膠物質(zhì)。石膏：天然石膏（符合相關(guān)規(guī)定和要求石膏或混合石膏）；工業(yè)副產(chǎn)石膏（以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)物，使用前應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)證明對水泥性能無害）?；钚曰旌喜牧希悍蠂鴺?biāo)要求的粒化高爐礦渣、?；郀t礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料。非活性材料：活性指標(biāo)低于相關(guān)國標(biāo)要求的?；郀t礦渣、?；郀t礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料；石灰石和沙巖，其中石灰石中的三氧化二鋁含量應(yīng)不大于2.5%。窯灰，助磨劑，其中助磨劑的添

3、加量不大于水泥質(zhì)量的0.5%，且要符合規(guī)定。5黏土質(zhì)原料黏土質(zhì)原料 黏土質(zhì)原料黏土質(zhì)原料 黏土質(zhì)原料主要提供水泥熟料中的 、 、及少量的 。天然黏土質(zhì)原料有黃土、黏土、頁巖、粉砂巖及河泥等。其中黃土和黏土用得最多。此外，還有粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢渣。黏土質(zhì)為細(xì)分散的沉積巖，由不同礦物組成，如高嶺土、蒙脫石、水云母及其它水化鋁硅酸鹽。6石灰石原料 石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料是指以碳酸鈣為主要成分的石灰石、泥灰?guī)r、白堊和貝殼等。石灰石是水泥生產(chǎn)的主要原料，每生產(chǎn)一噸熟料大約需要1.3噸石灰石，生料中80%以上是石灰石。7校正原料 當(dāng)石灰質(zhì)原料和黏土質(zhì)原料配合所得生料成分不能滿足配料方案要求時(shí)（有的 含量

4、不足，有的 和 含量不足）必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料校正原料（1）硅質(zhì)校正原料 含 80%以上（2）鋁質(zhì)校正原料 含 30%以上 （3）鐵質(zhì)校正原料 含 50%以上 8 水泥是幾種熟料礦物的混合物，他們的組成決定了水泥的性質(zhì)。改變熟料礦物成分間的比例時(shí)，水泥的性質(zhì)及發(fā)生相應(yīng)的變化。如：減少水泥中硅酸三鈣和鋁酸三鈣的含量，提高硅酸二鈣的含量，可治的水泥水化熱較低的大壩水泥，適當(dāng)提高熟料中硅酸三鈣的含量，可以制得高強(qiáng)快硬水泥。9在水泥的各種礦質(zhì)成分中，鋁酸三鈣的水化速度最快，水化熱最大，產(chǎn)生的熱量大而集中，且主要在早期放出，其水化反應(yīng)對水泥的凝結(jié)起主導(dǎo)作用；鐵鋁酸四鈣的水化速度也較快

5、，次于鋁酸三鈣，水化熱中等；硅酸三鈣的水化速度較快，水化熱較大且主要在早期放出，能促進(jìn)水泥早期凝結(jié)硬化，其早期后期強(qiáng)度均較高，同時(shí)含量最高；硅酸二鈣的水化速度最慢，水化熱也最低且主要在后期放出，因此它不影響水泥的凝結(jié)，但對水泥后期的凝結(jié)硬化其主要作用。10 石膏摻量 水泥粉磨時(shí)摻入適量石膏，可調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)硬化速度。若不摻石膏或摻量不足時(shí)，水泥會(huì)發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。這是由于鋁酸三鈣在溶液中電離出鋁離子，它與硅酸鈣凝膠的電荷相反，促使膠體凝聚。加入石膏后，石膏與水化鋁酸鈣作用生成鈣礬石，鈣礬石難溶于水，沉淀在水泥顆粒表面形成保護(hù)膜，降低了溶液中鋁離子濃度，并阻礙了鋁酸三鈣的水化，延緩了水泥的凝結(jié)。如果

6、石膏摻量過多，會(huì)在后期引起水泥石的膨脹而開裂破壞。因此石膏的摻量過多過少對水泥的凝結(jié)都不利。11“兩磨一燒”12硅酸鹽水泥生產(chǎn)時(shí)首先將幾種原硅酸鹽水泥生產(chǎn)時(shí)首先將幾種原料粉碎后，按配合比混合在磨料粉碎后，按配合比混合在磨機(jī)中磨細(xì)成機(jī)中磨細(xì)成 具有適當(dāng)化學(xué)成具有適當(dāng)化學(xué)成分的生料，再將生料在水泥窖分的生料，再將生料在水泥窖(回轉(zhuǎn)窖或立窖）中經(jīng)過回轉(zhuǎn)窖或立窖）中經(jīng)過1450攝氏度的高溫煅燒至部分熔融，攝氏度的高溫煅燒至部分熔融，冷卻后得到灰黑色圓粒狀物為冷卻后得到灰黑色圓粒狀物為硅酸鹽水泥熟料，熟料與適量硅酸鹽水泥熟料，熟料與適量石膏共同磨細(xì)至一定細(xì)度，即石膏共同磨細(xì)至一定細(xì)度，即為為P.I型硅酸

7、鹽水泥。型硅酸鹽水泥。13具體過程 破碎及預(yù)勻化 余勻原料化 生料勻化 預(yù)熱勻化 水泥粉磨14破碎及預(yù)均化破碎及預(yù)均化破碎 水泥生產(chǎn)過程中，大部分原料要進(jìn)行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。 破碎過程要比粉磨過程經(jīng)濟(jì)而方便，合理選用破碎設(shè)備和和粉磨設(shè)備非常重要。在物料進(jìn)入粉磨設(shè)備之前，盡可能將大塊物料破碎至細(xì)小、均勻的粒度，以減輕粉磨設(shè)備的負(fù)荷，提高黂機(jī)的產(chǎn)量。物料破碎后，可減少在運(yùn)輸和貯存過程中不同粒度物料的分離

8、現(xiàn)象，有得于制得成分均勻的生料，提高配料的準(zhǔn)確性。15預(yù)均原料化預(yù)均原料化 預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過程中，運(yùn)用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場同時(shí)具備貯存與均化的功能。 水泥生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據(jù)統(tǒng)計(jì)，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動(dòng)力約占全廠動(dòng)力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作，控制作業(yè)制度，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。16生料均化生料均化 新型干法水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟

9、料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關(guān)作用。17預(yù)熱分解預(yù)熱分解把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成，代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，達(dá)到縮短回窯長度，同時(shí)使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行，使生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合，增大了氣料接觸面積，傳熱速度快，熱交換效率高，達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。18水泥粉磨水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在于將水泥熟料（及膠凝劑、性能調(diào)節(jié)材料等）粉磨至適宜的粒度（以細(xì)度、比表面積等表示），形成一定的顆粒級(jí)配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿

10、體凝結(jié)、硬化要求。19硅酸鹽水泥的特點(diǎn) 如何改善硅酸鹽水泥耐腐蝕差、耐熱性差的缺點(diǎn)呢？凝結(jié)硬化快，強(qiáng)度高抗凍性好耐磨性好堿度高，抗碳化能力強(qiáng)水化熱大耐腐蝕差耐熱性差20耐腐蝕性差耐腐蝕性差原因原因：硅酸鹽 水泥石的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣較多，結(jié)構(gòu)上含較多的空隙，耐軟水及耐化學(xué)腐蝕能力差改善方法改善方法：合理選擇水泥品種；提高混凝土的密實(shí)度；在其表面做保護(hù)層。耐熱性差耐熱性差原因原因：硅酸鹽水泥石的氫氧化鈣及水化產(chǎn)物在250300.時(shí)會(huì)產(chǎn)生脫水，強(qiáng)度開始下降，當(dāng)溫度達(dá)到7001000時(shí)，水化產(chǎn)物分解，水泥石 結(jié)構(gòu)幾乎破壞。改善方法改善方法：加入礦渣摻和料，因?yàn)榈V渣及摻和料中的活性SIO2和AL2O

11、3與CAO反應(yīng)生成具有較強(qiáng)耐熱性的無水硅酸鈣和無水鋁酸鈣，使混凝土具有一定的耐熱性。21 今后的發(fā)展趨勢今后的發(fā)展趨勢 硅酸鹽水泥總的發(fā)展趨勢自然是向高強(qiáng)度和多摻加混合材的方向發(fā)展 22提高早期強(qiáng)度不再主要依靠提高提高早期強(qiáng)度不再主要依靠提高C3S含量含量 燒高C3S含量的熟料勢必增大能耗，因此有學(xué)者提出，熟料中C3S和C3A在現(xiàn)有高含量的基礎(chǔ)上可以適當(dāng)降低，今后提高早期強(qiáng)度不必主要依靠提高C3S，可以通過其它措施達(dá)到目的。23生產(chǎn)高活性貝利特水泥生產(chǎn)高活性貝利特水泥 國外自80年代初就有人研究通過離子活化、提高升溫和冷卻速度等方法生產(chǎn)高活性貝利特水泥。這種水泥煅燒溫度低，有利節(jié)能和環(huán)保，水泥

12、中鋁酸鹽和鐵酸鹽礦物含量都在正常范圍內(nèi)，不影響提高混凝土耐久性。但由于技術(shù)和設(shè)備條件所限沒有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。近幾年日本等國生產(chǎn)一些高C2S含量的水泥，今后有望在提高貝利特水泥活性方面取得更大進(jìn)展，成為一種通用的大宗膠凝材料。 24 水泥無需磨得更細(xì)水泥無需磨得更細(xì) 現(xiàn)在國外的水泥已經(jīng)夠細(xì)了，再提高細(xì)度又會(huì)加大能耗、鋼耗，多使用助磨劑和減水劑，對混凝土耐久性不利。今后提高水泥早期強(qiáng)度不一定要走細(xì)磨道路，可以通過調(diào)整水泥顆粒分布達(dá)到最佳堆積密度，適當(dāng)加入高效分散劑降低水膠比，使?jié){體中水泥顆?？康酶o密，同樣可以配制出高早期強(qiáng)度和高密實(shí)性的混凝土。 25微粉改性與開發(fā)高效減水劑微粉改性與開發(fā)高效減水劑 微粉改性在配制高性能混凝土方面取得很大成功，在水泥改性方面將發(fā)揮作用，用少量高度磨細(xì)的活性或惰性混合材不僅可以提高水泥強(qiáng)度，還可以改善和易性、凝結(jié)硬化特性、抗蝕性等物理性能，這方面的研究與開發(fā)還處于起步階段。微粉改性要與高效減水劑相配合。加入細(xì)粉會(huì)加劇結(jié)團(tuán)，降低砂漿和易性，減水劑多加對混凝土耐久性不利，所以必須開發(fā)高效的與水泥相容性要求不嚴(yán)的外加劑與微粉改性相配合，這方面還大有潛力可挖，將能獲得許多具有獨(dú)特性能的水泥。 26微粉改性與開發(fā)高效減水劑微粉改性與開發(fā)高效減水劑 另外還有一些新