水泥中控操作培訓(xùn)講義

1、水泥中控操作培訓(xùn)講義緒 言w 水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一，使用廣、用量大、 素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。生產(chǎn)水泥雖需要較多的能源，但水泥與砂、石等材料的混泥土是一種低能耗新型建筑材料。例如，在相同荷載的條件下，混泥土柱的耗能量?jī)H為鋼柱的1/5-1/6,磚柱的1/4。根據(jù)預(yù)測(cè)，在未來(lái)的幾十年內(nèi)，水泥依舊是主要建筑材料。水泥具有較好的可塑性，與砂、石等膠合后的混和物具有較好的和易性，可澆注成多種形狀及尺寸的構(gòu)件，以滿足設(shè)計(jì)上的不同要求；水泥的適應(yīng)性較強(qiáng)，適用于海上、地下、深水、嚴(yán)寒、干熱、腐蝕、輻射等多種條件下；水泥還可與多種有機(jī)、無(wú)機(jī)材料制成多種用途的水泥復(fù)合材料；水泥耐久性較好，維修工作量

2、小，不易生銹、耐腐朽。目前，水泥已廣泛用于建筑、水利、道路、國(guó)防等工程中。近年來(lái)，宇航、信息及其它新興工業(yè)中對(duì)各種具有特種性能的水泥復(fù)合材料的需求也越來(lái)越大。因此，水泥工業(yè)在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著十分重要的作用。在目前甚至未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，水泥仍將是人類社會(huì)的主要的建筑材料。水泥基礎(chǔ)知識(shí)w 第一節(jié) 基本概念w 一、膠凝材料 在物理化學(xué)作用下，能從漿體變成堅(jiān)固的石狀體，并能膠結(jié)其它物料而有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。它分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類。無(wú)機(jī)膠凝材料又按照硬化條件，又可分為水硬性和非水硬性兩種。水硬性膠凝材料指在拌水后既能在空氣中又能在水中硬化的材料，如水泥。非水硬性膠凝材料不能在水中硬

3、化，而只能在空氣中硬化，故稱為氣硬性膠凝材料，如石灰、石膏等。w 二、水泥 廣義上說(shuō)，水泥泛指一切能夠硬化的無(wú)機(jī)膠凝材料；而狹義的水泥則專指現(xiàn)代水泥，即具有水硬性的膠凝材料。w 三、水泥的品種和分類w 對(duì)水泥的分類通常有兩種方法：一是按用途及性能分類，二是按其主要水硬性物質(zhì)名稱分類。w 1、按水泥用途分為：通用水泥、專用水泥、特性水泥三大類。w 通用水泥：是指適用于大多數(shù)工業(yè)、民用建筑工程的硅酸鹽系列品種水泥。主要有硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥以及復(fù)合硅酸鹽水泥。w 專用水泥:是指有專門用途的水泥，如油井水泥、中熱硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥

4、等。w 特性水泥：是指某種性能較突出的一類水泥。 如快硬水泥系列、膨脹水泥系列、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥等。w 專用特種水泥包括：快硬高強(qiáng)水泥、膨脹水泥、自應(yīng)力水泥、水工水泥、油井水泥、裝飾水泥、砌筑水泥、低堿水泥、道路水泥等種類。w 2、按其主要水硬性物質(zhì)名稱分為:硅酸鹽水泥系列、硫鋁酸鹽水泥系列、鋁酸鹽水泥系列、鐵鋁酸鹽水泥系列、氟鋁酸鹽水泥系列、其他系列六大類。 四、硅酸鹽水泥w （一）通用硅酸鹽水泥w 1、 硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、0%5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥，分P.I和P.II,即國(guó)外通稱的波特蘭水泥。w 2、普通硅酸鹽水泥

5、：由硅酸鹽水泥熟料、6%15%混合材料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱普通水泥）,代號(hào)：P.O。w 3、礦渣硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、?；郀t礦渣和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料, 稱為 礦渣硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.S。w  4、 粉煤灰硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水 泥熟料、粉煤灰和適量石膏磨細(xì)制成的 水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.F。w 5、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.P。w 6、復(fù)合硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、

6、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱復(fù)合水泥），代號(hào)P.C (二)六大類硅酸鹽水泥中主要混合材摻量如下： w 1、硅酸鹽水泥類，石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏，摻量為：0-5%w 2、普通硅酸鹽水泥類，混合材料摻量為：6-15%w 3、礦渣硅酸鹽水泥類，?；郀t礦渣摻量為：20-70%w 4、粉煤灰硅酸鹽水泥類，粉煤灰摻量為：20-40%w 5、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥類，火山灰質(zhì)混合材料摻量為：20-50%w 6、復(fù)合硅酸鹽水泥類，混合材料摻量為：15-50%（三）專用和特種硅酸鹽水泥 w 1、低熱礦渣硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料、加入

7、適量石膏磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。2、快硬硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成早強(qiáng)度高的以3天抗壓強(qiáng)度表示標(biāo)號(hào)的水泥。3、 抗硫酸鹽硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏磨細(xì)制成的抗硫酸鹽腐蝕性能良好的水泥。4、白色硅酸鹽水泥：由氧化鐵含量少的硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成的白色水泥。w   5、道路硅酸鹽水泥：由道路硅酸鹽水泥熟料，0%10%活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為道路硅酸鹽水泥，（簡(jiǎn)稱道路水泥）。6、砌筑水泥：由活性混合材料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成主要用于砌筑砂漿的低標(biāo)號(hào)水泥。w 7、油井

8、水泥：由適當(dāng)?shù)V物組成的硅酸鹽水泥熟料、適量石膏和混合材料等磨細(xì)制成的適用于一定井溫條件下油、氣井固井工程用的水泥。 8、石膏礦渣水泥：以?；郀t礦渣為主要組分材料，加入適量石膏、硅酸鹽水泥熟料或石灰磨細(xì)制成的水泥。 第二節(jié) 硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo) w 一、制造水泥的組分材料 w 1、硅酸鹽水泥熟料：凡適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物稱為硅酸鹽水泥熟料（簡(jiǎn)稱熟料）。w 2、石膏：包括天然石膏和工業(yè)副產(chǎn)石膏、質(zhì)量必須符合標(biāo)準(zhǔn)。w 3、活性混合材：系指具有火山灰性或潛在水硬性的混合材料。如高爐礦渣、火山灰和粉煤灰。w 制造水泥的組分材料 w 4、非活性混合材：系指活性指標(biāo)不符合

9、標(biāo)準(zhǔn)要求的潛在水硬性或火山灰的水泥混合材料，以及砂巖和石灰石。w 5、窯灰：從水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收集下的粉塵。w 6、助磨劑：水泥粉磨時(shí)允許加入起助磨作用而不損害水泥性能的助磨劑。其加入量不得超過(guò)水泥質(zhì)量的1%。 二、硅酸鹽水泥的標(biāo)號(hào) w 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中把硅酸鹽水泥的標(biāo)號(hào)設(shè)置為325、325R；425、425R；525、525R；625、625R；725、725R幾等。標(biāo)號(hào)是根據(jù)水泥28D抗壓強(qiáng)值確定的。三、硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)（品質(zhì)指標(biāo)） w 1、化學(xué)指標(biāo)：是保證水泥質(zhì)量和性能的重要依據(jù)w （1）氧化鎂含量：在水泥熟料中，常含有少量與其他礦物結(jié)合的游離氧化鎂，它是高溫時(shí)形成的方鎂石，它水化為氫

10、氧化鎂的速度很慢，常在水泥硬化以后才開(kāi)始水化，在水化時(shí)產(chǎn)生體積膨脹，可導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫甚至破壞，因此，它是引起水泥安定性不良的原因之一。w 因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB175-1999）規(guī)定，水泥中氧化鎂的含量不得超過(guò)5%。如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量允許放寬到6%。w （2）三氧化硫含量：水泥中的S03主要是在生產(chǎn)時(shí)為調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間加入石膏而帶來(lái)的，也可能是煅燒熟料時(shí)加入石膏礦化劑而帶入熟料的。適量石膏雖能改善水泥性能（如提高水泥強(qiáng)度、降低收縮性、改善抗凍耐蝕和抗?jié)B性等），但石膏超過(guò)一定含量后，水泥性能會(huì)變差，甚至引起硬化水泥石膨脹，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。因此水泥中S03的含量必須

11、加以限制。w 現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥中S03的含量不得超過(guò)3.5%。w （3）燒失量：水泥煅燒不佳或受潮后，均會(huì)導(dǎo)致燒失量增加。燒失量測(cè)定是以水泥試樣在950-1000下灼燒15-20min，冷至室溫稱量。如此反復(fù)灼燒直至恒重，按下式計(jì)算燒失量：X（mo-m1）/mo×100w 式中：X燒失量%w mo灼燒前試樣質(zhì)量gw m1灼燒后試樣質(zhì)量gw 普通水泥、礦渣水泥中的燒失量，回轉(zhuǎn)窯廠不得大于5%，立窯大不得大于7%。硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)（品質(zhì)指標(biāo)）w 2、物理指標(biāo)w （1）細(xì)度：水泥細(xì)度是表示水泥磨細(xì)后的程度或水泥分散度的指標(biāo)。它對(duì)水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放熱速率及強(qiáng)

12、度都有影響。水泥細(xì)度可用篩析法和比表面積法表示。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥，在0.08mm方孔篩上篩余量不得超過(guò)10%；硅酸鹽水泥細(xì)度不少于3002/g。 w （2）凝結(jié)時(shí)間：是指水泥從加水開(kāi)始，到水泥漿失去可塑性所需的時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。w 初凝時(shí)間是從水泥加水開(kāi)始到水泥漿失去可塑性所需的時(shí)間；終凝時(shí)間是從水泥加水開(kāi)始到水泥漿完全失去塑性的時(shí)間。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀來(lái)測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45分鐘，終凝時(shí)間不得遲于390分鐘（6.5小時(shí)）；普通硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45分鐘，終凝時(shí)間不得遲于10小時(shí)。w （3

13、）安定性：安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中體積變化的均勻性。w 水泥與水拌制成的水泥漿體，在凝結(jié)硬化過(guò)程中，一般都會(huì)發(fā)生體積變化。如果這種體積變化是在凝結(jié)硬化過(guò)程中，則對(duì)建筑的質(zhì)量并沒(méi)有什么影響。但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石內(nèi)部產(chǎn)了劇烈的、不均勻的體積變化時(shí)，在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生破壞應(yīng)力，導(dǎo)致建設(shè)物強(qiáng)度降低，甚至?xí)鸾ㄖ镩_(kāi)裂，崩塌等嚴(yán)重事故。w 水泥體積安定性不良的原因在于：水泥熟料中游離Cao、MgO含量過(guò)多或摻入的石膏含量過(guò)多。熟料中的游離CaO、MgO經(jīng)過(guò)高溫煅燒后均呈“過(guò)燒”狀態(tài)，水化十分緩慢。在水泥已經(jīng)硬化后才進(jìn)行水化，體積膨脹，引起不均勻的體積變化，使

14、水泥石開(kāi)裂。石膏含量過(guò)多時(shí)，在水泥硬化后，它還會(huì)與固體的水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成高硫型水化硫鋁酸鈣，體積約增大1.5倍，引起水泥石開(kāi)裂。 w 安定性的檢驗(yàn)方法：w 沸煮法：（不常用）主要用來(lái)檢驗(yàn)由游離CaO引起的體積變化。w 試餅法。w 雷氏法：用雷氏夾測(cè)定，試件兩指針尖端距離增加的平均值5mm時(shí)，安定性合格。w 壓蒸法：主要用來(lái)檢驗(yàn)由游離MgO引起的體積變化。w （4）強(qiáng)度：強(qiáng)度是水泥技術(shù)中最基本的指標(biāo)，它直接反映了水泥的質(zhì)量水平和使用價(jià)值。國(guó)際上都采用砂漿法作為水泥強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法。我國(guó)亦采用水泥膠砂來(lái)評(píng)定水泥強(qiáng)度。w 我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（GB177-1999）規(guī)定，以13的水泥和ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，按

15、規(guī)定的水灰比0.50，用標(biāo)準(zhǔn)制作方法制成4cm×4cm×16cm的標(biāo)準(zhǔn)試件。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，達(dá)到規(guī)定齡期（3d、28d）時(shí)，測(cè)定其抗折和抗壓強(qiáng)度，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低強(qiáng)度值來(lái)評(píng)定其所屬的強(qiáng)度等級(jí)。w 為提高水泥的早期強(qiáng)度，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將水泥分為普通型和早強(qiáng)型（R）。早強(qiáng)型水泥的3d抗壓強(qiáng)度較同強(qiáng)度等級(jí)的普通型強(qiáng)度提高10-24%，可達(dá)28d抗壓強(qiáng)度的50%。道路水泥多用早強(qiáng)水泥。w 需要強(qiáng)調(diào)的是，我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡是氧化鎂、三氧化硫、初凝時(shí)間、安定性中的任何一項(xiàng)指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，均為廢品。w 凡細(xì)度、終凝時(shí)間、不溶物和燒失量中的任何一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，或混合材

16、摻加量超過(guò)最大限量，或強(qiáng)度低于等級(jí)規(guī)定的指標(biāo)時(shí)稱為不合格產(chǎn)品。廢品水泥在工程中嚴(yán)禁使用。第二章 硅酸鹽水泥熟料的組成第三節(jié) 硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分w 水泥的質(zhì)量主要決定熟料的質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)的熟料應(yīng)該具有合適的礦物組成和巖相結(jié)構(gòu)。因此控制熟料的化學(xué)成分，是水泥生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)之一。一、熟料的化學(xué)組成w 硅酸鹽水泥熟料的主要化學(xué)組成為氧化鈣（CaO），一般范圍為62-67%；二氧化硅（SiO2），一般范圍為20-24%；三氧化二鋁（Al2O3）一般范圍為4-7%；三氧化二鐵（Fe2O3），一般范圍為2.5-6%。這四種氧化物組成通常在熟料中占95%以上，同時(shí)含有5%以下的少數(shù)氧化物，如氧化鎂（MgO）

17、、硫酐（SO3）、氧化鈦（TiO2）、氧化磷（P2O5）以及堿（k20、Na20） 等。 w 這四種氧化物構(gòu)成水泥熟料的最主要的化學(xué)成分。它們?cè)谒嗍炝仙a(chǎn)中是按一定含量和一定比例進(jìn)行配比生產(chǎn)的。配比不恰當(dāng)，都會(huì)直接影響到熟料的質(zhì)量進(jìn)而影響到水泥的質(zhì)量。如熟料中若CaO含量過(guò)高，則CaO不能充分與硅酸性氧化物化合，部分呈現(xiàn)游離狀態(tài)存在于熟料中，成“死燒狀態(tài)”。這種“死燒狀態(tài)”的氧化鈣，其水化作用非常緩慢，常發(fā)生在水泥凝結(jié)硬化過(guò)程之后的水泥石中，致使水泥石膨脹變形、破裂。如氧化鋁和氧化鐵，它們是熟料燒成過(guò)程中產(chǎn)生液相的主要氧化物，如果它們的含量過(guò)高，則產(chǎn)生的液相量過(guò)多，使物料易結(jié)大塊而影響操作；

18、如果含量過(guò)低，則產(chǎn)生液相量過(guò)少，使燒成困難，熟料易于“粉化”。所以在熟料生產(chǎn)中化驗(yàn)人員要對(duì)原料進(jìn)行認(rèn)真分析計(jì)算，作出科學(xué)合理的配料方案，指導(dǎo)熟料生產(chǎn)。第四節(jié) 熟料的礦物組成w 一、熟料中的主要礦物w 原料中CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，這四種氧化物， 經(jīng)過(guò)高溫煅燒后發(fā)生化合反應(yīng)：w 硅酸鹽礦物（CaO、SiO2）生成：硅酸二鈣（2CaO·SiO2），簡(jiǎn)寫為C2S和硅酸三鈣（3CaO·SiO2），可簡(jiǎn)寫為C3S，合計(jì)占75%左右。w 熔劑礦物（Al2O3和Fe2O3）生成：鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)，可簡(jiǎn)寫為C3A、鐵鋁酸四鈣(4CaO·

19、Al2O3· Fe2O3)簡(jiǎn)寫為C4AF，合計(jì)占22%左右。w 另外還有少量的游離氧化鈣（F-CaO）、方鎂石、含堿礦物（R02）以及玻璃體等。w 從以上熟料的礦物組成中可以看出，在水泥熟料中，CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3這四種氧化物，不是以單獨(dú)的氧物形式存在，而是經(jīng)過(guò)高溫煅燒后，兩種或兩種以上的氧化物反應(yīng)生成的多種礦物集合體，其結(jié)晶細(xì)小，通常為3060Um。因此水泥熟料是一種多礦物組成的結(jié)晶細(xì)小的人造巖石。第五節(jié) 熟料的率值w 硅酸鹽水泥熟料中各氧化物不是以單獨(dú)狀態(tài)存在，而是由兩種或兩種以上的氧化物合成的多礦物集合體。因此，在水泥生產(chǎn)中不僅要控制各氧化物的含量，還要控制

20、多氧化物之間的比例，即率值。這樣更能表示出水泥的性質(zhì)及對(duì)煅燒的影響。w 率值就是用來(lái)表示水泥熟料中多氧化物之間相對(duì)含量的系數(shù)。它是生產(chǎn)控制的一種指標(biāo)。w 一、水硬率w 表示水泥熟料中氧化鈣與酸性氧化物（SiO2、Al2O3、 Fe2O3）之和的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的比值，用HM或m表示。w 計(jì)算公式如下：HM（m）=CaO/ SiO2+ Al2O3+ Fe2O3w 通常波動(dòng)值在1.82.4之間。 w 二、硅率（硅硅率）和鋁率（或稱鐵率）w 1、硅率w 表示熟料中氧化硅含量與氧化鋁、氧化鐵之和的質(zhì)量比。也表示熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比例。用SM或n表示：計(jì)算公式如下：w SM(n)= SiO2/ Al

21、2O3+ Fe2O3w 通常硅酸鹽水泥熟料的硅率在1.72.7之間。w 2、鋁率w 鋁率又稱鐵率或鋁氧率。表示熟料中氧化鋁和氧化鐵含量的質(zhì)量比，液表示熟料溶劑礦物中鋁酸三鈣與鐵鋁四鈣的比例，用IM或者p表示。計(jì)算公式如下：w IM(p)= Al2O3/ Fe2O3w 通常硅酸鹽水泥熟料的鋁率在0.91.7之間。w 三、石灰飽和系數(shù)KH值w 為熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣（C2S和C3S）所需的氧化鈣含量與全部氧化硅生成硅酸三鈣所需氧化鈣含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度。計(jì)算公式為：w KH= （CaO 1.65Al2O3-0.35Fe2O3）/2.8SiO2w 為使

22、熟料順利形成，不出現(xiàn)過(guò)量游離石灰，通常KH值控制在0.820.96之間。 第三章 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法及工藝w 第六節(jié)生產(chǎn)方法分類 w 由于各地條件、原料資源和采用的主機(jī)設(shè)備情況的不同，水泥生產(chǎn)方法也有所不同。大致有以下幾類：w 一、按生料的制備方法分為濕法和干法w 1、濕法：將原料加水粉磨成生料漿（含水33-40%）后喂入濕法回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料，則稱為濕法；將濕法制備的生料漿脫水后，制成生料塊入窯煅燒，稱為半濕法，亦歸入濕法。w 2、干法：將原料同時(shí)烘干與粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，而后喂入干法窯內(nèi)煅燒成熟料，則稱為干法生產(chǎn)；將生料粉加入適量水分制成生料球，而后喂入立窯或立波爾窯內(nèi)煅燒成熟料的

23、方法叫半干法，亦歸入干法。 w 二、按煅燒熟料窯的結(jié)構(gòu)分類w 1、立窯：有普通立窯和機(jī)械化立窯。w 2、回轉(zhuǎn)窯：w 中空式窯w 濕法回轉(zhuǎn)窯 帶熱交換裝置的窯w 帶余熱鍋爐的窯w 回轉(zhuǎn)窯 干法回轉(zhuǎn)窯 帶預(yù)熱器的窯w 帶分解爐的窯w 半干法回轉(zhuǎn)窯 立波爾窯 w 三、各種生產(chǎn)方法的特點(diǎn)w （一）立窯生產(chǎn)的特點(diǎn)w 1、優(yōu)點(diǎn)w （1）基本建設(shè)投資小，投入生產(chǎn)快。w （2）立窯內(nèi)填充系數(shù)高，因而單位體積產(chǎn)量高。w （3）可以就地取材，充分利用地方資源。w （4）窯內(nèi)傳熱效率高，散熱損失小，約為總熱值的3%（回轉(zhuǎn)窯為15%），可節(jié)約燒成用燃料。w （5）需要設(shè)備和動(dòng)力容量少，故可節(jié)約鋼材和動(dòng)力。立窯生產(chǎn)的特

24、點(diǎn)w 2、缺點(diǎn)：w （1）生產(chǎn)規(guī)模小。w （2）熟料質(zhì)量較差。w （3）勞動(dòng)生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，單機(jī)產(chǎn)量低。w （4）環(huán)保達(dá)標(biāo)難。（二）回轉(zhuǎn)窯的特點(diǎn)w 濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)熱耗高，但電耗較低，生料易于均化，成分均勻，熟料質(zhì)量較高且輸送方便，粉塵少。所以此生產(chǎn)方法在20世紀(jì)30年代左右得以迅速發(fā)展。缺點(diǎn)是能耗高。w 新型干法回轉(zhuǎn)窯是當(dāng)前世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的窯型。懸浮預(yù)勢(shì)器窯和窯外分解窯技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，使水泥生產(chǎn)方法開(kāi)始逐步發(fā)生變化，出現(xiàn)了向干法發(fā)展及濕法改干法的發(fā)展趨勢(shì)。新型干法回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定、環(huán)保、生產(chǎn)率高。四、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝過(guò)程w 附：1、干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝流程圖第四章

25、 硅酸鹽水泥熟料的主要原料w 水泥的質(zhì)量主要取決于熟料的質(zhì)量。煅燒優(yōu)質(zhì)熟料必須制備適當(dāng)成分的水泥生料。而生料的化學(xué)成分是由原料提供的。只有當(dāng)原料提供的成分符合要求，加上良好的煅燒與粉磨，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥。因此，水泥原料的開(kāi)采和合理使用，是水泥生產(chǎn)首先需要解決的問(wèn)題。w 自然界中很難找到一種單一原料，能完全滿足水泥生產(chǎn)的要求。因此需要采取幾種不同的原料，根據(jù)所生產(chǎn)水泥的種類和性能，進(jìn)行合理搭配，即通過(guò)配料，組成配合原料，再把它粉磨成一定細(xì)度，才能制得適當(dāng)成分的生料。因此，生料配料是為了確定各原料各組分的數(shù)量比例，以保證得到成分和質(zhì)量合乎要求的水泥熟料。第七節(jié) 原料的種類w 生產(chǎn)硅酸鹽水泥用的原

26、料，主要是石類質(zhì)原料（主要提供氧化鈣）和粘土質(zhì)原料（主要提供氧化硅、氧化鋁和少量氧化鐵）。我國(guó)粘土質(zhì)原料及燃料灰分一般氧化鋁較高，含氧化鐵不足。因此，當(dāng)用這兩種原料配合后，其成分滿足不了水泥熟料成分要求時(shí)，需用鐵質(zhì)校正原料，即采用石灰質(zhì)原料，粘土質(zhì)原料和鐵質(zhì)校正原料進(jìn)行配料。 w 一、石灰質(zhì)原料w 凡是以炭配鈣為主要成分的原料都屬于石灰質(zhì)原料。常用的天然石灰質(zhì)原料有石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。我國(guó)水泥生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的是石灰?guī)r。我州石灰?guī)r儲(chǔ)量豐富，在省內(nèi)名列第二，水泥產(chǎn)業(yè)具有得天獨(dú)厚的發(fā)展條件。w 石灰?guī)r。石灰?guī)r是一種沉積巖。主要礦物是方解石、粘土和石英或燧石等雜質(zhì)。純凈的石灰石是白色的，由

27、于含不同的雜質(zhì)而呈灰白、青灰、淡黃、紅褐等顏色。常見(jiàn)的為青灰色，密度，硬度8-10，一般呈塊狀，有白色條痕。w 純的方解石含有56%CaO和44%CO2。生產(chǎn)硅酸鹽水泥用石灰?guī)r中氧化鈣含量，應(yīng)大于等于48%。對(duì)于氧化鈣低于48%的石灰?guī)r可與氧化鈣含量大于48%的石灰?guī)r搭配使用，搭配后的石灰?guī)r其CaO含量必須在48%以上。w 石灰石的質(zhì)量要求如下表：w 二、粘土質(zhì)原料w 我國(guó)天然粘土質(zhì)原料的種類較多，有黃土、粘土、頁(yè)巖、泥巖、粉砂巖及河泥等，其中應(yīng)用最廣泛的是黃土和粘土。w 粘土是由花崗巖、玄武巖等經(jīng)風(fēng)化分解后，再經(jīng)搬運(yùn)或殘積形成。黃土主要分布在華北和西北地區(qū)。粘土類包括華北、西北地區(qū)的紅土、東

28、北地區(qū)的粘土、南方地區(qū)的紅壤、黃壤等。衡量粘土質(zhì)量主要看粘土的化學(xué)成分（硅率、鋁率）、含砂量、堿含量及粘土的可塑性、熱穩(wěn)定性、正常流動(dòng)的需水量等工藝性能，如要求硅率2.5-3.5%（最好）；鋁率1.5-3%等。w 粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求如下：w 三、校正材料w 當(dāng)石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求時(shí)，必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料，以補(bǔ)充某些成分的不足，常用較正原料有低品位鐵礦石、鐵廠尾礦、硫鐵礦渣；硅藻土、硅藻石、砂巖、粉砂巖、鋁礬土、鋁渣等。w 校正原料的質(zhì)量要求如下： 第八節(jié) 原料的開(kāi)采和運(yùn)輸w 水泥廠一般要求都有自己的原料礦山。水泥廠的原料均屬非金屬礦床

29、。非金屬礦床的開(kāi)采按開(kāi)采對(duì)象和開(kāi)采方法，可分為露天開(kāi)采和地下開(kāi)采。露天開(kāi)采又可分為機(jī)械開(kāi)采和水力開(kāi)采。目前使用最多的是機(jī)械開(kāi)采。機(jī)械開(kāi)采是用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備，按一定的生產(chǎn)工藝，從地面將礦體四周的巖體及覆蓋層剝離掉，把礦石采出來(lái)并通過(guò)露天溝道或運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)到廠區(qū)料場(chǎng)的開(kāi)采方法。w 礦石運(yùn)輸：根據(jù)采石場(chǎng)距工廠的距離長(zhǎng)短來(lái)選擇運(yùn)輸設(shè)備。一般采石場(chǎng)距工廠300-500時(shí)，則可采用皮帶輸送機(jī)、相距在3Km以內(nèi)時(shí)，采用自動(dòng)卸料汽車或小型內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)輸。w 礦山管理要貫徹“采剝并舉，剝離先行”的原則，礦山要實(shí)行計(jì)劃開(kāi)采，不同質(zhì)量的礦石要分別開(kāi)采和存放，搭配使用。穩(wěn)定進(jìn)廠原料成分，達(dá)到配料要求。第九節(jié) 原料的預(yù)

30、均化w 經(jīng)破碎的原料的化學(xué)成分是很不均齊的。為使原料成分初步趨于均齊，充分發(fā)揮原料堆場(chǎng)在儲(chǔ)存和取用原料兩方面的功能，采用一定的堆放和取用方式，使生料得到均齊，叫原料的預(yù)均化。原料預(yù)均化的基本原理是“平鋪直取”。即采取堆料機(jī)將料一層一層地鋪起來(lái)，用料時(shí)，采用取料機(jī)垂直切取料層，這樣取得的生料就較均齊，接著送入生料磨進(jìn)行粉磨。第十節(jié) 生料的制備、調(diào)整和均化 w 一、生料制備w 生料制備是將原料（石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料及少量較正原料，立窯煅燒水泥熟料時(shí)還加有一定量的燃料）經(jīng)過(guò)一系列的加工過(guò)程后，制成具有一定細(xì)度、適當(dāng)化學(xué)成分，并且均勻的生料，使其滿足多種窯型的煅燒要求。w （一）對(duì)生料的要求w （1

31、）生料成分的均勻性。生料成分均勻穩(wěn)定對(duì)熟料燒成具有重要影響。衡量生料成分穩(wěn)定性的重要指標(biāo)是碳酸鈣滴定值，出磨生料碳酸鈣滴定值波動(dòng)范圍，濕法窯不大于±0.15%；干法窯不大于±0.4%；立窯不大于±0.5%。w （2）細(xì)度：一般生料以0.08mm方孔篩篩余量應(yīng)控制在8-10%，0.2mm方孔篩篩余不大于10%為宜。w （3）生料的水分：濕法，料漿含水份33-40%；干法一般控制在1.2%以內(nèi)。 w （二）生料制備的過(guò)程。w 1、破碎：是用機(jī)械方法縮小物料粒度的過(guò)程。破碎物料主要有壓碎、擊碎、磨碎、劈碎四種方式。采用的破碎設(shè)備有顎式破碎機(jī)、錐式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、錘式

32、破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)等。（動(dòng)畫圖）w 破碎作業(yè)有一級(jí)、二級(jí)甚至三級(jí)破碎的程序。采用幾級(jí)破碎，主要取決于破碎機(jī)的技術(shù)性能。一般級(jí)數(shù)越少越好。但不論選用幾級(jí)或選用什么樣的破碎機(jī)，石灰石破碎系統(tǒng)的出料粒度必須滿足生料磨入磨要求，在我國(guó)一般為20-25mm。w 2、烘干w 在干法粉磨時(shí)，入磨物料平均水分應(yīng)控制在1-2%以內(nèi)，但天然物料水分一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這一范圍，因此物料必須烘干，滿足這一要求。 w 水泥廠采用的烘干方法有兩種：一種是粉磨過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行烘干，即利用烘干兼粉磨的設(shè)備；另一種是采用單獨(dú)的烘干設(shè)備，物料烘干后再進(jìn)行入磨。主要的烘干設(shè)備有：回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)、懸浮式烘干機(jī)和硫態(tài)化烘干機(jī)。（動(dòng)畫圖）w

33、w 3、粉磨w 破碎與烘干后的物料，通過(guò)配料過(guò)程和配料設(shè)備送至生料磨進(jìn)行粉磨。粉磨系統(tǒng)主要有開(kāi)路和閉路兩種。在粉磨過(guò)程中，當(dāng)物料一次通過(guò)磨機(jī)后即為產(chǎn)品時(shí)，稱為開(kāi)路系統(tǒng)，當(dāng)物料出磨后經(jīng)過(guò)分級(jí)設(shè)備（選粉機(jī)）選出產(chǎn)品，而使粗料返回磨內(nèi)再磨時(shí)稱為閉路系統(tǒng)。（動(dòng)畫圖）w w 生料的細(xì)度：一般控制在0.08mm方孔篩篩余10%左右，0.2mm方孔篩篩余小于1.5%以內(nèi)為宜。w 三、生料均化w 出磨的生料粉或生料漿，其化學(xué)成分難免有些波動(dòng)，為保證入窯生料化學(xué)成分均齊、合格，生料應(yīng)在貯存均化庫(kù)內(nèi)進(jìn)行均化。（CF均化庫(kù)動(dòng)畫圖）w 干法生料的均化可采用多庫(kù)搭配，機(jī)械倒庫(kù)和壓縮空氣攪拌庫(kù)。第五章 硅酸鹽水泥熟料的制

34、備 w 第十一節(jié) 硅酸鹽水泥熟料的煅燒w 熟料煅燒是硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝過(guò)程的第二階段。是指將生料制備過(guò)程中制得的生料送入煅燒窯，經(jīng)高溫煅燒，發(fā)生一系列物理的、化學(xué)的和物理化學(xué)變化后形成熟料的工藝過(guò)程。雖然生產(chǎn)方法和各種煅燒窯各有不同，但熟料煅燒過(guò)程大體相同。下面以濕法回轉(zhuǎn)窯為例，來(lái)說(shuō)明熟料的煅燒過(guò)程：w 熟料煅燒物料可分為：水分蒸發(fā)生料預(yù)熱生料分解熟料煅燒熟料冷卻五個(gè)功能單元。相應(yīng)分為干燥帶、預(yù)勢(shì)帶、分解帶和放熱帶，燒成帶和冷卻帶。 w 一、干燥帶（物料溫度150）w 承擔(dān)生料中水分的蒸發(fā)任務(wù)。濕法窯物料含32-40%的水分，經(jīng)干燥后，物料水分減到22-26%，漿料失水變成球狀。w 干法窯由于

35、入窯生料水分小于1%，幾乎沒(méi)有干燥帶。半干法窯的干燥過(guò)程在加熱機(jī)上進(jìn)行，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無(wú)干燥帶。預(yù)熱器窯、窯外分解窯干燥在預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行，因此回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無(wú)干燥帶。H20。w 二、預(yù)熱帶（物料溫度150-750）w 承擔(dān)粘土質(zhì)等原料中化學(xué)水的分解脫水任務(wù)。當(dāng)溫度升到400-550時(shí)，粘土開(kāi)始脫水分解出活性SiO2和Al2O3，當(dāng)溫度升到600-700時(shí)，MgCO3繼續(xù)分解。帶懸浮預(yù)熱器和加熱機(jī)的窯，預(yù)熱都在窯外進(jìn)行，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱帶很短或者沒(méi)有。w 反應(yīng)式：2SiO2Al2O2SiO2Al2O32H20w 三、分解帶（物料溫度750-1000）w 主要承擔(dān)MgCO3和CaCO3的分解任務(wù)。在預(yù)熱帶未分解完

36、的MgCO3在該帶繼續(xù)分解，但主要是CaCO3的分解。這一帶末端，分解產(chǎn)物之間產(chǎn)生固相反應(yīng)，生成堿性的CA、CF、C2S。w 帶懸浮預(yù)熱器和加熱機(jī)的窯，分解反應(yīng)有一部分在預(yù)熱器和加勢(shì)機(jī)內(nèi)進(jìn)行，而帶窯外分解爐的窯絕大部分的分解反應(yīng)是在分解爐內(nèi)進(jìn)行。w 四、放熱反應(yīng)帶（過(guò)渡帶）（物料溫度1000-1300）w 在分解帶分解出的大量Ca0、Si02、Al203等氧化物在該帶進(jìn)行固相反應(yīng)，生成大量C3A、C4AF和C2S。這些反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故稱“固相反應(yīng)帶”。由于固相反應(yīng)放熱，物料溫度迅速上升，使該帶在窯內(nèi)占的比例較小。 w 五、燒成帶（物料溫度13001450-1300）w 該帶又稱燒結(jié)帶，是回轉(zhuǎn)

37、窯內(nèi)溫度最高的一帶，物料進(jìn)入這帶就出現(xiàn)液相，在液相中C2S和游離氧化鈣作用形成C3S即：Ca0C2SC3S，因此，此帶也叫“石灰吸收帶”。為C3S的生成反應(yīng)完全，物料在此停留的時(shí)間，也就是燒成帶應(yīng)有一定長(zhǎng)度，因此，要求回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒的火焰應(yīng)有一定的長(zhǎng)度和溫度。w 六、冷卻帶（物料溫度13001000）w 在燒成帶形成的C3S、C2S、C3A、C4AF四種主要礦物的晶體繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)與溫度較低的二次空氣相遇，熟料溫度下降，這一區(qū)域稱為冷卻帶。在該帶快速冷卻后，形成含C3S、C2S、C3A、C4AF圓形顆粒和玻璃體阿利特晶體，落入冷卻機(jī)內(nèi)。w 立窯內(nèi)煅燒大體與回轉(zhuǎn)窯相同，此不再敘述。 2、看回轉(zhuǎn)窯

38、動(dòng)畫圖 第六章 水泥制成和包裝w 第十二節(jié) 水泥制成工藝w 水泥制成工藝是水泥生產(chǎn)的最后一環(huán)。是指把熟料、石膏、混和材共同粉磨制成水泥，再進(jìn)行包裝或散裝出廠。工藝過(guò)程如下：w 熟料 （冷卻） 包裝機(jī)成品庫(kù)出廠w 石膏 水泥磨機(jī)水泥庫(kù)均化 w 混合材 散裝車出廠第十三節(jié) 水泥的包裝和貯運(yùn)w 一、水泥的包裝w 水泥是一種粉狀物，在運(yùn)輸和儲(chǔ)存方面須有不同形式的容器，我國(guó)一般出廠水泥有袋裝和散裝兩種，國(guó)外還有桶裝和集裝袋等。袋裝水泥一般采用紙裝或塑料編織袋包裝，散裝一般有火車散裝及船運(yùn)散裝等。w 包裝的設(shè)備有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種。固定式包裝機(jī)有單咀、2咀、4咀三種規(guī)格。生產(chǎn)率低，勞動(dòng)條件差。w 回轉(zhuǎn)式包

39、裝機(jī)有6咀、10咀、14咀三種規(guī)格。自動(dòng)化程度高、包裝能力大、勞動(dòng)條件好。（有動(dòng)畫圖）w 一、水泥的貯存w 水泥包裝結(jié)束后，有的在廠內(nèi)存放，有的由使用單位存放。水泥存放的地點(diǎn)總體要求要干燥、密封。一般水泥的存放有效期為3個(gè)月。高強(qiáng)度水泥為2個(gè)月。w 第七章 新型干法旋窯生產(chǎn)的主要設(shè)備w 第十四節(jié) 懸浮預(yù)熱器w 一、懸浮預(yù)熱器的功能與特征w 1、功能。懸浮預(yù)熱器的主要功能在于充分利用回轉(zhuǎn)窯及分解爐內(nèi)排出的熾熱氣流中所具有的熱焓（熱量）加熱生料，使之進(jìn)行預(yù)熱及部分碳酸鹽分解，然后進(jìn)入分解爐或回轉(zhuǎn)窯內(nèi)繼續(xù)加熱分解，完成熟料燒成任務(wù)。因它具有使氣固兩相能充分分散均布、迅速換熱、高效分離等三大功能。w

40、2、特征。各種懸浮預(yù)熱器窯的不同特性，主要取決于同它配套的懸浮預(yù)熱器的特性，而多種懸浮預(yù)熱器的特性，又取決于它的結(jié)構(gòu)及換熱方式。構(gòu)成多種懸浮預(yù)熱的熱交換單元設(shè)備有旋風(fēng)筒（包括聯(lián)接管道）及立筒（渦室）兩種，所有懸浮預(yù)熱氣窯都是由這兩種熱交換單元設(shè)備中的一種單獨(dú)組成或混合組成。w 二、結(jié)構(gòu)和工作原理w 下面以旋風(fēng)筒工作示意圖，介紹其工作原理。（動(dòng)畫圖）w 無(wú)論是以旋風(fēng)筒為主或以立筒為主組成的懸浮預(yù)熱器，都是由多級(jí)換熱單元組成的。使用多級(jí)換熱單元的目的在于提高預(yù)熱器的熱效率。w 三、懸浮預(yù)熱器的分類w 分類方法有三種：w 1、按制造廠商名分類：早期有洪堡型、史密斯型、多波爾型、維達(dá)格型、蓋波爾型、Z

41、AB型等數(shù)種。w 2、按熱交換工作原理分類：有以同流熱交換為主的，以逆流熱交換為主的及混流熱交換的三種。w 3、按預(yù)熱器組成分類：有數(shù)級(jí)旋風(fēng)筒組合式、以立筒為主的組合式及旋風(fēng)筒與立筒（或渦室）混合組合式三種。附2：懸浮預(yù)熱器工作原理示意動(dòng)畫圖第十五節(jié) 分解爐w 預(yù)分解窯是當(dāng)代水泥工業(yè)用于煅燒水泥熟料的最為先進(jìn)的工藝裝備，具有高效、優(yōu)質(zhì)、低耗等一系列優(yōu)良性能。w 一、分解窯的功能與特征w 1、功能。承擔(dān)預(yù)分解系統(tǒng)中繁重的燃燒、換熱和碳酸鹽分解任務(wù)。w 2、特征。一是在結(jié)構(gòu)方面，它是在懸浮預(yù)熱窯的懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯之間，增設(shè)了一個(gè)分解爐，承擔(dān)了原來(lái)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的碳酸鹽分解任務(wù)；二是在熱工方面，分

42、解爐是預(yù)分窯系統(tǒng)的“第二熱源”，將傳統(tǒng)上全部由窯頭加入燃料的做法，改變?yōu)樯俨糠謴母G頭加入，大部分從分解爐內(nèi)加入，從而改善了窯系統(tǒng)內(nèi)的熱力分布格局；三是工藝方面，把熟料煅燒工藝過(guò)程中耗熱最多的碳酸鹽分解過(guò)程，移至分解爐內(nèi)進(jìn)行之后，由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時(shí)傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過(guò)程都得到優(yōu)化，使熟料煅燒工藝更趨完善。w 二、分解爐的分類w 1、按制造廠名分類：w 如：SF型（其改進(jìn)型有N-SF、C-SF型），日本石川島公司與秩父水泥公司研制。w MFC型（其改進(jìn)型有N-MFC型），日本三菱公司研制等等。w 2、按分解爐內(nèi)氣流的主要運(yùn)動(dòng)形式分類：w 分為：旋風(fēng)式、噴騰式、懸浮式及沸騰式（或稱流態(tài)化床式）四種。w 3、按全窯系統(tǒng)氣體流動(dòng)方式分類：w （1）第一種類型在線型。分解爐需要的三次風(fēng)由回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通過(guò)，不再增設(shè)三次風(fēng)管道，一般也不設(shè)專門的分解爐，而是利用窯尾與最下一級(jí)的旋風(fēng)筒之間的上升煙道，經(jīng)過(guò)適當(dāng)改進(jìn)或加長(zhǎng)作為分解室。如動(dòng)畫所示。w （2）第二種類型半離線型。設(shè)有單獨(dú)的三次風(fēng)管，從冷卻機(jī)抽取的熱風(fēng)在爐前或爐內(nèi)與窯氣混合。如動(dòng)畫所示。w （3）第三種類型離線型。設(shè)有單獨(dú)的三次風(fēng)管，但窯氣不在爐前或爐內(nèi)與三次風(fēng)混合，爐內(nèi)燃料燃燒全部用從冷卻機(jī)抽取的三次風(fēng)。如動(dòng)畫所示