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，混泥土柱的耗能量僅為鋼柱的1/5-1/6,磚柱的1/4。根據(jù)預(yù)測，在未來的幾十年內(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)計上的不同要求；水泥的適應(yīng)性較強，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、無機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、國防等工程中。近年來，宇航、信息及其它新興工業(yè)中對各種具有特種性能的水泥復(fù)合材料的需求也越來越大。因此，水泥工業(yè)在整個國民經(jīng)濟中起著十分重要的作用。在目前甚至未來相當(dāng)長的時期內(nèi)，水泥仍將是人類社會的主要的建筑材料。水泥基礎(chǔ)知識w 第一節(jié) 基本概念w 一、膠凝材料 在物理化學(xué)作用下，能從漿體變成堅固的石狀體，并能膠結(jié)其它物料而有一定機械強度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。它分為無機和有機兩大類。無機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，水泥泛指一切能夠硬化的無機膠凝材料；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%石灰石或粒化高爐礦渣、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（簡稱普通水泥）,代號：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：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：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：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（簡稱復(fù)合水泥），代號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?；郀t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)制成早強度高的以3天抗壓強度表示標(biāo)號的水泥。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。其加入量不得超過水泥質(zhì)量的1%。 二、硅酸鹽水泥的標(biāo)號 w 國家標(biāo)準(zhǔn)中把硅酸鹽水泥的標(biāo)號設(shè)置為325、325R；425、425R；525、525R；625、625R；725、725R幾等。標(biāo)號是根據(jù)水泥28D抗壓強值確定的。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始水化，在水化時產(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，國家標(biāo)準(zhǔn)（GB175-1999）規(guī)定，水泥中氧化鎂的含量不得超過5%。如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗合格，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)時為調(diào)節(jié)凝結(jié)時間加入石膏而帶來的，也可能是煅燒熟料時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（如提高水泥強度、降低收縮性、改善抗凍耐蝕和抗?jié)B性等），但石膏超過一定含量后，水泥性能會變差，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)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥中S03的含量不得超過3.5%。w （3）燒失量：水泥煅燒不佳或受潮后，均會導(dǎo)致燒失量增加。燒失量測定是以水泥試樣在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)。它對水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放熱速率及強

12、度都有影響。水泥細(xì)度可用篩析法和比表面積法表示?，F(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10%；硅酸鹽水泥細(xì)度不少于3002/g。 w （2）凝結(jié)時間：是指水泥從加水開始，到水泥漿失去可塑性所需的時間。凝結(jié)時間分為初凝時間和終凝時間。w 初凝時間是從水泥加水開始到水泥漿失去可塑性所需的時間；終凝時間是從水泥加水開始到水泥漿完全失去塑性的時間。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用凝結(jié)時間測定儀來測定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45分鐘，終凝時間不得遲于390分鐘（6.5小時）；普通硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45分鐘，終凝時間不得遲于10小時。w （3

13、）安定性：安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過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)硬化過程中，一般都會發(fā)生體積變化。如果這種體積變化是在凝結(jié)硬化過程中，則對建筑的質(zhì)量并沒有什么影響。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，在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生破壞應(yīng)力，導(dǎo)致建設(shè)物強度降低，甚至?xí)鸾ㄖ镩_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含量過多或摻入的石膏含量過多。熟料中的游離CaO、MgO經(jīng)過高溫煅燒后均呈“過燒”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、水泥石開裂。石膏含量過多時，在水泥硬化后，它還會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，引起水泥石開裂。 w 安定性的檢驗方法：w 沸煮法：（不常用）主要用來檢驗由游離CaO引起的體積變化。w 試餅法。w 雷氏法：用雷氏夾測定，試件兩指針尖端距離增加的平均值5mm時，安定性合格。w 壓蒸法：主要用來檢驗由游離MgO引起的體積變化。w （4）強度：強度是水泥技術(shù)中最基本的指標(biāo)，它直接反映了水泥的質(zhì)量水平和使用價值。國際上都采用砂漿法作為水泥強度的標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法。我國亦采用水泥膠砂來評定水泥強度。w 我國現(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，測定其抗折和抗壓強度，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低強度值來評定其所屬的強度等級。w 為提高水泥的早期強度，我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將水泥分為普通型和早強型（R）。早強型水泥的3d抗壓強度較同強度等級的普通型強度提高10-24%，可達(dá)28d抗壓強度的50%。道路水泥多用早強水泥。w 需要強調(diào)的是，我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡是氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任何一項指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，均為廢品。w 凡細(xì)度、終凝時間、不溶物和燒失量中的任何一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，或混合材

16、摻加量超過最大限量，或強度低于等級規(guī)定的指標(biāo)時稱為不合格產(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。它們在水泥熟料生產(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，它們是熟料燒成過程中產(chǎn)生液相的主要氧化物，如果它們的含量過高，則產(chǎn)生的液相量過多，使物料易結(jié)大塊而影響操作；

18、如果含量過低，則產(chǎn)生液相量過少，使燒成困難，熟料易于“粉化”。所以在熟料生產(chǎn)中化驗人員要對原料進(jìn)行認(rèn)真分析計算，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），簡寫為C2S和硅酸三鈣（3CaO·SiO2），可簡寫為C3S，合計占75%左右。w 熔劑礦物（Al2O3和Fe2O3）生成：鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)，可簡寫為C3A、鐵鋁酸四鈣(4CaO·

19、Al2O3· Fe2O3)簡寫為C4AF，合計占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，不是以單獨的氧物形式存在，而是經(jīng)過高溫煅燒后，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)及對煅燒的影響。w 率值就是用來表示水泥熟料中多氧化物之間相對含量的系數(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 計算公式如下：HM（m）=CaO/ SiO2+ Al2O3+ Fe2O3w 通常波動值在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w （一）立窯生產(chǎn)的特點w 1、優(yōu)點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)備和動力容量少，故可節(jié)約鋼材和動力。立窯生產(chǎn)的特

24、點w 2、缺點：w （1）生產(chǎn)規(guī)模小。w （2）熟料質(zhì)量較差。w （3）勞動生產(chǎn)率低，勞動強度大，單機產(chǎn)量低。w （4）環(huán)保達(dá)標(biāo)難。（二）回轉(zhuǎn)窯的特點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。缺點是能耗高。w 新型干法回轉(zhuǎn)窯是當(dāng)前世界各國競相發(fā)展的窯型。懸浮預(yù)勢器窯和窯外分解窯技術(shù)的開發(fā)成功，使水泥生產(chǎn)方法開始逐步發(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。新型干法回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)點是節(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，水泥原料的開采和合理使用，是水泥生產(chǎn)首先需要解決的問題。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，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儲量豐富，在省內(nèi)名列第二，水泥產(chǎn)業(yè)具有得天獨厚的發(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 我國天然粘土質(zhì)原料的種類較多，有黃土、粘土、頁巖、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，必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料，以補充某些成分的不足，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) 原料的開采和運輸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、。非金屬礦床的開采按開采對象和開采方法，可分為露天開采和地下開采。露天開采又可分為機械開采和水力開采。目前使用最多的是機械開采。機械開采是用一定的采掘運輸設(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，把礦石采出來并通過露天溝道或運輸設(shè)備運到廠區(qū)料場的開采方法。w 礦石運輸：根據(jù)采石場距工廠的距離長短來選擇運輸設(shè)備。一般采石場距工廠300-500時，則可采用皮帶輸送機、相距在3Km以內(nèi)時，采用自動卸料汽車或小型內(nèi)燃機車運輸。w 礦山管理要貫徹“采剝并舉，剝離先行”的原則，礦山要實行計劃開采，不同質(zhì)量的礦石要分別開采和存放，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)揮原料堆場在儲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”。即采取堆料機將料一層一層地鋪起來，用料時，采用取料機垂直切取料層，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還加有一定量的燃料）經(jīng)過一系列的加工過程后，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）生料制備的過程。w 1、破碎：是用機械方法縮小物料粒度的過程。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、錐式破碎機、輥式破碎機、錘式

32、破碎機、反擊式破碎機等。（動畫圖）w 破碎作業(yè)有一級、二級甚至三級破碎的程序。采用幾級破碎，主要取決于破碎機的技術(shù)性能。一般級數(shù)越少越好。但不論選用幾級或選用什么樣的破碎機，石灰石破碎系統(tǒng)的出料粒度必須滿足生料磨入磨要求，在我國一般為20-25mm。w 2、烘干w 在干法粉磨時，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：一種是粉磨過程中同時進(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、懸浮式烘干機和硫態(tài)化烘干機。（動畫圖）w

33、w 3、粉磨w 破碎與烘干后的物料，通過配料過程和配料設(shè)備送至生料磨進(jìn)行粉磨。粉磨系統(tǒng)主要有開路和閉路兩種。在粉磨過程中，當(dāng)物料一次通過磨機后即為產(chǎn)品時，稱為開路系統(tǒng)，當(dāng)物料出磨后經(jīng)過分級設(shè)備（選粉機）選出產(chǎn)品，而使粗料返回磨內(nèi)再磨時稱為閉路系統(tǒng)。（動畫圖）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，為保證入窯生料化學(xué)成分均齊、合格，生料應(yīng)在貯存均化庫內(nèi)進(jìn)行均化。（CF均化庫動畫圖）w 干法生料的均化可采用多庫搭配，機械倒庫和壓縮空氣攪拌庫。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)工藝過程的第二階段。是指將生料制備過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程。雖然生產(chǎn)方法和各種煅燒窯各有不同，但熟料煅燒過程大體相同。下面以濕法回轉(zhuǎn)窯為例，來說明熟料的煅燒過程：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功能單元。相應(yīng)分為干燥帶、預(yù)勢帶、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%，幾乎沒有干燥帶。半干法窯的干燥過程在加熱機上進(jìn)行，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無干燥帶。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，粘土開始脫水分解出活性SiO2和Al2O3，當(dāng)溫度升到600-700時，MgCO3繼續(xù)分解。帶懸浮預(yù)熱器和加熱機的窯，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)熱器和加熱機的窯，分解反應(yīng)有一部分在預(yù)熱器和加勢機內(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，物料在此停留的時間，也就是燒成帶應(yīng)有一定長度，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)向前運動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。工藝過程如下：w 熟料 （冷卻） 包裝機成品庫出廠w 石膏 水泥磨機水泥庫均化 w 混合材 散裝車出廠第十三節(jié) 水泥的包裝和貯運w 一、水泥的包裝w 水泥是一種粉狀物，在運輸和儲存方面須有不同形式的容器，我國一般出廠水泥有袋裝和散裝兩種，國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。固定式包裝機有單咀、2咀、4咀三種規(guī)格。生產(chǎn)率低，勞動條件差。w 回轉(zhuǎn)式包

39、裝機有6咀、10咀、14咀三種規(guī)格。自動化程度高、包裝能力大、勞動條件好。（有動畫圖）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。水泥存放的地點總體要求要干燥、密封。一般水泥的存放有效期為3個月。高強度水泥為2個月。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。（動畫圖）w 無論是以旋風(fēng)筒為主或以立筒為主組成的懸浮預(yù)熱器，都是由多級換熱單元組成的。使用多級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)了一個分解爐，承擔(dān)了原來在回轉(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，把熟料煅燒工藝過程中耗熱最多的碳酸鹽分解過程，移至分解爐內(nèi)進(jìn)行之后，由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程都得到優(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)氣流的主要運動形式分類：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，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的旋風(fēng)筒之間的上升煙道，經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)或加長作為分解室。如動畫所示。w （2）第二種類型半離線型。設(shè)有單獨的三次風(fēng)管，從冷卻機抽取的熱風(fēng)在爐前或爐內(nèi)與窯氣混合。如動畫所示。w （3）第三種類型離線型。設(shè)有單獨的三次風(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抽取的三次風(fēng)。如動畫所示