水泥基本知識

1、一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢、水泥、水泥n從廣義而言，水泥泛指一切能夠硬化的無機膠凝材料；狹義而言的水泥則專指現(xiàn)代水泥，即具有水硬性的膠凝材料。水泥起源于膠凝材料，是在膠凝材料的發(fā)展過程中逐漸演變和發(fā)明的。一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢、膠凝材料、膠凝材料n膠凝材料：即膠結(jié)料。它是指在物理、化學作用下，能把漿體變成堅固石狀體，并能膠結(jié)其他物料而具有一定機械強度的物質(zhì)。n膠凝材料分有機和無機膠凝材料兩大類。瀝青和各種樹脂屬于有機膠凝材料；無機膠凝材料又分為水硬性和非水硬性兩種。非水硬性膠凝材料拌水后只能在空氣中硬化而不能在水中硬化，如石膏、石灰等；水硬性膠凝材料拌水后既能在空氣中硬

2、化又能在水中硬化。水泥是水硬性膠凝材料。一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢、水泥工業(yè)發(fā)展簡史、水泥工業(yè)發(fā)展簡史n1842年英國人阿斯普丁發(fā)明水泥，因外觀和當時常用于建筑中的應(yīng)該波特蘭島上出產(chǎn)的巖石相似，稱之為“波特蘭水泥”；n1825-1843年水泥首次大規(guī)模使用在泰晤士河隧道工程；n1877年回轉(zhuǎn)窯水泥熟料獲得專利；一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢n1910年實現(xiàn)機立窯機械化連續(xù)生產(chǎn)；n1928年發(fā)明帶回轉(zhuǎn)爐篦子的“立波爾窯”；n1950年發(fā)明懸浮余熱器窯；n1971年發(fā)明窯外分解窯，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)形成；一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢、水泥工業(yè)發(fā)展趨勢、水泥工業(yè)發(fā)展趨勢nA

3、 、水泥裝備大型化nB 、水泥生產(chǎn)工藝節(jié)能化nC 、操作管理自動化nD、環(huán)保措施生態(tài)化一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢5、中國的水泥工業(yè)概況、中國的水泥工業(yè)概況n1889年第一家水泥廠是建于河北唐山的唐山細棉土廠（后改為啟新洋灰公司、現(xiàn)為啟新水泥廠）；n18891937年先后建設(shè)大連、中國、上海等水泥廠，是我們水泥工業(yè)發(fā)展的萌芽及早期發(fā)展階段；n19371949年建設(shè)了哈爾濱、琉璃河等十余個新廠，但是由于戰(zhàn)亂，水泥工業(yè)發(fā)展處于衰落期；一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢n1949年后水泥工業(yè)才進入發(fā)展期；n5060年代改擴建了32個重點大中型濕法和半干法立波爾窯生產(chǎn)企業(yè)，小立窯發(fā)展蓬勃；n

4、7080年代我們自行設(shè)計的小規(guī)模窯外分解（2000t以下）相繼投產(chǎn)，水泥工業(yè)水平有教大提高。一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢n1978年后相繼從國外引進2000t-4000t預(yù)分解生產(chǎn)線，不僅改善了水泥工業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，而且在工廠設(shè)計、管理與設(shè)備改造等方面得到了借鑒，迅速提高我國的新型干法生產(chǎn)水平；機立窯生產(chǎn)因符合當時的國情而迅速發(fā)展，產(chǎn)能一度占總產(chǎn)能的80%以上?？偖a(chǎn)能位居世界前列，進入水泥大國的行列，但不是水泥強國。原因在于：立窯比重太高、大中型數(shù)量少、高標號水泥產(chǎn)量比例低、裝備及從業(yè)人員技術(shù)水平低等。一、水泥起源、水泥工業(yè)簡史及發(fā)展趨勢n90年代后水泥工業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、增大大型新型

5、干法窯的比重，限制、淘汰、改造提高小立窯、加快水泥工業(yè)技術(shù)進步，向水泥強國轉(zhuǎn)化。二、水泥的分類及命名、定義、定義n所謂水泥，是指加水拌和成塑性漿體后，能膠結(jié)砂、石等適當材料并能在空氣中硬化的水硬性膠凝材料。二、水泥的分類及命名、水泥的種類、水泥的種類n(1)、按照水泥的用途及性能分：通用水泥、專用水泥、特性水泥。n通用水泥指一般土木建筑工程中采用的水泥。有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥等。n專用水泥指專門用途的水泥。如油井水泥、道路水泥等。n特性水泥指某種性能比較突出的水泥。如快硬硅酸鹽水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥、抗

6、硫酸鹽硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥等。二、水泥的分類及命名n(2)、按照水泥的組成分類：nA、硅酸鹽水泥系列：磨制水泥的熟料以硅酸鹽礦物為主要成分。如通用水泥及大部分專用水泥、特性水泥都屬于硅酸鹽水泥。nB、鋁酸鹽水泥系列：磨制水泥的熟料礦物以鋁酸鈣為主，主要包括鋁酸鹽膨脹水泥、鋁酸鹽自應(yīng)力水泥和鋁酸鹽耐火水泥等。nC、氟鋁酸鹽水泥系列：水泥礦物以氟鋁酸鹽為主。如快凝快硬氟鋁酸鹽水泥、型砂水泥、錨固水泥等。nD、硫鋁酸鹽水泥系列：如快硬硫鋁酸鹽水泥、高強硫鋁酸鹽水泥等。nE、鐵鋁酸鹽水泥系列：如膨脹鐵鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力鐵鋁酸鹽水泥等。二、水泥的分類及命名、水泥的命名、水泥的命名n水泥命名時按照不

7、同類別分別以水泥的主要水硬性礦物、混合材、用途和主要特性來命名，當名稱過長時允許有簡稱。n通用水泥以水泥的主要水硬性礦物冠以混合材名稱或其他適當名稱來命名；專用水泥按照其專門用途命名；特性水泥以水泥的主要特性命名等。三、硅酸鹽水泥生產(chǎn)基本技術(shù)要求、硅酸鹽水泥的定義與代號、硅酸鹽水泥的定義與代號n(1)、凡由硅酸鹽水泥熟料，-的石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（國外通稱波特蘭水泥）。n(2)、硅酸鹽水泥分兩種類型：n不摻加混合材的稱為型硅酸鹽水泥，用代號P.表示；n在硅酸鹽水泥粉磨時摻入不超過水泥質(zhì)量的的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的成為型硅酸鹽水泥，用代號

8、P. 表示。其中“P”是“Portland”的英文字首。三、硅酸鹽水泥生產(chǎn)基本技術(shù)要求、硅酸鹽水泥的組分材料、硅酸鹽水泥的組分材料n(1)、硅酸鹽水泥熟料：凡以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的燒結(jié)物，成為硅酸鹽水泥熟料，簡稱熟料。熟料是各種硅酸鹽水泥的主要組分材料，其質(zhì)量的好壞直接影響到水泥產(chǎn)品的性能與質(zhì)量優(yōu)劣。屬于半成品。n(2)、混合材料：是指在粉磨水泥時與熟料、石膏一起加入磨內(nèi)用以改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標號，提高水泥產(chǎn)量的礦物質(zhì)材料，如?；郀t礦渣、石灰石等。n(3)、石膏：是用作調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時間的組分?？捎锰烊皇嘁部梢杂霉I(yè)副產(chǎn)石膏。三、硅酸鹽水泥生產(chǎn)基本技術(shù)要求

9、3、硅酸鹽水泥技術(shù)要求、硅酸鹽水泥技術(shù)要求n技術(shù)要求即品質(zhì)指標，是衡量水泥品質(zhì)及保證水泥質(zhì)量的重要依據(jù)。水泥質(zhì)量可以通過化學指標和物理指標加以控制呵評定?；瘜W指標主要控制水泥中有害物質(zhì)的化學成分不超過一定限量；水泥物理指標主要是保證水泥具有一定的物理力學性能，滿足水泥使用要求，保證工程質(zhì)量；水泥標號是根據(jù)水泥強度等級的高低來劃分水泥產(chǎn)品質(zhì)量的等級。n硅酸鹽水泥技術(shù)指標主要有不溶物、燒失量、細度、凝結(jié)時間、安定性、氧化鎂、三氧化硫、堿及強度指標9項。三、硅酸鹽水泥生產(chǎn)基本技術(shù)要求n（1）、不溶物與燒失量n不溶物是指水泥經(jīng)酸和堿處理，不能被溶解的殘留物。主要成分是結(jié)晶SiO2,其次是R2O3，它屬

10、于水泥中非活性組分之一。燒失量的指水泥在9501000高溫下燃燒失去的百分數(shù)。n（2）、細度：即水泥的粗細程度。通常用比表面積或篩余數(shù)表示。n（3）、凝結(jié)時間：是水泥從和水開始到失去流動性所需要的時間，分為初凝時間和終凝時間兩種。初凝時間是指水泥加水拌和到標準稠度凈漿開始失去塑性的時間；終凝時間是指水泥加水拌和到標準稠度凈漿完全失去塑性是時間。 三、硅酸鹽水泥生產(chǎn)基本技術(shù)要求n（4）、安定性：是指水泥硬化后體積變化的均勻性，安定性是水泥質(zhì)量指標中最重要的指標之一，它直接反映水泥質(zhì)量的好壞。引起水泥安定性不良因素有：熟料中游離氧化鈣，方鎂石過高或水泥中石膏摻入量過多。n（5）、游離氧化鈣：水泥中

11、如果游離氧化鈣過高，將造成水泥混凝土體積膨脹而使結(jié)構(gòu)破壞。因此，按照水泥質(zhì)量新標準：f-CaO1.5%。n（6）、氧化鎂：水泥中氧化鎂過高時，由于其緩慢的水化和體積膨脹效應(yīng)也可使水泥硬化結(jié)構(gòu)破壞。按照標準規(guī)定水泥中MgO含量5.0%。三、硅酸鹽水泥生產(chǎn)基本技術(shù)要求n（7）、三氧化硫：水泥中的三氧化硫主要是生產(chǎn)水泥時為了調(diào)節(jié)凝結(jié)時間加石膏而帶入的。三氧化硫過高使水泥強度下降、溫脹率上升、硬化后水泥的體積膨脹，甚至結(jié)構(gòu)破壞，因此規(guī)定水泥中三氧化硫含量不得超過3.5%。n（8）、堿：水泥混凝土中的堿骨料反應(yīng)與混凝土中拌和物的總堿量、骨料的活性程度及混凝土的使用環(huán)境有關(guān)，為了防止堿骨料反應(yīng)，不同的混凝

12、土配比呵不同的使用環(huán)境對水泥堿含量的要求也不會一樣，因此標準中將堿定為任選要求，以鈉堿當量計的堿含量應(yīng)不大于0.60%。三、硅酸鹽水泥生產(chǎn)基本技術(shù)要求4、廢品與不合格品、廢品與不合格品n（1）、廢品：凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任一項不符合標準規(guī)定時，均為廢品。n（2）、不合格品：凡細度、終凝時間、不溶物和燒失量中任一項不符合標準規(guī)定或者混合材摻入量超過最大限量和強度低于商品標號規(guī)定的指標時稱為不合格品。四、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法簡介（新型干法生產(chǎn)技術(shù)）（一）、生產(chǎn)過程：（一）、生產(chǎn)過程：n水泥生產(chǎn)過程通常分為三個階段：石灰石原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后，按照一定比例（3：

13、2：1）配合、磨細并調(diào)配為成分合適，質(zhì)量均勻的生料，稱水泥生料制備；生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，稱熟料煅燒。；熟料加入適量的石膏、混合材共同研磨成粉狀的水泥。稱水泥的制成。簡單的概括為“兩磨一燒” 。四、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法簡介（新型干法生產(chǎn)技術(shù)）（二）、生產(chǎn)方法及特點（二）、生產(chǎn)方法及特點 1、生產(chǎn)方法分類、生產(chǎn)方法分類n(1)、 按照生料制備方法分類：nA、濕法：將粘土質(zhì)原料先經(jīng)淘制成粘土漿，然后與石灰質(zhì)原料、鐵質(zhì)校正原料和水按照一定的比例配合喂入磨機制成生料漿，生料漿經(jīng)調(diào)配均勻后喂入濕法回轉(zhuǎn)窯煅燒成水泥熟料稱濕法生產(chǎn)。n B、干法：將原料同時烘干

14、與粉磨磨成生料粉，而后經(jīng)調(diào)配均化符合要求后喂入干法窯內(nèi)煅燒的生產(chǎn)方法為干法生產(chǎn)。四、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法簡介（新型干法生產(chǎn)技術(shù)） (2)、按照窯的結(jié)構(gòu)分類nA、立窯生產(chǎn)：利用豎式固定的水泥煅燒設(shè)備即立窯煅燒水泥熟料的方法稱為立窯生產(chǎn)。nB、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)：利用臥式回轉(zhuǎn)的水泥設(shè)備即回轉(zhuǎn)窯來煅燒水泥熟料稱為回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)。四、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法簡介（新型干法生產(chǎn)技術(shù)）2 2、生產(chǎn)方法特點（干法生產(chǎn)）、生產(chǎn)方法特點（干法生產(chǎn)）n普通干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)時一是窯內(nèi)傳熱效率差，高溫廢氣的熱損失大，以至熱耗高；二是生產(chǎn)成分波動大，熟料質(zhì)量不高且不穩(wěn)定；三是揚塵點多，揚塵大。懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯工藝是當代水泥工業(yè)用于

15、生產(chǎn)水泥的最新技術(shù)，通常稱為新型干法水泥技術(shù)，其特點是：優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、單線生產(chǎn)能力大、投資大建設(shè)周期長。五、硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程（新型干法生產(chǎn)技術(shù)）n把來自礦山開采下來的石灰石、粘土經(jīng)過兩級破碎分別儲存于石灰石庫和粘土庫中，將石灰石和粘土及少量校正原料按照一定的比例均化成均勻的原料送往生料磨中進行烘干和粉磨，粉磨后的生料用氣力提升泵送入空氣均化庫，進一步用空氣攪拌均化生料和儲存生料。均化庫中的生料經(jīng)卸料、計量、提升、定量喂料后送至窯尾懸浮預(yù)熱器和分解爐，經(jīng)過預(yù)熱和分解后的物料進入回轉(zhuǎn)窯煅燒熟料。五、硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程（新型干法生產(chǎn)技術(shù)）n回轉(zhuǎn)窯和分解爐所用的燃料煤由原煤經(jīng)過烘干兼粉磨

16、后。制成煤粉并儲存于煤粉艙中供給。熟料經(jīng)過蓖式冷卻機后，由輸送機、計量稱、提升機送入熟料庫內(nèi)儲存。熟料、石膏經(jīng)過定量喂料機送入水泥磨中粉磨，粉磨時也可 根據(jù)產(chǎn)品要求加入適量的混合材料與熟料、石膏一起粉磨，粉磨后的水泥經(jīng)過空氣輸送泵送至水泥庫儲存，一部分水泥經(jīng)包裝機包裝為袋裝水泥，另一部分水泥由散裝專用車散裝出廠。六、硅酸鹽水泥生產(chǎn)的工序n1、原料、燃料、材料的選擇及入廠n2、原料、燃料、材料的加工處理與準備n3、原材料的配合n4、生料粉磨n5、生料的調(diào)配、均化與儲存n6、熟料在回轉(zhuǎn)窯立窯中煅燒n7、熟料、石膏、混合材料的儲存、準備n8、熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨n9、水泥儲存、包裝及發(fā)運

17、七、水泥生產(chǎn)原料及品質(zhì)要求n生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的原料主要是石灰質(zhì)原料（主要提供CaO）和粘土質(zhì)原料（主要提供SiO2、AL2O3、及少量Fe2O3），此外，還需要補充某些成分不足的校正原料。七、水泥生產(chǎn)原料及品質(zhì)要求、石灰質(zhì)原料、石灰質(zhì)原料n凡是以碳酸鈣為主要成分的原料都屬于石灰質(zhì)原料。它可分為天然石灰質(zhì)原料和人工石灰質(zhì)原料（即工業(yè)廢渣）兩類，水泥生產(chǎn)中常用是含有CaCO3 ,的天然礦石。石灰質(zhì)原料使用最廣泛的是石灰石，其主要成分是CaCO3，純石灰石的CaO最高含量為，其品位由CaO含量確定。水泥工業(yè)中不是CaO含量越高越好，還要看酸性組成含量，如SiO2、AL2O3、Fe2O3的含量是否滿

18、足配料要求。主要有害成分為MgO、R2O(Na2O+K2O)和游離SiO2，尤其注意MgO。石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求如下：七、水泥生產(chǎn)原料及品質(zhì)要求成分 CaOMgO游離SiO2 SO3 Na2O+K2O 含量（） 48 3 4 1 0.6 七、水泥生產(chǎn)原料及品質(zhì)要求n粘土質(zhì)原料系指含水鋁硅酸鹽物原料的總稱。粘土質(zhì)原料的主要化學成分是SiO2、，其次是AL2O3、Fe2O3和CaO。水泥生產(chǎn)中只有提供酸性氧化物（SiO2、AL2O3、Fe2O3）。粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求一般如下：七、水泥生產(chǎn)原料及品質(zhì)要求品位 n p MgO（） R2O（）SO3（） 塑性指數(shù) 一等品 2.7-3.5 1.5-3.5 3.0 4.0 12 二等品 2.0-2.7或3.5-4.0 不限 3.0 4.0 12 七、水泥生產(chǎn)原料及品質(zhì)要求、校正原料、校正原料n當石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得的生料成分不能符合配料方案要求時，需要根據(jù)所