新編水泥生產(chǎn)工藝基本知識(shí)課件

1、水泥生產(chǎn)工藝基本知識(shí)第一章 緒 論一、 膠凝材料的定義和分類定義 在物理、化學(xué)的作用下，能從漿體變成堅(jiān)硬的石狀體，并能膠結(jié)其他物料而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類：1、瀝青和各種樹(shù)脂屬有機(jī)膠凝材料；2、無(wú)機(jī)膠凝材料按照其硬化條件，又可分為水硬性和非水硬性兩類。 二、 膠凝材料發(fā)展簡(jiǎn)史 粘土+稻草：遠(yuǎn)古時(shí)代，逐層搗固法成墻，古希臘的墓碑建筑和巨石建筑，不耐水，強(qiáng)度很低。石灰、石膏時(shí)期：公元2000-3000年，埃及、希臘、羅馬、中國(guó)開(kāi)始煅燒石灰、石膏以調(diào)制砂漿。埃及的金字塔石膏膠泥，中國(guó)萬(wàn)里長(zhǎng)城石灰膠凝材料。石灰-火山灰時(shí)期：公元初期古羅馬人在石灰中摻入火山灰得到強(qiáng)

2、度高且耐水的膠凝材料。1756年水硬性石灰，1796年羅馬水泥。人工硅酸鹽水泥：1824年10月21日，英國(guó)泥瓦工阿斯普丁取得生產(chǎn)波特蘭水泥的專利權(quán)。特種水泥的發(fā)展三、水泥的定義和分類 1、定義 凡細(xì)磨材料，加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性膠凝材料，通稱為水泥。 2、分類 按用途和性能可分為；通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類。四、水泥工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一，可廣泛用于民用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利、交通和軍事等工程。雖然制造水泥能耗較多，但它與砂、石等集料制成的混凝土卻是一種低能耗的建筑材

3、料。例如，在相同荷載的條件下，混凝土柱的能耗僅為鋼柱的七分之一、磚柱的四分之一。據(jù)預(yù)測(cè)，到公元2100年乃至更長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，水泥仍然是主要的建筑材料。水泥有許多優(yōu)點(diǎn)： 1、可塑性好，可調(diào)成各種形狀和尺寸的泥凝土構(gòu)件； 2、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于海上、地下或干熱、嚴(yán)寒地區(qū)以及耐侵蝕、防輻射等特殊要求的工程； 3、耐久性好，水泥混凝土既沒(méi)有鋼材的生銹問(wèn)題，也沒(méi)有木材的腐朽等缺點(diǎn)，更沒(méi)有塑料制品的老化、污染等問(wèn)題； 4、可獲得很高的強(qiáng)度，通過(guò)改變熟料的礦物組成，既可調(diào)節(jié)其性能，獲得高的強(qiáng)度，還能與纖維等材料匹配，制成水泥基復(fù)合材料； 5、可利用工業(yè)廢渣五、水泥工業(yè)的發(fā)展概況 水泥作為工業(yè)性產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用，至

4、今已有180多年，水泥工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工藝和設(shè)備不斷改進(jìn),品種和質(zhì)量也有很大的發(fā)展。 1756年，英國(guó)人史密頓在建造燈塔的過(guò)程中，研究了“石灰火山灰砂子”三組分砂漿中不同石灰石對(duì)砂漿性能的影響，發(fā)現(xiàn)含有黏土的石灰石，經(jīng)煅燒和細(xì)磨處理后，加水制成的砂漿能慢慢硬化，能耐海水的沖刷。史密頓使用新發(fā)現(xiàn)的砂漿建造了舉世聞名的普利茅斯港的漩巖（Eddystone）大燈塔。用含黏土、石灰石制成的石灰被成為水硬性石灰，這一發(fā)現(xiàn)是水泥發(fā)明過(guò)程中知識(shí)積累的一大飛躍，不僅對(duì)英國(guó)航海業(yè)做出了貢獻(xiàn)，也對(duì)“波特蘭水泥”的發(fā)明起到了重要作用。 1796年，英國(guó)人派克將稱為Sepa Tria的黏土質(zhì)石灰?guī)r，磨細(xì)后制成

5、料球，在高于燒石灰的溫度下煅燒，然后進(jìn)行磨細(xì)制成水泥。派克稱這種水泥為“羅馬水泥”。 1824年10月21日，英國(guó)利茲（Leeds）城的泥水匠阿斯譜丁（J. Aspdin）獲得英國(guó)第5022號(hào)的“波特蘭水泥”專利證書(shū)，從而一舉成為流芳百世的水泥發(fā)明人。 1826年,第一臺(tái)燒水泥用的自然通風(fēng)的普通立窯。 1885年, 第一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯,有效的提高了產(chǎn)量和質(zhì)量,使水泥工業(yè)進(jìn)入了回轉(zhuǎn)窯階段。 1910年實(shí)現(xiàn)立窯機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)。 1923年立波爾窯的出現(xiàn),使水泥工業(yè)出現(xiàn)較大的變革,窯的產(chǎn)量明顯提高,熱耗顯著降低。 50年代初懸浮預(yù)熱器的出現(xiàn),使熱耗大幅度降低。 60年代,電子計(jì)算機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于水泥工業(yè)。 1

6、971年日本人開(kāi)發(fā)了預(yù)分解技術(shù),從而使水泥工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有重大突破。 立磨、輥壓機(jī)、原料預(yù)均化、生料均化以及X射線熒光分析等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使干法水泥生產(chǎn)的熟料質(zhì)量明顯提高,能耗進(jìn)一步降低。 由于應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù),許多先進(jìn)的水泥廠都以采用全廠集中控制,巡回檢查的方式,在礦山開(kāi)采、生料和燒成車間、以及包裝和發(fā)運(yùn)等工序都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。六、我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展情況 非水硬性膠凝材料的發(fā)展在我國(guó)已有幾千年歷史，中國(guó)的第一家水泥廠誕生于1886年，建在澳門(mén)的青洲島，存在時(shí)間很短。1889年又在唐山興建水泥廠（唐山細(xì)敏土廠），1906年投入生產(chǎn)，即現(xiàn)在的啟新水泥廠，從此誕生了中國(guó)水泥工業(yè)。以后

7、又陸續(xù)在上海、南京、廣州、四川等地建了一些濕法回轉(zhuǎn)窯，日本人在東北建了一些干法和半干法回轉(zhuǎn)窯，。但在解放前，水泥工業(yè)發(fā)展非常緩慢，歷史最高水平年產(chǎn)量(1942年)僅有229萬(wàn)噸。按人均消費(fèi)水泥量計(jì)算，約為當(dāng)時(shí)美國(guó)、比利時(shí)等國(guó)的1/150。且水泥品種只有普通硅酸鹽水泥和白色硅酸鹽水泥等幾個(gè)品種。 我國(guó)新型干法水泥起步于20世紀(jì)70年代，但直到20世紀(jì)末，其發(fā)展速度較慢。 80年代從國(guó)外成套引進(jìn)冀東、寧國(guó)、珠江、柳州等4000t/d和3200t/d熟料生產(chǎn)線及國(guó)產(chǎn)化的江西水泥廠2000t/d熟料生產(chǎn)線相繼投產(chǎn),使我國(guó)初步掌握了新型干法生產(chǎn)。 90年代，在建設(shè)了一批引進(jìn)技術(shù)或主機(jī)設(shè)備的新型干法的同時(shí)

8、，還建設(shè)了一批不同規(guī)模的全國(guó)產(chǎn)化新型干法生產(chǎn)線，標(biāo)志著我國(guó)水泥工業(yè)已進(jìn)入大型化干法生產(chǎn)的發(fā)展軌道。 進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)入了快車道，其速度令人矚目。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2019年底我國(guó)已投產(chǎn)的新型干法水泥生產(chǎn)線達(dá)797條，熟料生產(chǎn)能力已達(dá)60657.7萬(wàn)噸，20005000T/D熟料產(chǎn)能比例為45.4%;5000T/D及以上熟料產(chǎn)能比例為36.8%. 截止2019年底，公司累計(jì)建成94條熟料生產(chǎn)線、253臺(tái)水泥磨、54套余熱發(fā)電機(jī)組，共形成熟料產(chǎn)能1.64億噸、水泥產(chǎn)能1.8億噸、余熱發(fā)電能力739兆瓦。2019年，公司水泥、熟料總銷量達(dá)2.02億

9、噸。 目前，我國(guó)水泥工業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，表現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得突破性進(jìn)展； 2、行業(yè)集中度明顯提高； 3、行業(yè)并購(gòu)趨勢(shì)明顯； 4、水泥技術(shù)裝備在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力顯著增強(qiáng) 2019年，我國(guó)水泥行業(yè)認(rèn)真貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量明顯提高，全行業(yè)運(yùn)行和發(fā)展總體呈現(xiàn)出又好又快的勢(shì)頭。一、 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況 1.水泥產(chǎn)銷兩旺。 2.價(jià)格水平穩(wěn)中有升。 3.經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高。 4.國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力明顯增強(qiáng)。 5.水泥投資出現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)。二、宏觀調(diào)控措施執(zhí)行情況 1. 貫徹落實(shí)各項(xiàng)調(diào)控措施，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整 大型新型干法水泥，所占比例進(jìn)一步提高到55%，企

10、業(yè)兼并重組進(jìn)程加快，產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提高。排列前十位的大水泥企業(yè)集團(tuán)產(chǎn)量已占全國(guó)水泥產(chǎn)量比重23%。 2.抓好淘汰落后產(chǎn)能工作 全行業(yè)對(duì)淘汰落后的認(rèn)識(shí)逐步提高. 2019年全國(guó)通過(guò)拆除生產(chǎn)線淘汰機(jī)立窯等落后水泥產(chǎn)能5200多萬(wàn)噸，浙江、北京、上海一省兩市徹底淘汰機(jī)立窯生產(chǎn)線。工信部2019年淘汰落后水泥產(chǎn)能2.19億噸 . 3.推動(dòng)企業(yè)兼并重組做大做強(qiáng) 4.推動(dòng)節(jié)能減排工作 余熱發(fā)電水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的加速器。目前，水泥業(yè)內(nèi)有海螺集團(tuán)，華效資源、天津院、中信重機(jī)、大連易世達(dá)幾家設(shè)計(jì)單位。幾家緊抓機(jī)遇、迅猛發(fā)展，在余熱發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)上表現(xiàn)各有千秋。 海螺水泥熱力系統(tǒng)采用閃蒸技術(shù)、低壓力參數(shù)設(shè)計(jì)及

11、混汽凝汽式發(fā)電機(jī)組?，F(xiàn)在擁有11套純低溫余熱發(fā)電機(jī)組，項(xiàng)目分布在安徽有6個(gè)、浙江有1個(gè)、廣東有1個(gè)。 分列為安徽寧國(guó)5000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、浙江建德5000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽池州2條5000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽銅陵于2019年1月并網(wǎng)的4000t/d+5000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽樅陽(yáng)于2019年3月并網(wǎng)的2條2500t/d+5000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽荻港2條2500t/d+5000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、廣東英德3條5000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽銅陵2條10000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽池州7200t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽樅陽(yáng)10000t/d余熱發(fā)電機(jī)組、安徽懷寧2條50

12、00t/d余熱發(fā)電機(jī)組。 第二章 硅酸鹽水泥生產(chǎn)概述2.1 硅酸鹽水泥的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 2.2 硅酸鹽水泥的生產(chǎn) 2.1 硅酸鹽水泥的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 硅酸鹽水泥是以硅酸鈣為主要成分的熟料所制得的水泥的總稱。如摻入定數(shù)量的混合材料，則硅酸鹽水泥名稱前冠以混合材料名稱，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBl752019，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的定義、代號(hào)、強(qiáng)度等級(jí)、品質(zhì)指標(biāo)以及驗(yàn)收規(guī)則如下BACK2.1 硅酸鹽水泥的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一、定義與代號(hào)二、強(qiáng)度等級(jí)三、技術(shù)要求四、廢品與不合格品 一、定義與代號(hào)1、硅酸鹽水泥 凡是由硅酸鹽水泥熟料、05%石灰石或?；郀t礦渣、適量的石

13、膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥，即國(guó)外通稱的波特蘭水泥。 硅酸鹽水泥分為兩種類型： 不摻混合材的稱為型硅酸鹽水泥，代號(hào)P。在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻加不超過(guò)水泥質(zhì)量5%石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱為型硅酸水泥，代號(hào)P。2、普通硅酸鹽水泥 凡是由硅酸鹽水泥熟料、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)PO。 摻活性混合材料時(shí)，最大摻入量不得超過(guò)15%其中允許用不超過(guò)水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過(guò)水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來(lái)代替。摻非活性混合材料時(shí)最大摻量不超過(guò)水泥質(zhì)量10%。 3、組分材料 （1）硅酸鹽水泥熟料 （2）石膏 （

14、3） 活性混合材料 （4）非活性混合材料 （5）窯灰 活性混合材料 活性混合材指本身不與水反應(yīng)，加入激發(fā)劑后，在激發(fā)劑與水作用下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)度。堿性激發(fā)劑：CaO、Ca(OH)2等硫酸鹽激發(fā)劑：CaSO4等礦物外加劑：礦渣、粉煤灰、火山灰 非活性混合材料 不管在任何情況下都不發(fā)生反應(yīng)，只能作為填料作用。 二、強(qiáng)度等級(jí) 硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)制分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。 普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。 注： R型水泥屬于快硬型，對(duì)其3d強(qiáng)度有較高的要求。 三、技術(shù)要求 1、 不溶物 型硅酸

15、鹽水泥不溶物不超過(guò)0.75%。型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過(guò)1.50%。 2、 氧化鎂 水泥中氧化鎂含量不超過(guò)5.0%。如果水泥壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂含量允許放寬到6.0%。 3、三氧化硫 水泥中SO3含量不得超過(guò)3.5%。 4、 燒失量 型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于3.0%，型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于3.5%。普通水泥中燒失量不得大于5.0%。 5、 細(xì)度 硅酸鹽水泥比表面積大于300/kg，普通水泥80m方孔篩篩余不得超過(guò)10.0%。 6、 凝結(jié)時(shí)間 硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于390min。普通水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于10h。 7、 安定性

16、用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。 8、強(qiáng)度 水泥標(biāo)號(hào)按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來(lái)劃分，各標(biāo)號(hào) 水泥的各齡期強(qiáng)度不得低于表1-2-1中數(shù)值。表1-2-1GB175-99各齡期、各類型水泥強(qiáng)度品種強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度（MPa）3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.51742.53.56.542.5R2242.546.552.52352.54752.5R2752.55762.52862.55862.5R3262.55.58普通水泥3251132.52.55.532.5R1632.53.55.542.51642.53.56.542.5R2142.546.552.52252.54752.5R265

17、2.5579.堿 水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算值來(lái)表示，若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定。BACK四、廢品與不合格品1.廢品 凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時(shí)間、安定性中任何一項(xiàng)不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，均為廢品。2.不合格品 凡細(xì)度、終凝時(shí)間、不溶物和燒失量中的任何一項(xiàng)不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過(guò)最大限量和強(qiáng)度低于商品標(biāo)號(hào)規(guī)定的指標(biāo)時(shí)稱為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、標(biāo)號(hào)、工廠名稱和出廠編號(hào)不全的也屬于不合格品。 BACK 2.2 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法二、硅酸鹽水泥生產(chǎn)的主要工藝過(guò)程BACK2.水泥的生

18、產(chǎn)方法分類 水泥的生產(chǎn)方法按生料制備方法的不同可分為兩大類:干法與濕法 干法:原料經(jīng)烘干、粉碎制成生料粉，然后喂入密內(nèi)煅燒成熟料的方法 半干法 :將生料粉加入適量的水分制成生料球，再喂入立窯或立波爾窯內(nèi)煅燒成熟料的方法. 濕法: 將原料加水粉磨成生料漿，再喂入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒成熟料的方法。 半濕法: 將生料漿脫水制成生料塊，喂入窯內(nèi)煅燒，或?qū)⑸蠅K經(jīng)烘干、破碎成生料粉再喂入干法窯內(nèi)煅燒成熟料的方法。BACK硅酸鹽水泥的大致生產(chǎn)流程如下： 石灰石粘土 鐵粉 生料 石膏 熟料 混 合材 硅酸鹽 水泥按比例混合磨細(xì)煅 燒硅 酸鹽 水泥14001450 用窯外分解窯干法生產(chǎn)的流程如圖1-2-2所示。第三章 硅酸鹽水泥熟料礦物組成 水泥的質(zhì)量主要取決于熟料的礦物組成和結(jié)構(gòu)，而后者又取決于化學(xué)組成。因此，控制合適的熟料化學(xué)組成是獲得優(yōu)質(zhì)水泥熟料的中心環(huán)節(jié)。 硅酸鹽水泥熟料主要由CaO、SiO2、AI203，和Fe 203四種氧化物組成，其含量總和通常都在95以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這四種氧化物含量的波動(dòng)范圍為 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O36267 2024 47 2.56.0除了上述四種主要氧化物外，通常還含有MgO、SO3、K 20、Na2O、Ti02、P2O5等。硅酸鹽水泥熟料的組成主要有以下四種礦物：硅酸三鈣 3CaOSiO2可簡(jiǎn)寫(xiě)為C3S；C3S是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物