水泥工艺基础知识(共49页).ppt

1、l1、根本概念l2、通用硅酸盐水泥标准l3、水泥熟料生产方法及工艺l主要原料及开采、运输、预均化l生料的制备和均化l熟料的烧成l水泥制成l包装第一节第一节 根本概念根本概念一、胶凝材料一、胶凝材料 在物理化学作用下，能从浆体变成巩固的石状体，在物理化学作用下，能从浆体变成巩固的石状体，并能胶结其它物料而有一定机械强度的物质，统称为并能胶结其它物料而有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。它分为无机和有机两大类。无机胶凝材料胶凝材料。它分为无机和有机两大类。无机胶凝材料又按照硬化条件，又可分为水硬性和非水硬性两种。又按照硬化条件，又可分为水硬性和非水硬性两种。水硬性胶凝材料指在拌水后既能在空气中又

2、能在水中水硬性胶凝材料指在拌水后既能在空气中又能在水中硬化的材料，如水泥。非水硬性胶凝材料不能在水中硬化的材料，如水泥。非水硬性胶凝材料不能在水中硬化，而只能在空气中硬化，故称为气硬性胶凝材料，硬化，而只能在空气中硬化，故称为气硬性胶凝材料，如石灰、石膏等。如石灰、石膏等。二、水泥二、水泥 广义上说，水泥泛指一切能够硬化的无机胶凝材料；广义上说，水泥泛指一切能够硬化的无机胶凝材料；而狭义的水泥那么专指现代水泥，即具有水硬性的胶而狭义的水泥那么专指现代水泥，即具有水硬性的胶凝材料。凝材料。三、水泥的品种和分类三、水泥的品种和分类1、按水泥用途分为：通用水泥、专用水泥、按水泥用途分为：通用水泥、专

3、用水泥、特性水泥三大类。特性水泥三大类。通用水泥：是指适用于大多数工业、民用建筑工通用水泥：是指适用于大多数工业、民用建筑工程的硅酸盐系列品种水泥。主要有硅酸盐水泥，程的硅酸盐系列品种水泥。主要有硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥。泥。 专用水泥专用水泥:是指有专门用途的水泥，如油井水是指有专门用途的水泥，如油井水泥、泥、 道路硅酸盐水泥等。道路硅酸盐水泥等。 特性水泥：是指某种性能较突出的一类水泥。特性水泥：是指某种性能较突出的一类水泥。 如快硬

4、水泥系列、膨胀水泥系列、抗硫酸盐硅如快硬水泥系列、膨胀水泥系列、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。 1、定义、定义通用硅酸盐水泥 ：以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。品种：本标准规定的通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。 。l2组分与材料2.1 组分通用硅酸盐水泥的组分应符合表1的规定。2.2制造水泥的材料制造水泥的材料 2.21、硅酸盐水泥熟料：由主要含、硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO 、SiO2 、 Al2O3 、F

5、e2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧的原料，按适当比例磨成细粉烧至局部熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬至局部熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质简称熟料，其中硅酸盐矿物不小性胶凝物质简称熟料，其中硅酸盐矿物不小66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。、石膏：包括天然石膏和工业副产石膏、质量必、石膏：包括天然石膏和工业副产石膏、质量必须符合标准。须符合标准。 、活性混合材：系指具有火山灰性或潜在水硬、活性混合材：系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。如高炉矿渣、火山灰和粉煤灰。性的混合材料。如高炉矿渣、火山灰和粉煤灰。、非活性混合材：系指活性指标不符

6、合标准要求的潜在水硬性或火山灰的水泥混合材料，以及砂岩和石灰石。 、窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘。 、助磨剂：水泥粉磨时允许参加起助磨作用而不损害水泥性能的助磨剂。其参加量不得超过水泥质量的0.5%，助磨剂须符合JC/T667的规定。 硅酸盐水泥分： 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R普通硅酸盐水泥分： 42.5、42.5R、52.5、52.5R矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥分： 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R4 技术要求4.1 化学指标化学指标应符合表2规定。l4.1 碱含量选择性指标水泥中碱含量按Na2O+0

7、.658K2O计算值表示。假设使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。l4.2 物理指标l4.2.1 凝结时间硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。l4.2.2 安定性沸煮法合格。l4.2.3 强度不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同各龄期的强度应符合表3的规定。l l4.3 细度选择性指标硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比外表积表示，不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥

8、、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，80m方孔筛筛余不大于10%或45m方孔筛筛余不大于30%。l5、编号与取样l水泥出厂前按同品种、同强度等级编号和取样。袋装水泥和散装水泥应分别进行编号和取样。每一编号为一取样单位。l水泥出厂编号按年生产能力规定：l200万吨以上，不超过4000吨为一编号；l120万吨-200万吨，不超过2400吨为一编号；l60万吨-120万吨，不超过1000吨为一编号；l30万吨-60万吨，不超过600吨为一编号；l10万吨-30万吨，不超过400吨为一编号；l10万吨以下，不超过200吨为一编号；l6、包装、标志、运输与贮存l6.1包装：水泥可以散装或袋装，

9、袋装水泥每袋含量为50Kg，且应不少于标志质量的99%，随机抽取20袋总质量含包装袋应不少于1000Kg。l6.2标志：水泥包装袋上应清楚标明：生产者名称、生产许可证标志及编号、水泥各称、代号、强度等级、出厂编号、执行标准号、包装日期、净含量。l散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。l6.3运输与贮存：水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强度等级的水泥在贮运中防止混杂。l合格品：检验结果中不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度符合本标准的技术要求为合格品。l不合格品：检验结果中不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度其中任何一项

10、不符合本标准的技术要求为不合格品。“两磨一烧生 料 制 备熟 料 煅 烧水 泥 粉 磨石灰石铁矿尾矿粘土、粉煤灰原 煤磷石膏堆 场回转窑均化库原煤仓堆 场堆 场水泥配料站生料磨预均化堆场均 化 堆 场原 料 配 料 站煤 磨混合材C5堆 场堆 场堆 场水泥库出 厂包装、散装水泥磨 水泥的质量主要取决于熟料的质量。煅烧优质熟料必须制备适当成分的水泥生料。而生料的化学成分是由原料提供的。只有当原料提供的成分符合要求，加上良好的煅烧与粉磨，才能生产出优质水泥。因此，水泥原料的开采和合理使用，是水泥生产首先需要解决的问题。 自然界中很难找到一种单一原料，能完全满足水泥生产的要求。因此需要采取几种不同的

11、原料，根据所生产水泥的种类和性能，进行合理搭配，即通过配料，组成配合原料，再把它粉磨成一定细度，才能制得适当成分的生料。因此，生料配料是为了确定各原料各组分的数量比例，以保证得到成分和质量符合要求的水泥熟料。生产硅酸盐水泥用的原料，主要是石类质原料主要提供氧化钙和粘土质原料主要提供氧化硅、氧化铝和少量氧化铁。一、石灰质原料 但凡以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。常用的天然石灰质原料有石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等。我国水泥生产中应用最普遍的是石灰岩。二、粘土质原料 我国天然粘土质原料的种类较多，有黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等，其中应用最广泛的是黄土和粘土。三、校正材料三、校正材

12、料当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求时，必须根据所缺少的组分，符合配料方案要求时，必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料，以补充某些成分的缺乏，掺加相应的校正原料，以补充某些成分的缺乏，常用校正原料有低品位铁矿石、铁厂尾矿、硫铁常用校正原料有低品位铁矿石、铁厂尾矿、硫铁矿渣；硅藻土、硅藻石、砂岩、粉砂岩、铝矾土、矿渣；硅藻土、硅藻石、砂岩、粉砂岩、铝矾土、铝渣等。铝渣等。 校正原料 硅率 w(SiO2)/% w(R2O)/%硅质4.0709030%w(Fe2O3)40%校正原料的质量要求 水泥厂一般要求都有自己的原料矿山。

13、水泥厂的原料均属非金属矿床。非金属矿床的开采按开采对象和开采方法，可分为露天开采和地下开采。露天开采又可分为机械开采和水力开采。目前使用最多的是机械开采。机械开采是用一定的采掘运输设备，按一定的生产工艺，从地面将矿体四周的岩体及覆盖层剥离掉，把矿石采出来并通过露天沟道或运输设备运到厂区料场的开采方法。 矿石运输：根据采石场距工厂的距离长短来选择运输设备。一般采石场距工厂300-500时，那么可采用皮带输送机、相距在3Km以内时，采用自动卸料汽车或小型内燃机车运输。 矿山管理要贯彻“采剥并举，剥离先行的原那么，矿山要实行方案开采，不同质量的矿石要分别开采和存放，搭配使用。稳定进厂原料成分，到达配

14、料要求。经破碎的原料的化学成分是很不均齐的。为使原料成分初步趋于均齐，充分发挥原料堆场在储存和取用原料两方面的功能，采用一定的堆放和取用方式，使生料得到均齐，叫原料的预均化。原料预均化的根本原理是“平铺直取。即采取堆料机将料一层一层地铺起来，用料时，采用取料机垂直切取料层，这样取得的生料就较均齐，接着送入生料磨进行粉磨。石灰石矩形预均化堆场煤预均化堆场一、生料制备一、生料制备 石灰石质原料、粘土质原料及少量校正原料石灰石质原料、粘土质原料及少量校正原料 经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配为成分适宜、质量均匀的生料。为成分适宜、质量均匀的生料。一对生料的要求

15、一对生料的要求 1生料成分的均匀性。生料成分均匀生料成分的均匀性。生料成分均匀稳定对熟料烧成具有重要影响。衡量生料稳定对熟料烧成具有重要影响。衡量生料成分稳定性的重要指标是氧化钙滴定值，成分稳定性的重要指标是氧化钙滴定值，出磨生料氧化钙滴定值波动范围，干法窑出磨生料氧化钙滴定值波动范围，干法窑不大于不大于0.3%； 2细度：一般生料以细度：一般生料以0.08mm方孔筛方孔筛筛余量应控制在筛余量应控制在8-12%，0.2mm方孔筛筛方孔筛筛余不大于余不大于1.5%为宜。为宜。 3生料的水分：干法一般控制在生料的水分：干法一般控制在1.2%以内。以内。 二生料制备的过程。二生料制备的过程。 1、破

16、碎：是用机械方法缩小物料粒度的、破碎：是用机械方法缩小物料粒度的过程。破碎物料主要有压碎、击碎、磨碎、过程。破碎物料主要有压碎、击碎、磨碎、劈碎四种方式。采用的破碎设备有颚式破劈碎四种方式。采用的破碎设备有颚式破碎机、锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、还击式破碎机等。碎机、还击式破碎机等。 破碎作业有一级、二级甚至三级破碎的破碎作业有一级、二级甚至三级破碎的程序。采用几级破碎，主要取决于破碎机程序。采用几级破碎，主要取决于破碎机的技术性能。一般级数越少越好。但不管的技术性能。一般级数越少越好。但不管选用几级或选用什么样的破碎机，石灰石选用几级或选用什么样的

17、破碎机，石灰石破碎系统的出料粒度必须满足生料磨入磨破碎系统的出料粒度必须满足生料磨入磨要求，在我国一般为要求，在我国一般为20-25mm。3、粉磨 破碎与烘干后的物料，通过配料过程和配料设备送至生料磨进行粉磨。粉磨系统主要有开路和闭路两种。在粉磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路系统，当物料出磨后经过分级设备选粉机选出产品，而使粗料返回磨内再磨时称为闭路系统。 三、生料均化三、生料均化 出磨的生料粉或生料浆，其化学成分难免有些波动，为保证入窑生料化学成分均齐、合格，生料应在贮存均化库内进行均化。 干法生料的均化可采用多库搭配，机械倒库和压缩空气搅拌库。第五节 硅酸盐水泥熟料的煅烧

18、 熟料煅烧是硅酸盐水泥生产工艺过程的第二阶段。是指将生料制备过程中制得的生料送入煅烧窑，经高温煅烧，发生一系列物理的、化学的和物理化学变化后形成熟料的工艺过程。虽然生产方法和各种煅烧窑各有不同，但熟料煅烧过程大体相同。下面以新型干法回转窑为例，来说明熟料的煅烧过程： 熟料煅烧物料可分为：水分蒸发生料预热生料分解熟料煅烧熟料冷却五个功能单元。相应分为枯燥带、预热带、分解带和放热带，烧成带和冷却带。 一、枯燥带物料温度150 干法窑由于入窑生料水分小于1%，几乎没有枯燥带。半干法窑的枯燥过程在加热机上进行，在回转窑内无枯燥带。预热器窑、窑外分解窑枯燥在预热器内进行，因此回转窑内无枯燥带。 二、预热

19、带物料温度150-750 承担粘土质等原料中化学水的分解脱水任务。当温度升到400-550时，粘土开始脱水分解出活性SiO2和Al2O3，当温度升到600-700时，MgCO3继续分解。带悬浮预热器和加热机的窑，预热都在窑外进行，回转窑内预热带很短或者没有。三、分解带物料温度750-1000 主要承担MgCO3和CaCO3的分解任务。在预热带未分解完的MgCO3在该带继续分解，但主要是CaCO3的分解。这一带末端，分解产物之间产生固相反响，生成碱性的CA、CF、C2S。窑外分解炉的窑绝大局部的分解反响是在分解炉内进行。四、放热反响带过渡带物料温度1000-1300 在分解带分解出的大量CaO、

20、Si02、Al203等氧化物在该带进行固相反响，生成大量C3A、C4AF和C2S。这些反响是放热反响，故称“固相反响带。由于固相反响放热，物料温度迅速上升，使该带在窑内占的比例较小。 五、烧成带物料温度五、烧成带物料温度13001450-1300该带又称烧结带，是回转窑内温度最高的一带，该带又称烧结带，是回转窑内温度最高的一带，物料进入这带就出现液相，在液相中物料进入这带就出现液相，在液相中C2S和游离和游离氧化钙作用形成氧化钙作用形成C3S即：即：CaOC2SC3S，因，因此，此带也叫此，此带也叫“石灰吸收带。为石灰吸收带。为C3S的生成反的生成反响完全，物料在此停留的时间，也就是烧成带应响

21、完全，物料在此停留的时间，也就是烧成带应有一定长度，因此，要求回转窑内燃料燃烧的火有一定长度，因此，要求回转窑内燃料燃烧的火焰应有一定的长度和温度。焰应有一定的长度和温度。六、冷却带物料温度六、冷却带物料温度13001000在烧成带形成的在烧成带形成的C3S、C2S、C3A、C4AF四种四种主要矿物的晶体继续向前运动与温度较低的二次主要矿物的晶体继续向前运动与温度较低的二次空气相遇，熟料温度下降，这一区域称为冷却带。空气相遇，熟料温度下降，这一区域称为冷却带。在该带快速冷却后新型干法窑冷却带很短，在该带快速冷却后新型干法窑冷却带很短，形成含形成含C3S、C2S、C3A、C4AF圆形颗粒和玻圆形颗粒和玻璃体阿利特晶体，落入冷却机内进一步冷却。璃体阿利特晶体，落入冷却机内进一步冷却。 第六节第六节 水