硅酸盐水泥生产概述(共47页).ppt

1、12. 2. 硅酸盐水泥生产概述硅酸盐水泥生产概述 硅酸盐水泥波特兰水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 2硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，用代号P表示；在硅酸盐水泥粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉渣混合材料的称型硅酸盐水泥，用代号P表示。其中P为波特兰“Portland的英文字首。 32.1.1 2.1.1 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 即国际上的波特兰水泥熟料，简称水泥熟料。是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当比例配合磨成细粉生料烧至局部熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水硬性

2、胶凝物质。 熟熟 料料42.1.2 2.1.2 混合材料混合材料 混合材料是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起参加磨内用以改善水泥性能、调节水泥标号、提高水泥产量的矿物质材料，如粒化高炉矿渣、石灰石等。粒化高炉矿渣是高炉冶炼生铁所得以硅酸钙和铝酸钙为主要成分的熔融物经淬冷成粒后的产品。石灰石为水泥工业原料，在水泥中掺入少量石灰石可以起到混合材料的作用。 5混合材料混合材料 62.1.32.1.3石膏石膏 石膏是用作调节水泥凝结时间的组分，是缓凝剂。适量石膏可以延缓水泥的凝结时间，使建筑施工中的搅拌、运输、振捣、砌筑等工序得以顺利进行；同时适量的石膏也可以提高水泥的强度。72.1.3.12.1.3.

3、1天然石膏天然石膏 1石膏以二水硫酸钙CaSO42H2O为主要成分的天然矿石。 2硬石膏以无水硫酸钙CaSO4为主要成分的天然矿石。 8硅酸盐水泥化学物理指标硅酸盐水泥化学物理指标 序 号 项 目 指标 检验方法与依据 P P 1不溶物（%）0.751.5GB/T17619962烧失量（%）3.03.5GB/T17619963细度（比表面积）（m2/kg） 300 GB80744凝结时间（min）初凝45终凝390 GB1346 5安定性 沸煮法检验 合 格 GB1346 雷氏夹膨胀（mm） 5 6氧化镁（%） 5.0；水泥压蒸安定性检验合格可放宽到6.0 GB176或GB750 7三氧化硫（

4、%） 3.5GB176 8碱（Na2O+0.658Na2O）（%） 0.6或协商指标 GB176 9凝结时间凝结时间水泥凝结时间是水泥从和水开始到失去流动性，即从可塑性状态开展水泥凝结时间是水泥从和水开始到失去流动性，即从可塑性状态开展到固体状态所需要的时间，分初终时间和终凝时间两种。到固体状态所需要的时间，分初终时间和终凝时间两种。初凝时间：是指水泥加水拌和到标准稠度净浆开始失去塑性的时间。初凝时间：是指水泥加水拌和到标准稠度净浆开始失去塑性的时间。终凝时间：是指水泥加水拌和起到标准稠度净浆完全失去塑性的时间。终凝时间：是指水泥加水拌和起到标准稠度净浆完全失去塑性的时间。安定性安定性水泥硬化

5、后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，简称安定性。水泥硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，简称安定性。 引起水泥安定性不良的原因主要有三种引起水泥安定性不良的原因主要有三种: :熟料中游离氧化钙、方镁石过熟料中游离氧化钙、方镁石过高及水泥中石膏掺加量过多。高及水泥中石膏掺加量过多。氧化镁氧化镁MgOMgO水泥中氧化镁含量过高时，由于其缓慢的水化和体积膨胀效应可使水水泥中氧化镁含量过高时，由于其缓慢的水化和体积膨胀效应可使水泥硬化体结构破坏。采用压蒸安定性试验进行检验。泥硬化体结构破坏。采用压蒸安定性试验进行检验。三氧化硫三氧化硫SO3SO3 102.1.4.2 2.1.4.2 强度与强度

6、等级强度与强度等级 (1)(1)水泥强度水泥强度水泥强度是水泥试体净浆在单位面积上所能承受的外力。 通常以各龄期的抗压强度、抗折强度来表示水泥的质量。一般3d或7d以前的强度为早期强度，28d及其后的强度称为后期强度，也有将3个月以后的强用度称为后期强度。 通常用28d的强度作为水泥质量划分的强度等级。 11 (2) 强度等级与水泥标号强度等级是按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分各强度等级水泥的各龄期强度值不得低于表数值。强度等级习惯称之水泥标号。俗称商品标号。抗压实验机抗压实验机抗折实验机抗折实验机12抗压强度测量实验抗压强度测量实验132 22 2 硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产工

7、艺 221生产过程硅酸盐水泥的生产过程通常可分为三个阶段： 生料制备熟料煅烧水泥制成。14 生料制备生料制备15 熟料煅烧熟料煅烧1617水泥制成水泥制成182.2.2.2.2 2生产方法生产方法 按生料制备的方法分为： 湿法、干法； 按煅烧熟料窑的结构分为： 回转窑；立窑。 19湿湿 法法20新型干法新型干法21回转窑回转窑22立窑立窑232.2.2.1 2.2.2.1 湿法回转窑生产工艺流程与特点湿法回转窑生产工艺流程与特点 A.熟料质量较好且均匀 B.粉尘飞扬少 c.熟料单位热耗高 242.2.2.22.2.2.2现代立窑水泥生产的根本特征现代立窑水泥生产的根本特征 现代立窑水泥应有的八

8、项指标是： .企业规模：年产水泥30万吨以上。 .技术装备:自动化控制及计算机管理。 .产品质量:42.5等级水泥 。 . 均匀稳定：水泥质量均匀性不大于1.1R 。 .环境保护：到达国家标准 。 .能耗指标：热耗3762 kj/kg以下，综合电耗80kw.h/t以下。 .全员实物劳动生产率：1000 t/(人.年)以上。 .企业管理：通过ISO 9001质量管理体系认证。 252.3 2.3 新型干法水泥生产技术特征新型干法水泥生产技术特征 新型干法水泥生产的特点新型干法水泥生产的特点 1 1优质优质 2 2低耗：热耗低耗：热耗3000kJ/kg3000kJ/kg以下，水泥单位电耗以下，水泥

9、单位电耗9090110kWh/t110kWh/t以下。以下。 3 3高效高效 ：单位容积产量达：单位容积产量达110110270kg/m2270kg/m2，劳动生产率达，劳动生产率达100010004000t/4000t/年年人。人。(4) (4) 环保环保 (5(5装备大型化装备大型化 ：单机生产能力达：单机生产能力达10000t/d 10000t/d (6) (6) 生产控制自动化生产控制自动化 (7) (7) 管理科学化管理科学化 (8(8投资大建设周期较长投资大建设周期较长 262.4 2.4 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按

10、适当比例配合磨成细粉生料烧至局部熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水硬性胶凝物质。 272.4.1 2.4.1 熟料的化学组成熟料的化学组成 主要化学成分与含量 主要氧化物：CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 其总和通常占熟料总量的95%以上。其它氧化物：如MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等，其总量通常占熟料的5%以下。282.42.4.1 .1 熟料的化学组成熟料的化学组成 主要化学成分要求 实际生产中，硅酸盐水泥中个主要氧化物含量的波动范围一般为： CaO 62%67% SiO2 20%24% Al2O3 4%7% Fe2O3 2.5%6% 292.4.2 2.4.2

11、 熟料的矿物组成熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小的人造石。硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小的人造石。通常为通常为303060m60m。 主要矿物：主要矿物： 硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO23CaOSiO2，简写成，简写成C3SC3S 硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO22CaOSiO2，简写成，简写成C2SC2S 铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O33CaOAl2O3，简写成，简写成C3AC3A 铁铝酸四钙铁铝酸四钙4 CaOAl2O3Fe2O34 CaOAl2O3Fe2O3，简写成，简写成C4AFC4AF 30熟料的矿物组成及岩相结构熟料的矿物组成及岩相结构3

12、12.4.2 2.4.2 熟料的矿物组成熟料的矿物组成 其次矿物：游离氧化钙f-CaO方镁石结晶 MgO玻璃体硅酸三钙和硅酸二钙合称硅酸盐矿物，约占75%左右。铝酸三钙和铁铝酸四钙合称熔剂矿物，约占22%左右。硅酸盐矿物和熔剂矿物总和约占95%左右。 322.4.2 2.4.2 熟料的矿物组成熟料的矿物组成 熟料矿物含量范围熟料矿物含量范围% % 熟料类别 C3S C2S C3A C4AF 回转窑熟料立窑熟料新型干法窑熟料国内重点企业熟料国外水泥企业熟料45653860535457 15322033242020 41147878 10181320101410 332.4.3 2.4.3 熟料的

13、物理性能要求熟料的物理性能要求 凝结时间 安定性 强度 硅酸盐水泥熟料物理性能的检验，是通过将水泥熟料在500500标准小磨中与二水石膏一起磨细至外表积350 m2/kg，80m方孔筛筛余4%制成P.型硅酸盐水泥后来进行的。 342 2.4.4.4.4化学成分与矿物组成间的关系化学成分与矿物组成间的关系 熟料中的主要矿物均由各主要氧化物经高温煅烧化合而熟料中的主要矿物均由各主要氧化物经高温煅烧化合而成，熟料矿物组成取决于化学组成，控制适宜的熟料化学成成，熟料矿物组成取决于化学组成，控制适宜的熟料化学成分是获得优质水泥水泥熟料的中心环节，根据熟料化学成分分是获得优质水泥水泥熟料的中心环节，根据熟

14、料化学成分也可以推测出熟料中各矿物的相对含量上下。也可以推测出熟料中各矿物的相对含量上下。 1 1CaO CaO 2 2SiO2 SiO2 3 3Al2O3 Al2O3 4 4Fe2O3 Fe2O3 5 5其他少量氧化物和微量元素其他少量氧化物和微量元素 352 2.4.5.4.5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 硅酸三钙存在形式：纯C3S只在20651250温度范围内稳定，在2065以上不一致熔融为CaO 与液相；在1250以下分解为C2S和CaO。调整纯C3S具有同质多晶现象,熟料中C3S不纯，总是与少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体。在反光显微镜下为黑色多

15、角形颗粒，又称阿利特Alite，简称A矿。 36硅酸三钙矿物水化特性：水化较快，水化反响主要在28d以内进行，约经一年后水化过程根本结束。早期强度高，强度的绝对值和增进率较大。其28d强度可到达一年强度的70%80%。水化热较高；抗水性较差。 2 2.4.5.4.5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 372 24 45 5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 硅酸二钙多晶转变纯C2S在1450以下有同质多晶现象。其中：-C2S的密度为2.97g/cm3，-C2S的密度为3.28g/cm3，故发生转变时，伴随着体积膨胀10%，结果是熟料崩溃，生产中称之为粉化。而-C2S几乎无水硬性。 382 24 45 5熟

16、料矿物的特性熟料矿物的特性 硅酸二钙 矿物特性 熟料中硅酸二钙通常固溶有少量氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体，称贝利特Belite，简称B矿。在反光显微镜下呈圆粒状，常具有黑白交叉双晶条纹。 392 24 45 5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 硅酸二钙水化特性水化反响比C3S慢的多，28d只水化20%左右，凝结硬化慢；早期强度低，但28d后强度仍能较快增长，一年后其强度可赶超阿利特；水化热小；抗水性好。 402 2.4.5.4.5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 铝酸三钙矿物特性C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体，在反光镜下，其反光能力

17、弱，呈暗灰色，并填充在A矿与B矿中间，又称黑色中间相。 412 2.4.5.4.5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 铝酸三钙水化特性水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；早期强度较高，但绝对值不高，其强度3d之内大局部发挥出来，以后几乎不增长，甚至倒缩；水化热高；干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。 422 24 45 5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 铁铝酸四钙矿物特性铁铝酸四钙代表的是一系列连续的铁相固溶体。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又称才利特Celite或C矿。在反光镜下其反射能力强，呈亮白色，并填充在A矿与B矿之间，也称白色中间相。 432 2.4.

18、5.4.5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 铁铝酸四钙水化特性水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙之间，但随后的开展不如硅酸三钙； 早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似于硅酸二钙； 水化热较铝酸三钙低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。 442 2.4.5.4.5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 玻璃体 形成 局部熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体主要成分 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O含量 取决于液相量及冷却条件 性能 不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟料性能与易磨性。 452 2.4.5.4.5熟料矿物的特性熟料矿物的特性 游离氧化钙f-CaO 定义是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状态存在的氧化钙。 46游离氧化钙的种类及其对安定性的影响游离氧化钙的种类及其对安定性的影响 种类 产生原因 特点 对水泥安定的影响性 欠烧f-CaO 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在11001200低温下形成 结构疏松多孔 不大 一次f-CaO 因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A