水泥工艺基础知识

水泥工艺基础知识内容1、基本概念2、通用硅酸盐水泥标准3、水泥熟料生产方法及工艺主要原料及开采、运输、预均化生料的制备和均化熟料的烧成水泥制成包装第一章水泥基础知识第一节基本概念一、胶凝材料在物理化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，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。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，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。二、水泥广义上说，水泥泛指一切能够硬化的无机胶凝材料；而狭义的水泥则专指现代水泥，即具有水硬性的胶凝材料。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、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、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥。专用水泥:是指有专门用途的水泥，如油井水泥、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。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。第二章通用硅酸盐水泥标准(GB175-2007)

1、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。。2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

2.21、硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分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66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。2.2.2、石膏：包括天然石膏和工业副产石膏、质量必须符合标准。

2.2.3、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。2.2.4、非活性混合材：系指活性指标不符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。

2.2.5、窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘。

2.2.6、助磨剂：水泥粉磨时允许加入起助磨作用而不损害水泥性能的助磨剂。其加入量不得超过水泥质量的0.5%，助磨剂须符合JC/T667的规定。3强度等级硅酸盐水泥分分：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R普通硅酸盐水水泥分：42.5、42.5R、52.5、52.5R矿渣、火山灰灰、粉煤灰、、复合硅酸盐盐水泥分：32.5、、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R4技术要求4.1化学指标化化学指标应符符合表2规定。4.1碱含含量（选择性性指标）水水泥中碱碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表表示。若使用用活性骨料，，用户要求提提供低碱水泥泥时，水泥中中的碱含量应应不大于0.60%或由由买卖双方协协商确定。4.2物理指标4.2.1凝结时间硅硅酸盐水水泥初凝不小小于45min，终凝不大于于390min；

普通通硅酸盐水泥泥、矿渣硅酸酸盐水泥、火火山灰质硅酸酸盐水泥、粉粉煤灰硅酸盐盐水泥和复合合硅酸盐水泥泥初凝不小于于45min，终凝不大于于600min。4.2.2安定性沸沸煮法合格格。4.2.3强度不不同品种不同同强度等级的的通用硅酸盐盐水泥，其不不同各龄期的的强度应符合合表3的规定。4.3细度（选择性性指标）硅硅酸盐水水泥和普通硅硅酸盐水泥以以比表面积表表示，不小于于300m2/kg；矿渣硅酸盐盐水泥、火山山灰质硅酸盐盐水泥、粉煤煤灰硅酸盐水水泥和复合硅硅酸盐水泥以以筛余表示，，80μm方孔筛筛余不不大于10%或45μm方孔筛筛余不不大于30%。5、编号与取样样水泥出厂前按按同品种、同同强度等级编编号和取样。。袋装水泥和和散装水泥应应分别进行编编号和取样。。每一编号为为一取样单位位。水泥出厂编号号按年生产能能力规定：200万吨以上，不不超过4000吨为一编号；；120万吨-200万吨，不超过过2400吨为一编号；；60万吨-120万吨，不超过过1000吨为一编号；；30万吨-60万吨，不超过过600吨为一编号；；10万吨-30万吨，不超过过400吨为一编号；；10万吨以下，不不超过200吨为一编号；；6、包装、标志志、运输与贮贮存6.1包装：水泥可可以散装或袋袋装，袋装水水泥每袋含量量为50Kg，且应不少于于标志质量的的99%，随机抽取取20袋总质量（（含包装袋袋）应不少少于1000Kg。6.2标志：水泥泥包装袋上上应清楚标标明：生产产者名称、、生产许可可证标志及及编号、水水泥各称、、代号、强强度等级、、出厂编号号、执行标标准号、包包装日期、、净含量。。散装发运时时应提交与与袋装标志志相同内容容的卡片。。6.3运输与贮存存：水泥在在运输与贮贮存时不得得受潮和混混入杂物，，不同品种种和强度等等级的水泥泥在贮运中中避免混杂杂。水泥合格的的判定规则则合格品：检检验结果中中不溶物、、烧失量、、三氧化硫硫、氧化镁镁、氯离子子、凝结时时间、安定定性、强度度符合本标标准的技术术要求为合合格品。不合格品：：检验结果果中不溶物物、烧失量量、三氧化化硫、氧化化镁、氯离离子、凝结结时间、安安定性、强强度其中任任何一项不不符合本标标准的技术术要求为不不合格品。。第三章硅硅酸盐水水泥的生产产方法及工工艺“两磨一烧””生料制制备备熟料煅煅烧烧水泥粉粉磨磨文字表达水水泥工艺流流程图石灰石铁矿尾矿粘土、粉煤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站生料磨预均化堆场场均化化堆堆场场原料料配配料料站站煤磨混合材C5堆场堆场堆场水泥库出厂包装、散装装水泥磨第一节硅硅酸盐水水泥熟料的的主要原料料与生料制制备水泥的质量量主要取决决于熟料的的质量。煅煅烧优质熟熟料必须制制备适当成成分的水泥泥生料。而而生料的化化学成分是是由原料提提供的。只只有当原料料提供的成成分符合要要求，加上上良好的煅煅烧与粉磨磨，才能生生产出优质质水泥。因因此，水泥泥原料的开开采和合理理使用，是是水泥生产产首先需要要解决的问问题。自然界中很很难找到一一种单一原原料，能完完全满足水水泥生产的的要求。因因此需要采采取几种不不同的原料料，根据所所生产水泥泥的种类和和性能，进进行合理搭搭配，即通通过配料，，组成配合合原料，再再把它粉磨磨成一定细细度，才能能制得适当当成分的生生料。因此此，生料配配料是为了了确定各原原料各组分分的数量比比例，以保保证得到成成分和质量量合乎要求求的水泥熟熟料。原料的种类类生产硅酸盐盐水泥用的的原料，主主要是石类类质原料（（主要提供供氧化钙））和粘土质质原料（主主要提供氧氧化硅、氧氧化铝和少少量氧化铁铁）。一、石灰质质原料凡是以碳酸酸钙为主要要成分的原原料都属于于石灰质原原料。常用用的天然石石灰质原料料有石灰岩岩、泥灰岩岩、白垩、、贝壳等。。我国水泥泥生产中应应用最普遍遍的是石灰灰岩。二、粘土质质原料我国天然粘粘土质原料料的种类较较多，有黄黄土、粘土土、页岩、、泥岩、粉粉砂岩及河河泥等，其其中应用最最广泛的是是黄土和粘粘土。三、校正材材料当石灰质原原料和粘土土质原料配配合所得生生料成分不不能符合配配料方案要要求时，必必须根据所所缺少的组组分，掺加加相应的校校正原料，，以补充某某些成分的的不足，常常用校正原原料有低品品位铁矿石石、铁厂尾尾矿、硫铁铁矿渣；硅硅藻土、硅硅藻石、砂砂岩、粉砂砂岩、铝矾矾土、铝渣渣等。校正原料的的质量要求求第二节原原料的开开采和运输输水泥厂一般般要求都有有自己的原原料矿山。。水泥厂的的原料均属属非金属矿矿床。非金金属矿床的的开采按开开采对象和和开采方法法，可分为为露天开采采和地下开开采。露天天开采又可可分为机械械开采和水水力开采。。目前使用用最多的是是机械开采采。机械开开采是用一一定的采掘掘运输设备备，按一定定的生产工工艺，从地地面将矿体体四周的岩岩体及覆盖盖层剥离掉掉，把矿石石采出来并并通过露天天沟道或运运输设备运运到厂区料料场的开采采方法。矿石运输：：根据采石石场距工厂厂的距离长长短来选择择运输设备备。一般采采石场距工工厂300-500ｍ时，则则可采用皮皮带输送机机、相距在在3Km以内时，采采用自动卸卸料汽车或或小型内燃燃机车运输输。矿山管理要要贯彻“采采剥并举，，剥离先行行”的原则则，矿山要要实行计划划开采，不不同质量的的矿石要分分别开采和和存放，搭搭配使用。。稳定进厂厂原料成分分，达到配配料要求。。第三节原原料的预预均化经破碎的原原料的化学学成分是很很不均齐的的。为使原原料成分初初步趋于均均齐，充分分发挥原料料堆场在储储存和取用用原料两方方面的功能能，采用一一定的堆放放和取用方方式，使生生料得到均均齐，叫原料的预预均化。原料预均均化的基本本原理是““平铺直取取”。即采采取堆料机机将料一层层一层地铺铺起来，用用料时，采采用取料机机垂直切取取料层，这这样取得的的生料就较较均齐，接接着送入生生料磨进行行粉磨。石灰石矩形预均化堆场煤预均化堆场第四节生生料的制制备、调整整和均化一、生料制制备石灰石质原原料、粘土土质原料及及少量校正正原料经破碎后，，按一定比比例配合、、磨细并调调配为成分分合适、质质量均匀的的生料。（一）对生生料的要求求（1）生料料成分的均均匀性。生生料成分均均匀稳定对对熟料烧成成具有重要要影响。衡衡量生料成成分稳定性性的重要指指标是氧化化钙滴定值值，出磨生生料氧化钙钙滴定值波波动范围，，干法窑不不大于±0.3%；（2）细度度：一般生生料以0.08mm方孔筛筛余余量应控制制在8-12%，0.2mm方孔筛筛余余不大于1.5%为宜。（3）生料料的水分：：干法一般般控制在1.2%以以内。（二）生料料制备的过过程。1、破碎：：是用机械械方法缩小小物料粒度度的过程。。破碎物料料主要有压压碎、击碎碎、磨碎、、劈碎四种种方式。采采用的破碎碎设备有颚颚式破碎机机、锥式破破碎机、辊辊式破碎机机、锤式破破碎机、反反击式破碎碎机等。破碎作业有有一级、二二级甚至三三级破碎的的程序。采采用几级破破碎，主要要取决于破破碎机的技技术性能。。一般级数数越少越好好。但不论论选用几级级或选用什什么样的破破碎机，石石灰石破碎碎系统的出出料粒度必必须满足生生料磨入磨磨要求，在在我国一般般为20-25mm。3、粉磨破碎与烘干干后的物料料，通过配配料过程和和配料设备备送至生料料磨进行粉粉磨。粉磨磨系统主要要有开路和和闭路两种种。在粉磨磨过程中，，当物料一一次通过磨磨机后即为为产品时，，称为开路路系统，当当物料出磨磨后经过分分级设备（（选粉机））选出产品品，而使粗粗料返回磨磨内再磨时时称为闭路路系统。三、生料均均化出磨的生料料粉或生料料浆，其化化学成分难难免有些波波动，为保保证入窑生生料化学成成分均齐、、合格，生生料应在贮贮存均化库库内进行均均化。干法生料的的均化可采采用多库搭搭配，机械械倒库和压压缩空气搅搅拌库。第五节硅酸盐水泥泥熟料的煅煅烧熟料煅烧是是硅酸盐水水泥生产工工艺过程的的第二阶段段。是指将将生料制备备过程中制制得的生料料送入煅烧烧窑，经高高温煅烧，，发生一系系列物理的的、化学的的和物理化化学变化后后形成熟料料的工艺过过程。虽然然生产方法法和各种煅煅烧窑各有有不同，但但熟料煅烧烧过程大体体相同。下下面以新型型干法回转转窑为例，，来说明熟熟料的煅烧烧过程：熟料煅烧物物料可分为为：水分蒸蒸发→生料料预热→生生料分解→→熟料煅烧烧→熟料冷冷却五个功功能单元。。相应分为为干燥带、、预热带、、分解带和和放热带，，烧成带和和冷却带。。一、干燥带带（物料温温度150℃）干法窑由于于入窑生料料水分小于于1%，几几乎没有干干燥带。半半干法窑的的干燥过程程在加热机机上进行，，在回转窑窑内无干燥燥带。预热热器窑、窑窑外分解窑窑干燥在预预热器内进进行，因此此回转窑内内无干燥带带。二、预热带带（物料温温度150-750℃）承担粘土质质等原料中中化学水的的分解脱水水任务。当当温度升到到400-550℃℃时，粘土土开始脱水水分解出活活性SiO2和Al2O3，当温度升到到600-700℃℃时，MgCO3继续分解。。带悬浮预预热器和加加热机的窑窑，预热都都在窑外进进行，回转转窑内预热热带很短或或者没有。。三、分解带带（物料温温度750-1000℃）主要承担MgCO3和CaCO3的分解任务务。在预热热带未分解解完的MgCO3在该带继续续分解，但但主要是CaCO3的分解。这这一带末端端，分解产产物之间产产生固相反反应，生成成碱性的CA、CF、C2S。窑外分解炉炉的窑绝大大部分的分分解反应是是在分解炉炉内进行。。四、放热反反应带（过过渡带）（（物料温度度1000-1300℃）在分解带分分解出的大大量CaO、Si02、、Al203等氧化物在在该带进行行固相反应应，生成大大量C3A、C4AF和C2S。这些反应是是放热反应应，故称““固相反应应带”。由由于固相反反应放热，，物料温度度迅速上升升，使该带带在窑内占占的比例较较小。五、烧成带带（物料温温度1300－1450℃℃-1300℃）该带又称烧烧结带，是是回转窑内内温度最高高的一带，，物料进入入这带就出出现液相，，在液相中中C2S和游离氧化化钙作用形形成C3S即：CaO＋C2S→C3S，因此，此带带也叫“石石灰吸收带带”。为C3S的生成反应应完全，物物料在此停停留的时间间，也就是是烧成带应应有一定长长度，因此此，要求回回转窑内燃燃料燃烧的的火焰应有有一定的长长度和温度度。六、、冷冷却却带带（（物物料料温温度度1300——1000℃℃））在烧烧成成带带形形成成的的C3S、、C2S、、C3A、、C4AF四种种主主要要矿矿物物的的晶晶体体继继续续向向前前运运动动与与温温度度较较低低的的二二次次空空气气相相遇遇，，熟熟料料温温度度下下降降，，这这一一区区域域称称为为冷冷却却带带。。在在该该带带快快速速冷冷却却后后（（新新型型干干法法窑窑冷冷却却带带很很短短）），，形形成成含含C3S、、C2S、、C3A、、C4AF圆形形颗颗粒粒和和玻玻璃璃体体－－－－阿阿利利特特晶晶体体，，落落入入冷冷却却机机内内进进一一步步冷冷却却。。附：：1、、回回转转窑窑