复合硅酸盐水泥综合实验开题报告

PAGEPAGE2唐山学院水泥方向综合实验开题报告题目：复合硅酸盐水泥的研制环境与化学工程系环境与化学工程系无机非金属材料（2）班系别：_________________________无机非金属材料（2）班专业：_________________________姓名：_________________________指导教师：_________________________辅导教师：_________________________2012年6月一复合硅酸盐水泥定义复合硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于15%，小于50%。水泥中允许用不超过8%的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。优点：对硫酸盐类侵蚀的抵抗能力和抗水性较好；难热性好；水化热低；在蒸汽养护中强度发展较快；在潮湿环境中后期强度增进率较大。缺点：但应加强养护，亦可用于不长受冻融循环作用的受冻工程。该品种水泥不适用于对早期强度要求较高的工程和低温环境中施工而无保温措施的工程。该水泥适用于：1、地下、水中、海中的工程，以及经常要受较高水压的工程2、大体积的混凝土工程3、蒸汽养护工程4、受热工程5、代替普通硅酸盐水泥用于地上工程。二技术要求1氧化镁：熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%。如水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。2三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。3细度：80μm方孔筛筛余不得超过10%。4凝结时间：初凝不得早于45min,终凝不得迟于10h。5安定性：用沸煮法检验必须合格。6强度：425和525号水泥按早期强度分两种类型。各标号、各类型水泥的各龄期强度不得低于下表数值：∕Mpa标号抗压强度抗折强度龄期∕d3728372832516.018.532.53.53.55.542516.024.542.53.54.56.5425R21.0-42.54.0-6.552522.031.552.54.05.57.0525R26.0-52.54.5-7.07.碱：水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值来表示，若使用活性骨料需要限制水泥中碱含量时由供需双方商定。三、材料要求材料种类材料要求石膏天然石膏：应符合GB/T5483中规定的G类或A类二级（含）以上的石膏或硬石膏。工业副产石膏：工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品。采用工业副产石膏时，必须经过试验，证明对水泥性能无害。活性混合材料符合GB/T203的粒化高炉矿渣，符合GB/T1596的粉煤灰，符合GB/T2847的火山灰质混合材料。非活性混合材料活性指标低于GB/T203、GB/T1596、GB/T2847的粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料以及石灰石砂岩。石灰石中三氧化二铝含量不得超过2.5%窑灰应符合JC/T742的规定。助磨剂水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量不得超过水泥质量的1%，助磨剂须符合JC/T667。四、粉煤灰硅酸盐水泥的经济效益与社会效益（一）粉煤灰硅酸盐水泥的经济效益粉煤灰是具有一定活性的火山灰质混合材料它具有潜在活性高，矿物体化学稳定性好，颗粒细，有害物质少，可以改善混凝土或砂浆物理性能等优点。综合利用粉煤灰做水泥混合材能够改善生态环境、变废为宝、节约能源，增产水泥，，降低成本，具有显著的社会效益、环境效益、经济效益，是一项利国、利民、利企业的工作，符合保护土地，合理开发自然资源的基本国策。我国大多数粉煤灰的化学成分如下：40～60%SiO2;0.5～2.5%MgO；15～40%Al2O3；<2%SO3；3～10%Fe2O3;>60%SiO2+Al2O3;25%CaO;1～20%烧失量；1～6%未燃物（属于有害部分）。我国因为有效地推广粉煤灰硅酸盐水泥的生产和使用，特制定了粉煤灰硅酸盐水泥标准，为我国五大水泥品种之一（二）粉煤灰硅酸盐水泥的社会效益粉煤灰是发电厂燃烧煤粉时得到的一种灰渣，也称飞灰属于火山灰质混合材。由于目前世界上的粉煤灰产量很大，约达到数十亿吨，而利用率还不够高，所以它是一种令人日益关心的工业副产品。特别是当电厂可使用的油、气燃料日益减少时，粉煤灰的产量还会增加。我国是煤炭资源丰富的国家，是世界最大的煤炭生产国和煤炭消费国。以煤为燃料的火力发电发展迅速，发电量达1.3亿千瓦小时，其中火力发电占79.6%，由此而产生的粉煤灰排放量逐年增加，至2002年底，全国粉煤灰排放量1.6亿吨，粉煤灰的堆存量达8亿多吨，占地20多万亩，随着电力工业的发展，其排出量还将逐步增加，如不加以好的利用，就会占用农田，堵塞江河，污染环境。粉煤灰的处置受到整个社会的关注。因此，自从1978年国家把它确立为资源综合利用突破口以来，如何对粉煤灰资源进行合理有效的利用，成为我国经济和社会发展的一项长远战略方针。五、粉煤灰硅酸盐水泥的理论技术分析与发展趋势国内水泥制造理论及技术分析<1>新型干法水泥生产技术窑外预分解技术是新型干法水泥技术的核心，也是当代新型干法水泥煅烧技术发展的主流技术，它是在悬浮预热器窑的基础上进一步发展而成。现代窑外预分解技术按分解炉与回转窑的相对位置关系的不同，又分为在线式预分解窑系统和离线式预分解窑系统。“三传一反”过程变成了悬浮态气固间的“三传一反”过程，大大地提高了各过程的效率和速率，达到了提高回转窑生产能力的目的，降低了单位熟料的各种物资消耗，最终实现了提高经济效益的目的<2>回转窑生产技术水泥工业在发展过程中出现了不同的生产方法和不同类型的回转窑，按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产，与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿发回转窑两类。干法回转窑与湿法回转窑相比优缺点正好相反。干法将生料制成生料干粉，水分一般小于1％，因此它比湿法减少了蒸发水分所需的热量。中空式窑由于废气温度高，所以热耗不低。干法生产将生料制成干粉，其流动性比泥浆差。所以原料混合不好，成分不均匀。粉煤灰硅酸盐水泥的现状及技术发展趋势采用"两高三分超细法"新工艺生产早强型粉煤灰硅酸盐水泥技术是现今工艺最合理，技术最成熟的粉煤灰水泥生产技术。它的特点是：

（1）成功地解决了粉煤灰早期强度低，凝结时间长的问题。

（2）采用两点掺入三分法利用，粉煤灰利用量大掺量高达40%，效益显著。

（3）使熟料高强，快凝，从技术上来说是一个突破。（4）解决了代塑性生料同样烧出优质熟料的重大问题。

（5）采用干法排灰，粉煤灰分制堆放均化和使用高细粉磨是"两高三分超细法"的重大技术措施。采用"两高三分超细法"新工艺生产早强粉煤灰硅酸盐水泥，吨水泥利用灰渣40%～50%（用作混合材30～35%，代替粘土料10%左右），若建一条20万吨/年生产线，年可创产值4000多万元，利税500多万元，利用粉煤灰12万吨。经济效益、社会效益和环境效益都十分可观。未来，国际水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、改善水泥质量和提高劳动生产率为中心，实现清洁生产和高效率集约化生产，走可持续发展的道路。研究的重点主要是围绕水泥工业节能降耗、减少了有害气体(CO、SO等)排放以及低品位原燃料、工业废弃物的资源化利用等方面．具体表现在两个方面：一是国际水泥工业技术装备上新型干法水泥生产技术向着大型化、节能化以及自动化方向发展。二是水泥及水泥基材料的研究是以水泥的生态化制备、先进水泥基材料、水泥的节能和高性能化、废弃物的资源化利用以及水泥制备和应用中的环境行为评价和改进等方面为研究开发重点，两者相辅相承，推动了水泥工业的可持续发展。六、实施复合硅酸盐水泥的研制的具体方案及实施手段（一）原材料的准备1．主要原料的分析检验可选用天然矿物原料及工业废渣或化学试剂作原料。①将需要的主要原料备齐，如高炉矿渣、石灰石、粘土、校正原料等。②对所备齐的原料进行采样与制样，进行CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和烧失量等分析。③对某些原料做易碎性和易磨性实验、强度、粒度、比表面积等物性检验。2．主要原料的加工对天然矿物原料及工业废渣需进行加工处理。一些经上述物性检验（粒度、比表面积等）不合格的原料也要进行加工处理。①石灰石选取化学成分符合要求的石灰石，用实验室常用的小颚式破碎机、小球磨机进行破碎与粉磨至要求的细度。②砂岩和铝矾土的处理选取化学成分符合要求的砂岩和铝矾土。如果水分大时，应烘干，然后用小颚式破碎机、小球磨机破碎并粉磨至要求的细度。③钢渣选取符合要求的钢渣，然后用小颚式破碎机、小球磨机破碎并粉磨至要求的细度。上述主要原料经加工处理后，要用桶或塑料袋等密封保存。3．石膏与混合材料的制备①石膏首先对石膏进行化学成分分析，填写化验报告单作原始凭证。然后检查细度，如不符合要求要进行加工处理。②混合材混合材有粒状高温炉渣、粉煤灰、火山灰等。本实验中则主要为粒状高温炉渣。在化学成分分析后，若细度不符合要求应进行加工处理。石膏与混合材料加工处理后，要用桶或塑料袋等密封保存。4．燃料分析气、液体燃料(如油类、煤气)或固体燃料(如焦炭、煤粉等)都须了解其性质与质量。如用焦炭、煤，要作工业分析，水分与热值分析。上述混合材与燃料的分析结果均提供报告单。（二）合格生料的制备1．配料计算①根据实验要求确定实验组数与生料量。②确定生料率值。③以各原料的化验报告单作依据进行配料计算。2．配制生料①按配料称量各种原料，放在研钵中研磨。如果量大，则置入球磨罐中充分混磨，直至全部通过0.080mm的方孔筛。②将混磨好的粉料加入5～7%的水，放入成型摸具中，置于压力机机座上以30～35MPa的压力压制成块，压块厚度一般不大于25mm。③将块状试样在105～110℃下缓慢烘干。3．生料质量的检验①测定生料中碳酸钙的含量。②生料化学全分析。③生料细度、表面积测定。（三）试烧(生料易烧性测定)1.试烧所需仪器、设备及器具①电炉试烧用电炉有硅碳棒电炉与硅钼棒电炉，根据最高烧成温度决定使用哪一种。若试烧的温度较高则选用后一种。②试烧用坩埚的选择坩埚在试烧过程中不能与熟料起化学反应，因此要根据生料成分、所确定的最高煅烧温度及范围来选用坩埚。若烧成温度为1500℃以上，则选用铂坩埚；若烧成温度为1350℃～1480℃，则选用刚玉坩埚；若烧成温度在如在试烧过程中起反应时，可将反应处的局部熟料弃除。③辅助设备及器具为了给熟料冷却、炉子降温，需要吹风装置或电风扇。此外，还需要取熟料用的长柄钳子、石棉手套、干燥器等。2．试烧①将生料块放进坩埚或匣钵中，按预定的烧成温度制度进行试烧。试烧结束后，戴上石棉手套和护目镜，用坩埚钳从电炉中拖出匣钵或坩埚，稍冷后取出试样，置于空气中自然冷却。并观察熟料的色泽等。②将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细（要求全部通过0.080mm的筛），装在编号的样品袋中，置于干燥器内。取一部分样品，用甘油乙醇法测定游离氧化钙，以分析水泥熟料的煅烧程度。3．如果游离氧化钙高，易烧性不好，就应按上述步骤反复进行试烧(生料易烧性测定)，直到满意为止。（四）水泥熟料的煅烧（熟料的制备）根据试烧(生料易烧性实验)的结果，对生料及烧成制度等进行调整。1．首先根据各原料成分及生料化验分析单提供的数据，进行熟料率值的修改、熟料矿物组成的再设计与再计算。此外，为获得优质高产低能耗的熟料，还要考虑以下几个问题：①熟料的矿物组成与生料化学成分的关系。②熟料反应机理和动力学有关理论知识的联系。③固相反应的活化能及活化方式及固相反应扩散系数等的联系。④熟料形成时液相烧结与相平衡的关系。⑤熟料易烧性和易磨性试验效果与联系。⑥少量助熔剂的加入作用与效果。⑦熟料煅烧的热工制度对其熟料质量的影响。⑧熟料的冷却速度及其对熟料质量的影响等。2．按调整后的参数，配制新的生料。3．将生料块放进坩埚或匣钵中，按预定的烧成温度制度进行煅烧。煅烧结束后，戴上石棉手套和护目镜，用坩埚钳从电炉中拖出匣钵或坩埚，稍冷后取出试样，立即风扇吹风冷却（在气温较低时在空气中冷却）。并观察熟料的色泽等。4．将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细，装在编号的样品袋中，置于干燥器内。（五）水泥熟料性能试验将制备好的熟料作如下实验:1．熟料成分全分析并提供分析报告单。2．根据化验单上的数据进行熟料矿物组成等计算以检查配料方案是否达到预期效果。3．取部分熟料作岩相检验。4．熟料游离氧化钙的测定。5．细度测定。6．掺适量石膏和混合材于熟料中，磨细至要求的细度后，作水泥强度检验。七、复