水泥基本知识工艺流程与质量控制

水泥基础知识、工艺步骤和质量控制

水泥基础知识

一、水泥工艺基础知识。

1、水泥定义：通常磨成粉末状，加入适量水后，可称为塑性浆体,

既能在空气中硬化，又能在水中据需硬化，并能将砂、石等材料胶结在

一起水硬性胶凝材料，通称为水泥。

2、水泥按用途及性能分为三类。

（1）通用水泥，通常土木建筑工程通常采取水泥。即硅酸盐水

泥、一般硅酸盐水泥、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）专用水泥，专门用途水泥。如：A级油井水泥，道路硅酸盐水

泥。

（3）特征水泥，某种性能比较突出水泥。如：快硬硅酸盐水泥、

低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。

3、常见水泥品种

（1）硅酸盐水泥：以硅酸钙为关键成份硅酸盐水泥熟料，添加适量

石膏磨细而成。

（2）一般硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，添加适量石膏及混合材料磨

细而成。

（3）矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料混入适量粒化高炉矿渣及石

膏磨细而成。

(4)火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和火山灰质材料及石膏按

百分比混合磨细而成。

(5)粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，加适量石膏混合

后磨细而成。

4、水泥命名通常标准：

水泥命名按不一样类别分别以水泥关键水硬性矿物、混合材料、用

途和关键特征进行，并努力争取简明正确，名称过长时，许可有简称。

通用水泥以水泥关键水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其它合

适名称命名。

专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不一样型号。

特征水泥以水泥关键水硬性矿物名称冠以水泥关键特征命名，并可

冠以不一样型号或混合材料名称。

以火山灰性或潜在水硬性材料和其它活性材料为关键组分水泥是

以关键组分名称冠以活性材料名称进行命名，也可再冠以特征名称，如

石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。

5、关键水泥产品定义

(1)水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在

空气中硬化又能在水中硬化粉末状水硬性胶凝材料。

(2)硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0Q5%石灰石或粒化高炉

矿渣、适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分PI和

PH,即国外通称波特兰水泥。

(3)一般硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6Q15%混合材料，

适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料,称为一般硅酸盐水泥(简称一般水

泥)，代号：P.Oo

(4)矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量

石膏磨细制成水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P.So

(5)火山灰质珪酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料

和适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号:

P.Po

(6)粉煤灰桂酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏

磨细制成水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.Fo

(7)复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上要求

混合材料和适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥

(简称复合水泥)，代号P.C。

二、新型干法水泥生产过程及基础操作

水泥工艺过程通常简明地概括为“两磨一烧”，即首先将原料粉磨

城生料，经过煨烧后形成熟料，再将熟料粉磨成水泥。

硅酸盐水泥生产过程分三个阶段：石灰质原料、粘土质原料和少许

校正原料破碎后，按一定百分比配合，磨细并调配为成份适宜、质量均

匀生料，称为生料制备；生料在水泥窑内燃烧至部分熔融所得到以硅酸

钙为关键成份硅酸盐水泥熟料，称为熟料煨烧；熟料加适量石膏、混合

材或外加剂共同磨细为水泥，并包装或散装出厂，称为水泥粉末及出厂。

水泥生产步骤控制图

1、硅酸盐水泥熟料：凡合适成份生料烧至部分熔融，所得以硅酸

钙为关键成份产物称为硅酸盐水泥熟料(简称熟料)。

2、石膏：包含天然石膏和工业副产石膏、质量必需符合标准。

3、活性混合材：系指含有火山灰性或潜在水硬性混合材料。

如高炉矿渣、火山灰和粉煤灰。

4、非活性混合材：系指活性指标不符合标准要求潜在水硬性或

火山灰水泥混合材料，和砂岩和石灰石。

5、窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中搜集下粉尘。

6、助磨剂：水泥粉磨时许可加入起助磨作用而不损害水泥性

能助磨剂。其加入量不超出水泥质量1%O

二、水泥原材料化验指标

1、一般熟料①f—CaO<1.5%②烧失量W1.5%

③Cw：湿法回转窑生产硅酸盐水泥商品熟料强度.

Cp：采取干法回转窑生产硅酸盐水泥商品熟料强度。

2、粉煤灰：(1)烧失量<8%(2)含水量W1.0%

(3)S03含量W3.0%(4)f-Ca0^1.0%

3、硬石膏进厂检验标准：水份：^4.0%S03：240.0%,

4、石灰石：(1)CaCO386.00%(2)A12O3W2.5%

(3)水份W2%(4)粒度：满足生产要求

5、二水石膏：S03235%水分W4.0%结晶水210.0%

6、.火山岩：(1)烧失量<8%(2)含水量W4.0%(3)f-CaO^l.O%

(4)粒度：满足生产要求

7、出磨一般、复合水泥细度W3.0%,合格率290%以上

8、8.1出磨水泥S03目标值±0.3%,合格率85%以上。

8.2出磨水泥烧失量(P.0W4.5%；P.CW6.0%),合格率100%。

8.3出磨水泥比表面积P.C32.52380m2/kg,P.042.52360m2/kg

三、水泥样品检测法

表格1

JC/T853—1999硅酸盐水泥熟料

GB/T17671—1999水泥胶砂强度检验方法(iso

法)

GB1345—91水泥细度检验方法

GB5762—85建材用石灰石化学分析方法

GB/T176—1996水泥化学分析方法

GB/T5483石膏和硬石膏

GB1596—91用于水泥和混凝土中粉煤灰

四、硅酸盐水泥品质(技术)指标

1、化学指标

氧化镁含量：在水泥熟料中，常含有少许和其它矿物结合游离

氧化镁，它是高温时形成方镁石，它水化为氢氧化镁速度很慢，常在水

泥硬化以后才开始水化，在水化时产生体积膨胀，可造成水泥石结构产

生裂缝甚至破坏，所以，它是引发水泥安定性不良原因之一。所以，

国家标准(GB175-1999)要求，水泥中氧化镁含量不得超出5%。假如

水泥经压蒸安定性减验合格，则水泥中氧化镁含量许可放宽到6%o

三氧化硫含量：水泥中S03关键是在生产时为调整凝结时间

加入石膏而带来，也可能是燃烧熟料时加入石膏矿化剂而带入熟料。适

量石膏虽能改善水泥性能（如提升水泥强度、降低收缩性、改善抗冻耐

蚀和抗渗性等），但石膏超出一定含量后，水泥性能会变差，甚至引发

硬化水泥石膨胀，造成结构破坏。所以水泥中S03含量必需加以限制。

现行国家标准要求，水泥中S03含量不得超出3.5%o

烧失量：一般水泥、矿渣水泥中烧失量，回转窑厂不得大于

5%,立窑大不得大于7%。

2、物理指标

标准要求，硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟，终凝时

间不得迟于390分钟（6.5小时）；一般硅酸盐水泥初凝时间不得早于

45分钟，终凝时间不得迟于10小时。

安定性：安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积改变均匀性。

水泥体积安定性不良原因在于：水泥熟料中游离Cao、MgO含量过多或

掺入石膏含量过多。熟料中游离CaO.MgO经过高温煨烧后均呈“过烧”

状态，水化十分缓慢。在水泥已经硬化后才进行水化，体积膨胀，引发

不均匀体积改变，使水泥石开裂。石膏含量过多时，在水泥硬化后，它

还会和固体水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，休积约增大

1.5倍，引发水泥石开裂。

五、水泥生产中质量控制及标准

水泥生产质量管理关键有二个方面：首先是控制主机设备一窑、磨在

指标控制范围内正常运转；其次是管理好多种库，原料、煤、生料、熟

料、水泥各库内物料数量和质量，掌握进库和出库，确保生产正常运转。

确定质量控制点和控制指标是一项很关键工作，一定要从本厂工艺步骤

和设备具体情况出发，制订合理、可行方案，才能愈加好地指导生产。

五、化验结果误差范围

试验误差范围表表2

司同一试验室小于（集团不一样试验室小

类别误差类别

内）于

水泥密度±0.02g/cm3±0.02g/cm3绝对误差

比表面积±3.0%±5.0%相对误差

筛余W5・0%为土

1.0%

水泥细度±0.5%绝对误差

筛余＞5.0%为土

1.5%

标准稠度用水

±3.0%±5.0%相对误差

量

初凝时间：±20分

初凝时间：士15分钟钟

凝结时间绝对误差

终凝时间：±30分钟终凝时间：±45分

钟

3夭强度：±6.0%

抗折强度±9.0%相对误差

28天强度：±4.0%

3天强度：±5.0%

抗压强度±7.0%相对误差

28夭强度：±3.0%

碳酸钙±0.25%绝对误差

游离氧化钙±0.1%绝对误差

氧化铁±0.15%±0.20%绝对误差

二氧化硅±0.15%±0.35%绝对误差

三氧化二铝±0.20%±0.30%绝对误差

氧化钙±0.25%±0.40%绝对误差

氧化镁±0.15%±0.30%绝对误差

三氧化硫±0.15%±0.20%绝对误差

烧失量±0.15%±0.30%绝对误差

氯离子测定结果许可误差表

3

氯离子含量范围同一试验室许可差不一样试验室许可差

(%)(%)(%)

W0.100.0020.003

0.10-0.30.0100.015

0.30〜1.00.0200.030

水泥中多种混合材料含量测定含量测定结果许可差表4

组分含量范围同一试验室许可不一样试验室许

混合材种类

(%)差(％)可差(%)

W200.81.2

矿渣组分

>201.02.0

火山灰质混合材W200.81.0

料或粉煤灰组分>201.01.5

W100.50.8

石灰石组分

>100.81.0

依据水泥胶砂强度划分等级称为强度等级。硅酸盐水泥强度等级

划分为42.5,42.5R,52.5,52.5R,62.5,62.5R共六个等级。

表要求°

注：R型为早强型，关键是3d强度较高。

抗压强度，MPa抗折强度，MPa

强度等级

3天28天3天28天

42.517.042.53.56.5

42.5R22.042.54.06.5

52.523.052.54.07.0

52.5R27.052.55.07.0

62.528.062.55.08.0

62.5R32.062.55.58.0

水泥工艺基础步骤

工艺步骤图

石灰石粘土铜/渣砂页岩无烟煤石皆

二、工艺步骤

1、破碎及预均化

（1）破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、

黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大原料，开采后粒度较

大，硬度较高，所以石灰石是生产水泥用量最大原料，开采后粒度较大,

硬度较高，所以石灰石破碎在水泥厂物料破碎中占有比较关键地位。

破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选择破碎设备和和粉磨设

备很关键。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、

均匀粒度，以减轻粉磨设备负荷，提升腐机产量。物料破碎后，可降低

在运输和贮存过程中不一样粒度物料分离现象，有得于制得成份沟匀生

料，提升配料正确性。

（2）原料预均化预均化技术就是在原料存、取过程中，利用科学

堆取料技术，实现原料初步均化，使原料堆场同时含有贮存和均化功效。

原料预均化基础原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来原料连续

地按一定方法堆成尽可能多相互平行、上下重合和相同厚度料层。取料

时，在垂直于料层方向，尽可能同时切取全部料层，依次切取，直到取

完，即“平铺直取”。

意义：（1）均化原料成份，降低质量波动，以利于生产质量更高

熟料，并稳定烧成系统生产。（2）扩大矿山资源利用，提升开采效率,

最大程度扩大矿山覆盖物和夹层，在矿山开采过程中不出或少出废石。

（3）能够放宽矿山开采质量和控要求，降低矿山开采成本。（4）对黏

湿物料适应性强。（5）为工厂提供长久稳定原料，也能够在堆场内对

不一样组分原料进行配料，使其成为预配料堆场，为稳定生产和泥升设

备运转率发明条件。（6）自动化程度高。

2、生料制备

水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥最少要粉磨3吨物料（包

含多种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线

粉磨作业需要消耗动力约占全厂动力60%乂上，其中生料粉磨占30%以

上，煤磨占约3肌水泥粉磨约占40%。所以，合理选择粉磨设备和工艺

步骤，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对确保产品质量、降

低能耗含有重大意义。

工作原理：

电动机经过减速装置带动磨盘转动，物料经过锁风喂料装置经下料

溜子落到磨盘中央，在离心力作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辑辗压粉

磨，粉碎后物料从磨盘边缘溢出，被来自喷嘴高速向上热气流带起烘干,

依据气流速度不一样，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离

后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中搜

集下来，即为产品。没有被热气流带起粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循

环斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。

3、生料均化

新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成份是稳定熟料烧成热工

制度前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成份最终一道把关作用。

均化原理：

采取空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸

落时，尽可能切割多层料面，充足混合。利用不一样流化空气，使库内

平行料面发生大小不一样流化膨胀作用，有区域卸料，有区域流化，从

而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。

4、预热分解

把生料预热和部分分解由预热器来完成，替换回转窑部分功效，达

成缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热

器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出炽热气体充足混合，增

大了气料接触面积.，传热速度快，热交换