水泥基本知识水泥基本知识一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势、水泥、水泥n从广义而言，水泥泛指一切能够硬化的无机胶凝材料；狭义而言的水泥则专指现代水泥，即具有水硬性的胶凝材料。水泥起源于胶凝材料，是在胶凝材料的发展过程中逐渐演变和发明的。一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势、胶凝材料、胶凝材料n胶凝材料：即胶结料。它是指在物理、化学作用下，能把浆体变成坚固石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。n胶凝材料分有机和无机胶凝材料两大类。沥青和各种树脂属于有机胶凝材料；无机胶凝材料又分为水硬性和非水硬性两种。非水硬性胶凝材料拌水后只能在空气中硬化而不能在水中硬化，如石膏、石灰等；水硬性胶凝材料拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化。水泥是水硬性胶凝材料。一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势、水泥工业发展简史、水泥工业发展简史n1842年英国人阿斯普丁发明水泥，因外观和当时常用于建筑中的应该波特兰岛上出产的岩石相似，称之为“波特兰水泥”；n1825-1843年水泥首次大规模使用在泰晤士河隧道工程；n1877年回转窑水泥熟料获得专利；一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势n1910年实现机立窑机械化连续生产；n1928年发明带回转炉篦子的“立波尔窑”；n1950年发明悬浮余热器窑；n1971年发明窑外分解窑，新型干法水泥生产技术形成；一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势、水泥工业发展趋势、水泥工业发展趋势nA 、水泥装备大型化nB 、水泥生产工艺节能化nC 、操作管理自动化nD、环保措施生态化一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势5、中国的水泥工业概况、中国的水泥工业概况n1889年第一家水泥厂是建于河北唐山的唐山细棉土厂（后改为启新洋灰公司、现为启新水泥厂）；n18891937年先后建设大连、中国、上海等水泥厂，是我们水泥工业发展的萌芽及早期发展阶段；n19371949年建设了哈尔滨、琉璃河等十余个新厂，但是由于战乱，水泥工业发展处于衰落期；一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势n1949年后水泥工业才进入发展期；n5060年代改扩建了32个重点大中型湿法和半干法立波尔窑生产企业，小立窑发展蓬勃；n7080年代我们自行设计的小规模窑外分解（2000t以下）相继投产，水泥工业水平有教大提高。一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势n1978年后相继从国外引进2000t-4000t预分解生产线，不仅改善了水泥工业的生产结构，而且在工厂设计、管理与设备改造等方面得到了借鉴，迅速提高我国的新型干法生产水平；机立窑生产因符合当时的国情而迅速发展，产能一度占总产能的80%以上。总产能位居世界前列，进入水泥大国的行列，但不是水泥强国。原因在于：立窑比重太高、大中型数量少、高标号水泥产量比例低、装备及从业人员技术水平低等。一、水泥起源、水泥工业简史及发展趋势n90年代后水泥工业进行产业结构调整、增大大型新型干法窑的比重，限制、淘汰、改造提高小立窑、加快水泥工业技术进步，向水泥强国转化。二、水泥的分类及命名、定义、定义n所谓水泥，是指加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气中硬化的水硬性胶凝材料。二、水泥的分类及命名、水泥的种类、水泥的种类n(1)、按照水泥的用途及性能分：通用水泥、专用水泥、特性水泥。n通用水泥指一般土木建筑工程中采用的水泥。有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥等。n专用水泥指专门用途的水泥。如油井水泥、道路水泥等。n特性水泥指某种性能比较突出的水泥。如快硬硅酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥等。二、水泥的分类及命名n(2)、按照水泥的组成分类：nA、硅酸盐水泥系列：磨制水泥的熟料以硅酸盐矿物为主要成分。如通用水泥及大部分专用水泥、特性水泥都属于硅酸盐水泥。nB、铝酸盐水泥系列：磨制水泥的熟料矿物以铝酸钙为主，主要包括铝酸盐膨胀水泥、铝酸盐自应力水泥和铝酸盐耐火水泥等。nC、氟铝酸盐水泥系列：水泥矿物以氟铝酸盐为主。如快凝快硬氟铝酸盐水泥、型砂水泥、锚固水泥等。nD、硫铝酸盐水泥系列：如快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥等。nE、铁铝酸盐水泥系列：如膨胀铁铝酸盐水泥、自应力铁铝酸盐水泥等。二、水泥的分类及命名、水泥的命名、水泥的命名n水泥命名时按照不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材、用途和主要特性来命名，当名称过长时允许有简称。n通用水泥以水泥的主要水硬性矿物冠以混合材名称或其他适当名称来命名；专用水泥按照其专门用途命名；特性水泥以水泥的主要特性命名等。三、硅酸盐水泥生产基本技术要求、硅酸盐水泥的定义与代号、硅酸盐水泥的定义与代号n(1)、凡由硅酸盐水泥熟料，-的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，称为硅酸盐水泥（国外通称波特兰水泥）。n(2)、硅酸盐水泥分两种类型：n不掺加混合材的称为型硅酸盐水泥，用代号P.表示；n在硅酸盐水泥粉磨时掺入不超过水泥质量的的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的成为型硅酸盐水泥，用代号P. 表示。其中“P”是“Portland”的英文字首。三、硅酸盐水泥生产基本技术要求、硅酸盐水泥的组分材料、硅酸盐水泥的组分材料n(1)、硅酸盐水泥熟料：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结物，成为硅酸盐水泥熟料，简称熟料。熟料是各种硅酸盐水泥的主要组分材料，其质量的好坏直接影响到水泥产品的性能与质量优劣。属于半成品。n(2)、混合材料：是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入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。n(3)、石膏：是用作调节水泥凝结时间的组分。可用天然石膏也可以用工业副产石膏。三、硅酸盐水泥生产基本技术要求3、硅酸盐水泥技术要求、硅酸盐水泥技术要求n技术要求即品质指标，是衡量水泥品质及保证水泥质量的重要依据。水泥质量可以通过化学指标和物理指标加以控制呵评定。化学指标主要控制水泥中有害物质的化学成分不超过一定限量；水泥物理指标主要是保证水泥具有一定的物理力学性能，满足水泥使用要求，保证工程质量；水泥标号是根据水泥强度等级的高低来划分水泥产品质量的等级。n硅酸盐水泥技术指标主要有不溶物、烧失量、细度、凝结时间、安定性、氧化镁、三氧化硫、碱及强度指标9项。三、硅酸盐水泥生产基本技术要求n（1）、不溶物与烧失量n不溶物是指水泥经酸和碱处理，不能被溶解的残留物。主要成分是结晶SiO2,其次是R2O3，它属于水泥中非活性组分之一。烧失量的指水泥在9501000高温下燃烧失去的百分数。n（2）、细度：即水泥的粗细程度。通常用比表面积或筛余数表示。n（3）、凝结时间：是水泥从和水开始到失去流动性所需要的时间，分为初凝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；终凝时间是指水泥加水拌和到标准稠度净浆完全失去塑性是时间。 三、硅酸盐水泥生产基本技术要求n（4）、安定性：是指水泥硬化后体积变化的均匀性，安定性是水泥质量指标中最重要的指标之一，它直接反映水泥质量的好坏。引起水泥安定性不良因素有：熟料中游离氧化钙，方镁石过高或水泥中石膏掺入量过多。n（5）、游离氧化钙：水泥中如果游离氧化钙过高，将造成水泥混凝土体积膨胀而使结构破坏。因此，按照水泥质量新标准：f-CaO1.5%。n（6）、氧化镁：水泥中氧化镁过高时，由于其缓慢的水化和体积膨胀效应也可使水泥硬化结构破坏。按照标准规定水泥中MgO含量5.0%。三、硅酸盐水泥生产基本技术要求n（7）、三氧化硫：水泥中的三氧化硫主要是生产水泥时为了调节凝结时间加石膏而带入的。三氧化硫过高使水泥强度下降、温胀率上升、硬化后水泥的体积膨胀，甚至结构破坏，因此规定水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%。n（8）、碱：水泥混凝土中的碱骨料反应与混凝土中拌和物的总碱量、骨料的活性程度及混凝土的使用环境有关，为了防止碱骨料反应，不同的混凝土配比呵不同的使用环境对水泥碱含量的要求也不会一样，因此标准中将碱定为任选要求，以钠碱当量计的碱含量应不大于0.60%。三、硅酸盐水泥生产基本技术要求4、废品与不合格品、废品与不合格品n（1）、废品：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定时，均为废品。n（2）、不合格品：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定或者混合材掺入量超过最大限量和强度低于商品标号规定的指标时称为不合格品。四、硅酸盐水泥的生产方法简介（新型干法生产技术）（一）、生产过程：（一）、生产过程：n水泥生产过程通常分为三个阶段：石灰石原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按照一定比例（3：2：1）配合、磨细并调配为成分合适，质量均匀的生料，称水泥生料制备；生料在水泥窑内煅烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称熟料煅烧。；熟料加入适量的石膏、混合材共同研磨成粉状的水泥。称水泥的制成。简单的概括为“两磨一烧” 。四、硅酸盐水泥的生产方法简介（新型干法生产技术）（二）、生产方法及特点（二）、生产方法及特点 1、生产方法分类、生产方法分类n(1)、 按照生料制备方法分类：nA、湿法：将粘土质原料先经淘制成粘土浆，然后与石灰质原料、铁质校正原料和水按照一定的比例配合喂入磨机制成生料浆，生料浆经调配均匀后喂入湿法回转窑煅烧成水泥熟料称湿法生产。n B、干法：将原料同时烘干与粉磨磨成生料粉，而后经调配均化符合要求后喂入干法窑内煅烧的生产方法为干法生产。四、硅酸盐水泥的生产方法简介（新型干法生产技术） (2)、按照窑的结构分类nA、立窑生产：利用竖式固定的水泥煅烧设备即立窑煅烧水泥熟料的方法称为立窑生产。nB、回转窑生产：利用卧式回转的水泥设备即回转窑来煅烧水泥熟料称为回转窑生产。四、硅酸盐水泥的生产方法简介（新型干法生产技术）2 2、生产方法特点（干法生产）、生产方法特点（干法生产）n普通干法回转窑生产时一是窑内传热效率差，高温废气的热损失大，以至热耗高；二是生产成分波动大，熟料质量不高且不稳定；三是扬尘点多，扬尘大。悬浮预热器窑和预分解窑工艺是当代水泥工业用于生产水泥的最新技术，通常称为新型干法水泥技术，其特点是：优质、低耗、高效、单线生产能力大、投资大建设周期长。五、硅酸盐水泥生产工艺流程（新型干法生产技术）n把来自矿山开采下来的石灰石、粘土经过两级破碎分别储存于石灰石库和粘土库中，将石灰石和粘土及少量校正原料按照一定的比例均化成均匀的原料送往生料磨中进行烘干和粉磨，粉磨后的生料用气力提升泵送入空气均化库，进一步用空气搅拌均化生料和储存生料。均化库中的生料经卸料、计量、提升、定量喂料后送至窑尾悬浮预热器和分解炉，经过预热和分解后的物料进入回转窑煅烧熟料。五、硅酸盐水泥生产工艺流程（新型干法生产技术）n回转窑和分解炉所用的燃料煤由原煤经过烘干兼粉磨后。制成煤粉并储存于煤粉舱中供给。熟料经过蓖式冷却机后，由输送机、计量称、提升机送入熟料库内储存。熟料、石膏经过定量喂料机送入水泥磨中粉磨，粉磨时也可 根据产品要求加入适量的混合材料与熟料、石膏一起粉磨，粉磨后的水泥经过空气输送泵送至水泥库储存，一部分水泥经包装机包装为袋装水泥，另一部分水泥由散装专用车散装出厂。六、硅酸盐水泥生产的工序n1、原料、燃料、材料的选择及入厂n2、原料、燃料、材料的加工处理与准备n3、原材料的配合n4、生料粉磨n5、生料的调配、均化与储存n6、熟料在回转窑立窑中煅烧n7、熟料、石膏、混合材料的储存、准备n8、熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨n9、水泥储存、包装及发运七、水泥生产原料及品质要求n生产硅酸盐水泥熟料的原料主要是石灰质原料（主要提供CaO）和粘土质原料（主要提供SiO2、AL2O3、及少量Fe2O3），此外，还需要补充某些成分不足的校正原料。七、水泥生产原料及品质要求、石灰质原料、石灰质原料n凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。它可分为天然石灰质原料和人工石灰质原料（即工业废渣）两类，水泥生产中常用是含有CaCO3 ,的天然矿石。石灰质原料使用最广泛的是石灰石，其主要成分是CaCO3，纯石灰石的CaO最高含量为，其品位由CaO含量确定。水泥工业中不是CaO含量越高越好，还要看酸性组成含量，如SiO2、AL2O3、Fe2O3的含量是否满足配料要求。主要有害成分为MgO、R2O(Na2O+K2O)和游离SiO2，尤其注意MgO。石灰质原料的质量要求如下：七、水泥生产原料及品质要求成分 CaOMgO游离SiO2 SO3 Na2O+K2O 含量（） 48 3 4 1 0.6 七、水泥生产原料及品质要求n粘土质原料系指含水铝硅酸盐物原料的总称。粘土质原料的主要化学成分是SiO2、，其次是AL2O3、Fe2O3和CaO。水泥生产中只有提供酸性氧化物（SiO2、AL2O3、Fe2O3）。粘土质原料的质量要求一般如下：七、水泥生产原料及品质要求品位 n p MgO（） R2O（）SO3（） 塑性指数 一等品 2.7-3.5 1.5-3.5 3.0 4.0 12 二等品 2.0-2.7或3.5-4.0 不限 3.0 4.0 12 七、水泥生产原料及品质要求、校正原料、校正原料n当石灰质原料和粘土质原料配合所得的生料成分不能符合配料方案要求时，需要根据所缺的组分掺加相应的原料，这种以补充某些组分不足为主的原料叫校正原料。校正原料有：铁质校正原料、硅质校正原料和铝质校正原料。我国的原料组成中氧化铁不足，需要补充氧化铁含量大于铁质校正原料，常用的有铁粉及硫酸工业废渣硫铁渣等。八、水泥粉磨、储存及发运n1.水泥粉磨：硅酸盐水泥熟料加适量石膏，有时加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥。n2.选择优良配比方案时要考虑的事项n(1)、水泥品种n(2)、水泥标号n(3)、水泥组成材料的理化性能、种类、质量和 成本n(4)、水泥的品质指标控制要求八、水泥粉磨、储存及发运、水泥粉磨的工艺过程（以闭路粉磨系统为例）n物料的流动：按生产要求配比的水泥组成物料，经配料设备配合后，由喂料设备喂入磨机内进行粉磨，符合生产控制要求得无聊出磨后，由输送设备送入分级设备，分选出来的未达到产品细度要求的物料回送到磨头与入磨物料混合入磨再次被粉磨。分选出来的达到产品细度要求的水泥产品由输送设备送入水泥库存储。气流的流动：气流随同物料一同入磨由磨尾排出，进入收尘系统，经排风机排入大气。八、水泥粉磨、储存及发运、水泥储存：n水泥出磨后要送入水泥库中进行储存和均化，以保证生产平衡、改善水泥质量、调剂水泥品种等。、水泥包装与散运（略）、水泥质检与发运：n出厂水泥必须经过严格检测，包装水泥按照包装编 号或者散装水泥按库号抽样，进行水泥的例行项目检验，真实反映水泥质量，为用户提供要求的出厂水泥质检单。