水泥工艺资料整理

1、什么是水泥1—1水泥的定义和分类凡细磨材料、加入适量水后，成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固的胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。水泥的种类很多。按性质和用途可分为一般用途水泥和特种用途水泥。一般用途水泥如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。特种用途水泥如用于快速和抢修工程的早强水泥和快硬快凝水泥、用于水利工程的水工水泥、用于防渗堵漏的膨胀水泥、用于自应力压力管的自应力水泥、用于油井开发的油井水泥、用于炉衬材料的耐火水泥以及其他专用水泥等；也可按组成分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。目前水泥品种已达一百多种。用水泥制成的砂浆和混凝土，坚固耐用，是重要的建筑材料和工程材料。1---2新标准中水泥的分类及用途：〈1〉石灰石、粘土和铁质原料经混合粉碎、煅烧、加上石膏粉磨后所形成的水泥称为硅酸盐水泥，俗称纯熟料水泥，国际上称波特兰水泥。〈2〉硅酸盐水泥中掺加少量混合材而形成混合型水泥称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。活性混合材不超过15%，非活性不超过10%。〈3〉硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，石膏磨成的水泥称为矿渣硅酸盐水泥，添加量20-70%。硅酸盐水泥（1）硅酸盐水泥在土木建筑工程上是用量最多的水泥，墙面进行处理时所使用的水泥，通常也是硅酸盐水泥。华强水泥有限公司生产的水泥即是这种水泥熟料。（2）早强硅酸盐水泥增加生料中的CaO，也就是提高熟料中的C3S矿物含量，同时提高水泥的细度和比表面积，这种水泥具有早期强度高的特点。例如，普通硅酸盐水泥三天能达到的强度，早强水泥只需一天即可达到；普通硅酸盐水泥七天能达到的强度，早强硅酸盐水泥只需三天即可达到。这种水泥广泛用于紧急工程，冬季寒冷工程，水泥混凝土制品。因为这种水泥比普通硅酸盐水泥提高了水硬率和细度，所以生产所耗用的电力、燃料、耐火材料、钢球等相应增加，从而引起生产成本增加。早强硅酸盐水泥由于水化反应较快，需注意因水化热高而引起的裂缝，这种水泥不适合于大体积混凝土建筑。（3）中热硅酸盐水泥中热波特兰水泥中的C3S、C3A较低，水化热比较低，同时这种水泥的早期强度比普通硅酸盐水泥低，主要用于大体积水泥混凝土。中热水泥具有干缩小、抗硫酸盐性好等特点，在水库等大体积混凝土工程中是不可缺少的水泥。a)除此以外，还有耐硫酸盐水泥、低碱早强硅酸盐水泥等。华强水泥有限公司计划生产矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。〈1〉高炉矿渣水泥高炉矿渣水泥中掺有经水急速降温的高炉矿渣，掺入矿渣的量应控制在20—70%之间。高炉矿渣水泥与硅酸盐水泥相比，早期强度低，但经过四周以后，与硅酸盐水泥达到同样的强度。高炉矿渣水泥水化反应较慢，不易出现裂缝，和中热水泥一样，多用于大体积混凝土或者不太着急的工程。高炉矿渣因为碱性（K2O、Na2O）低，作为对水泥的降碱是有益处的。如果炼刚厂距水泥厂近的话，矿渣运费较低，这样可以降低水泥的成本。〈2〉粉煤灰水泥粉煤灰水泥中掺加了火力发电厂锅炉所排出的煤灰，煤灰呈微细球形，掺入水泥里，就可以生产出用水量少、流动性强、施工方便的混凝土。在中热水泥中掺入粉煤灰成为中热粉煤灰水泥，广泛使用于大体积混凝土工程。但是粉煤灰中不能有未燃尽的煤。特种水泥〈1〉固化材料固化材料属于水泥系列，是一种将含水量大的松软地盘、有机质土壤地盘固化并改变成坚固地盘的材料，另外还有将沼泽改变成松散的土，以便于容易处理的材料，这种材料的需求量正在逐步增加。固化材料比普通水泥中的SO3增加了7-10%，比表面积提高到4000-4500cm2/g。（普通波特兰水泥的SO3为2%左右，比表面积为3400-3600cm2/g）〈2〉超速硬水泥超速硬水泥水化反应迅速，在短期内即可达到一定强度，2-3小时压缩强度可达到100Kgf/cm2以上。超速硬水泥以普通硅酸盐水泥为基本材料，用硬化促进剂和缓凝剂来控制凝结速度。这种水泥用于需要急速凝结的工程，例如道路铺设的部分修补、往建筑物裂缝里填泥浆材料等。除此以外，还有白水泥、膨胀水泥、铝质水泥等。1---3水泥的性质（1）水泥的物理性质水泥加水搅拌后放置2-3小时开始凝固，此时还可以用小刀简单地切开，随着时间的推移，水泥浆的硬度会增加。水泥的这种遇水凝固的性质叫做水硬性。水泥所要求的性质中首先是强度，水泥几乎没有单一使用的，多以沙浆或混凝土的形式使用，所以在强调试验时，是以水泥沙浆的形式进行。一般将水泥沙浆搅拌后测定三天、七天、二十八天的强度。水泥中加入适当的水和其他材料后，必须马上施工，所以自搅拌至施工之间的凝结时间是非常重要的要素。凝结时间过长、过短对工程都有很大的影响，所以要测定水泥的凝结时间。一般来讲煅烧不充分的水泥中有很多未反应的f-CaO，f-CaO水化时膨胀率高，容易造成混凝土出现裂缝，检查裂缝可能出现的程度的试验叫做安定性试验。根据国标还需测定水泥的粉末细度。测定粉末细度用80微米标准筛，根据筛余量进行细度试验，同时可以用比表面积方法进行比表面积试验。（2）水泥的化学性质硅酸盐水泥的定义是由水泥熟料加上适量的石膏后经粉磨而产生的。水泥为什么能够凝结，人们已经知道熟料中的矿物与水化合后产生水合矿物质，但是对于水合矿物质的具体结构还不能说是十分明了。因此，对于水泥的化学成分的管理具有非常重要的意义。只要充分管理好化学成分，生产水泥就不是太难的事情。水泥的大致化学成分如表所示：普通硅酸盐水泥分析值CaOSiO2AL2O3Fe2O3SO363-6621-235-63左右1.5-2.3除此以外，还含有其他少量的组分，但决定水泥性质的主要是以上成分，理解水泥的性质，用下列率值表示则方便的多：水硬率：HM=C/（S+A+F）熟料时HM=（C-（56/80）SO3）/（S+A+F）水泥时※C：CaOS：SiO2A：AL2O3F：Fe2O3自从发现了水硬率，质量的均匀和稳定都有了很大的改善，至今仍被重视，一般来讲，这个系数越大，越难烧成，但水泥的初期强度较高。硅率：SM=S/(A+F)硅率是表示二氧化硅含量高低的率值，这个率值越高，水泥的长期强度就越高，收缩就越小。铁率：IM=A/F铁率与熟料的液相量有关，也是与熟料易烧性有关的率值。浙江华强水泥率值目标值大致如下，但根据物理试验的结果，目标值可改变。HMSMIMFe2O32.102.601.603.30华强水泥生产线中所预定使用的富阳石灰石，品位比较高，不存在问题。另外，Fe2O3、MgO对熟料的颜色和易烧性都有关系，应尽量减少波动，MgO对水泥的安定性有影响，一般来讲，生料的MgO含量应控制在3%左右，熟料的MgO调整在2.5%以下。2水泥原料2---1石灰石石灰石大部分是由CaCO3形成的水成岩。大致可分为由含有碳酸石灰质的孔虫、珊瑚礁、石灰藻等生物化石形成的和海水中的钙物质因某种原因经化学反应沉淀而形成的两种。石灰石自地球形成开始，经古生代、中生代、新生代至现代，在地球的各处经过各个时代而生成，数量最多的要数古生代。石灰石的需求范围很广，用于水泥的生产、建筑材料、石灰、防止公害脱硫等。富阳石灰石和普通石灰石化学成分比较如下：（%）Ig-lossCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO燕地石灰石38～4246～515～91左右0.5左右1.5～3普通石灰石63～6621～235～63左右1.5～3烧失量是指物质被灼烧时重量的减少，通常在900℃时，灼烧一个小时作为检验的标准。石灰石的主要成分CaCO3经灼烧后发生如下化学变化，CO2蒸发，留下CaO。CaCO3----CaO＋CO2石灰石有致密质和结晶质两种，石灰石原本是有机物的残骸，受低压、温度等的影响，形成非常细小的方解石结晶，这种结构就叫做致密质。方解石的结晶可以用肉眼看到的结构叫做结晶质。致密质的石灰石在破碎时无需太大的动力，但粉磨时需要大的动力。2-2粉煤灰（FA）粉煤灰又叫做“飞散灰”。是火力发电车的煤灰经收尘器收集的物质。其比表面积为10000cm2/g球型微粉。和火力发电厂煤炭的成分不同。优质的煤灰（未含碳素而且质量稳定）可以直接掺入水泥中生产水泥。夹河粉煤灰和烟台新发电厂的粉煤灰的大致成分如下：Ig-lossCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO夹河粉煤灰2～201～345～5525～305～120.5～1烟台新发电厂6～820～2247～5010左右7～102～2.5表1-2粉煤灰的烧失量高，未燃尽碳素残留的可能性就大，如果将这种粉煤灰直接掺入水泥中，水泥混凝土施工时未燃碳素会浮到表面，给施工带来问题，同时对强度带来不良影响。粉煤灰碱含量低（R2O），粉磨所消耗的功几乎为零，作为AL2O3、SiO2的来源是有益的原料。2-3矿山表土通常SiO2、AL2O3的来源一般使用粘土，烟台三菱水泥有相当的矿山表土。由于粉煤灰中AL2O3高、SiO2低，而SiO2在水泥的主要化学成分中占第二位，因此矿山表土是很重要的。对矿山表土有以下要求：〈1〉易磨性好石灰石是比较容易粉磨的，这样当SiO2、Al2O3、Fe2O3等主要原料呈粗颗粒时，熟料烧成时固相反应比较迟缓，不容易烧出好的熟料矿物，所以要求粘土具有较好的易磨性。〈2〉运输、使用方便如果粘土含水量大，在输送过程中容易发生故障。在日本缺乏优良的粘土，所以各个工厂都在积极地采取措施。燕地石灰石矿山表土的概略分析质如下：Ig-lossCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO燕地矿山表土……1～1.565～7211～144～61～1.52-4铁质原料铁质原料一般熔点低，在烧成过程中最先形成液相，然后与其他成分化合，对熟料矿物的生成起促进作用。水泥中的Fe2O3约占3%，粉煤灰和矿山表土所提供的还不到3%，所以要补充铁质原料。通常是将煅烧硫铁矿而生成的硫酸铁或铁矿石用做铁质原料。在日本主要用黄铜矿提炼后的铜矿渣。烟台三菱水泥拟使用的铁质原料的分析值如下：Ig-lossCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO乳山硫酸厂1左右1左右35～405～750左右1～1.5莱州化工厂0.941.9741.528.3341.050.66莱州化工厂的试样分析因仅做一次，只做参考分析值。3、原料工程3—1原料方面的主要设备石灰石自矿山用矿车运送到工厂，粉碎到25mm以下，用堆料机堆料。作为主要原料的石灰石，经过粉碎后，在石灰石预均化堆场得到充分均化，这是保证主机设备（原料磨、回转窑、水泥磨）长期稳定运转并生产优质水泥的首要条件。烟台三菱水泥计划使用的燕地石灰石有以下三个问题：〈1〉不同的采掘现场石灰石的易碎性差异性较大。〈2〉烟台三菱水泥计划用的石灰石CaO%在45%--50%之间，纯石灰石CaO%含量为56%，由于烟台三菱水泥的矿石中含有矿山表土以及粘土夹层，所以矿石品位降低。〈3〉在不同的采掘现场MgO%在1.5%～4.0%之间波动。为了克服以上问题，在石灰石进厂处理过程中设有破碎机，石灰石堆取料机和预均化厂。破碎机破碎机的设备费用比较低，战地少，用较少的动力就可粉碎石灰石或熟料。破碎机的种类如图4-1所示，有各种各样。烟台三菱水泥石灰石和熟料预定用锤式破碎机（HC），锤式破碎机回转的锤头和篦子板挤碎而达到粉碎的目的。蓖条的间隙大小决定了破碎粒度的大小。破碎机的锤头被磨损后，破碎能力就会降低，所以有必要定期更换锤头。（A）旋回式破碎机（C）辊式破碎机（B）颚式破碎机（E）锤式破碎机（C）锥式破碎机（F）叶轮式破碎机堆取料机为了使石灰石在进入原料磨以前得到均化、成分稳定，将碎石在预均化堆场进行处理。预均化堆场设有堆料机，已经得到均化的石灰石经石灰石取料机取出。石灰石堆料机具有可以升降的堆料臂，堆料机沿着固定轨道往复运动，石灰石在堆料机顶部落入堆料臂上的运输皮带，再由皮带将石灰石堆到预均化堆场。从石灰石料堆的断面层来看，不同质量的石灰石呈层状堆积起来，所以沿着石灰石料堆纵向的方向，无论何处都呈大致相同的层状。石灰石取料机是将预均化堆场料堆的石灰石横向用刮板机按层面刮落，再由地面输送皮带运出，取料量的大小是通