水泥生产技术

第二章硅酸盐水泥生产技术水泥的分类•按水泥的用途及性能分：通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥专用水泥：专门用途的水泥。特性水泥：某种性能比较突出的水泥。合称：特种水泥2.1硅酸盐水泥生产概述按水泥的组成分类：硅酸盐水泥系列铝酸盐水泥系列氟铝酸盐水泥系列硫铝酸盐水泥系列铁铝酸盐水泥系列其它:如无熟料、少熟料水泥水泥标准•作用•发展•类型：100多个水泥专业标准强制性标准国家标准（代号GB）建材行业标准（代号JC）推荐性标准国家标准（代号GB/T）建材行业标准（代号JC/T）此外还有企业标准（代号：Q）标准号表示方法：GB175-1999硅酸盐水泥标准名称制订或修订年份标准编号标准代号硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒画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（即国外通称的波特兰水泥）硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥（P.Ⅰ）（混合材料掺量﹤5％）（不掺加混合材料）Ⅱ型硅酸盐水泥（P.Ⅱ）2.1硅酸盐水泥生产概述组分材料：•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。•混合材料：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。•石膏：调节凝结时间。石膏：CaSO4·2H2O硬石膏：CaSO4天然石膏工业副产石膏：强度与强度等级水泥强度是水泥试体净浆在单位面积上所能承受的外力。它是水泥技术要求中最关键的主要技术指标，又是设计混凝土配合比的重要依据。强度等级（水泥标号）是按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分的。硅酸盐水泥强度等级•普通型：42.552.562.5•早强型：42.5R52.5R62.5R注：“R”表示早强型P·Ⅰ、P·Ⅱ序号项目指标P·ⅠP·Ⅱ1不溶物（%）≤0.75≤1.52烧失量（%）≤3.0≤3.53细度（比表面积）（m2/kg)≥3000.08mm方孔筛筛余（%）4凝结时间（min)初凝≥45终凝≤3905安定性（沸煮法检验）合格6氧化镁（%）≤5.0;水泥压蒸安定性检验合格可放宽到6.07三氧化硫（%）≤3.58碱（Na2O+0.658K2O)(%)≤0.6或协商指标9强度符合下表要求技术要求硅酸盐水泥的强度指标强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0废品与不合格品废品：氧化镁含量、三氧化硫含量、初凝时间、安定性中任一不符合标准规定。不合格品：1.凡细度、终凝时间、不溶物、烧矢量中任何一项不符合标准规定。2.混合材料掺加量超过最大限量。3.强度低于商品强度等级规定的指标。4.水泥包装标志中水泥品种、强度等级、厂名、出厂编号不全的。•水泥的定义和分类•P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O的定义、组分材料、强度等级、技术指标•废品、不合格品的划分•硅酸盐水泥的技术指标有哪些？•废品、不合格品怎样划分？小结作业2.2硅酸盐水泥的生产工艺一、生产过程硅酸盐水泥的生产过程通常可分为三个阶段：生料制备熟料煅烧水泥制成及出厂两磨一烧二、生产方法的分类及其特点•（一）按生料制备方法分：立窑生产回转窑生产普通立窑机械化立窑干法回转窑湿法回转窑半干法回转窑湿法干法（二）按煅烧熟料窑的结构分：2.3新型干法水泥生产的技术特征新型干法水泥生产，就是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就广泛应用于水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效优质节能环保和大型化自动化科学管理特征的现代化水泥生产方法。简言之，新型干法水泥生产技术就是以悬浮预热窑预分解窑用于生产水泥的最新技术代表了当今水泥工业发展的基本方向和主流。新型干法水泥生产工艺流程新型干法回转窑水泥生产工艺流程2.4硅酸盐水泥熟料的组成一、化学组成：主要化学成分：CaO62%~67%SiO220%~24%Al2O34%~7%Fe2O32.5%~6%其它氧化物：MgOSO3Na2OK2OTiO2P2O5等＞95%＜5%二、矿物组成主要矿物组成：硅酸三钙：3CaO·SiO2(C3S)硅酸二钙：2CaO·SiO2(C2S)铝酸三钙：3CaO·Al2O3(C3A)铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)硅酸盐矿物~75%~22%~95%其它：游离氧化钙：f-CaO方镁石：（即结晶氧化镁）玻璃体：熔剂矿物熟料矿物特性一、硅酸三钙（~50%，高的达60%）（一）、矿物特性：1、纯C3ST2065℃不一致熔融为CaO与液相T=2065~1250℃内稳定；T＜1250℃C3SC2S+CaO（反应慢，常温下C3S呈介稳状态）2、熟料中C3S并不以纯的形式存在，而是形成固溶体，简称A矿（阿利特矿）3、固溶体反光显微镜下呈黑色多角形颗粒。（二）、矿物水化特性1.水化较快，水化反应主要在28d内进行，约经一年后水化过程基本完成。2.早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率大，居四种矿物之首，28d强度达一年强度的70%~80%；3.水化热较高；抗水性较差。二、硅酸二钙（一）、矿物特性：1、多晶转变：α-C2Sα‘-C2Sβ-C2Sγ-C2S2、不纯，形成固溶体，简称B矿（贝利特）＜500℃常温下，有水硬性，不稳定几乎无水硬性密度(g/cm3):3.282.97体积膨胀10%，熟料粉化贝利特的显微结构：•反光显微镜下呈圆粒状，也可见其他不规则形状。正常熟料中具有黑白交叉双晶条纹；低温煅烧且慢冷熟料中常发现有平行双晶。（二）矿物水化特性1.水化反应慢，28d水化~20%，凝结硬化慢；2.早期强度低，28d后强度较快增长，一年后赶超A矿。3.水化热小；抗水性好；•三、铝酸三钙•（一）、矿物特性：•1、不纯，形成固溶体，称黑色中间相•2、晶型随原材料性质、熟料形成与冷却工艺的不同而有所差别。•（二）水化特性：•1、水化快，凝结快；•2、早强较高，但绝对值不高。3d发挥出大部分强度，以后不增长，甚至倒缩。•3、水化热高，干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。四、铁铝酸四钙（一）、矿物特性：1、铁铝酸四钙代表的是一系列连续的固溶体。2、不纯，形成固溶体，称C矿（才利特）白色中间相。（二）、水化特性：1、水化速度：早期介于C3A、C3S间，后期的发展不如C3S；2、早期强度似C3A，后期能增长，似C2S3、水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S水化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S水化热：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S四种矿物性能比较种类产生原因特点对水泥安定性的影响欠烧游离氧化钙（欠烧f-CaO）熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在1100~1200℃低温下形成结构疏松多孔、不大一次游离氧化钙（一次f-CaO）因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO呈“死烧状态”，结构致密，大二次游离氧化钙（二次f-CaO）熟料慢冷或还原气氛下，C3S分解而形成的经过高温，水化较慢较大五、游离氧化钙（f-CaO)形成：工厂实际生产条件下，硅酸盐水泥熟料中的部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体称为玻璃体。主要成分：Al2O3Fe2O3CaO及少量MgONa2OK2O等。性能：水化热较大；可改善熟料性能和易磨性。方镁石指游离状态的氧化镁晶体，是熟料中氧化镁的一部分。性能：水化很慢，水化时，固体体积膨胀148%，引起水泥的安定性。六、玻璃体七、方镁石2.5熟料的率值一、石灰饱和系数：公式：KH=意义：水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后，所剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之。KH表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。取值：0.87~0.96232328.235.0065.1SiOOFeAlCaO二、硅率:公式:n(SM)=含义:反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂、矿物的相对含量。取值：1.7~2,732322OFeOAlSiO3232OFeOAl公式:p(IM)=含义：说明熟料中C3A、C4AF的相对含量。反映液相的性质。(C3A产生的液相粘度大；C4AF产生的液相粘度小.)取值：0.9~1.9三、铝率:·率值与早期强度的关系:·率值与凝结时间的关系:讨论：2.6熟料矿物组成的计算与换算熟料矿物组成可用：测定法计算法岩相分析X射线分析红外光谱一、计算依据：熟料化学成分或率值公式：1、化学法C3S=3.80(3KH-2)SiO2C2S=8.60(1-KH)SiO2C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)C4AF=3.04Fe2O3适用于IM≥0.642、代数法C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C=2.87S-0.754C3SC3A=2.65A-1.69FC4AF=3.04FCaSO4=1.70SO3适用于IM≥0.64二、熟料化学组成、矿物组成与率值的换算（一）、由矿物组成计算各率值（二）、由熟料率值计算化学成分（三）、由矿物组成计算化学成分硅酸盐水泥国标：定义、代号、组分强度等级、技术指标、废品与不合格品的划分硅酸盐水泥熟料的组成：化学组成、矿物组成熟料矿物特性：水化速度、强度发展、水化热熟料的率值：KH、n、p熟料矿物组成的计算和换算I小结