硅酸鹽水泥生產(chǎn)概述(共47頁).ppt

1、12. 2. 硅酸鹽水泥生產(chǎn)概述硅酸鹽水泥生產(chǎn)概述 硅酸鹽水泥波特蘭水泥：凡由硅酸鹽水泥熟料，05%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。 2硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱型硅酸鹽水泥，用代號(hào)P表示；在硅酸鹽水泥粉磨時(shí)摻入不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t渣混合材料的稱型硅酸鹽水泥，用代號(hào)P表示。其中P為波特蘭“Portland的英文字首。 32.1.1 2.1.1 硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料 即國(guó)際上的波特蘭水泥熟料，簡(jiǎn)稱水泥熟料。是一種由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按適當(dāng)比例配合磨成細(xì)粉生料燒至局部熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的水硬性

2、膠凝物質(zhì)。 熟熟 料料42.1.2 2.1.2 混合材料混合材料 混合材料是指在粉磨水泥時(shí)與熟料、石膏一起參加磨內(nèi)用以改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)、提高水泥產(chǎn)量的礦物質(zhì)材料，如?；郀t礦渣、石灰石等。?；郀t礦渣是高爐冶煉生鐵所得以硅酸鈣和鋁酸鈣為主要成分的熔融物經(jīng)淬冷成粒后的產(chǎn)品。石灰石為水泥工業(yè)原料，在水泥中摻入少量石灰石可以起到混合材料的作用。 5混合材料混合材料 62.1.32.1.3石膏石膏 石膏是用作調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間的組分，是緩凝劑。適量石膏可以延緩水泥的凝結(jié)時(shí)間，使建筑施工中的攪拌、運(yùn)輸、振搗、砌筑等工序得以順利進(jìn)行；同時(shí)適量的石膏也可以提高水泥的強(qiáng)度。72.1.3.12.1.3.

3、1天然石膏天然石膏 1石膏以二水硫酸鈣CaSO42H2O為主要成分的天然礦石。 2硬石膏以無水硫酸鈣CaSO4為主要成分的天然礦石。 8硅酸鹽水泥化學(xué)物理指標(biāo)硅酸鹽水泥化學(xué)物理指標(biāo) 序 號(hào) 項(xiàng) 目 指標(biāo) 檢驗(yàn)方法與依據(jù) P P 1不溶物（%）0.751.5GB/T17619962燒失量（%）3.03.5GB/T17619963細(xì)度（比表面積）（m2/kg） 300 GB80744凝結(jié)時(shí)間（min）初凝45終凝390 GB1346 5安定性 沸煮法檢驗(yàn) 合 格 GB1346 雷氏夾膨脹（mm） 5 6氧化鎂（%） 5.0；水泥壓蒸安定性檢驗(yàn)合格可放寬到6.0 GB176或GB750 7三氧化硫（

4、%） 3.5GB176 8堿（Na2O+0.658Na2O）（%） 0.6或協(xié)商指標(biāo) GB176 9凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間水泥凝結(jié)時(shí)間是水泥從和水開始到失去流動(dòng)性，即從可塑性狀態(tài)開展水泥凝結(jié)時(shí)間是水泥從和水開始到失去流動(dòng)性，即從可塑性狀態(tài)開展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間，分初終時(shí)間和終凝時(shí)間兩種。到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間，分初終時(shí)間和終凝時(shí)間兩種。初凝時(shí)間：是指水泥加水拌和到標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開始失去塑性的時(shí)間。初凝時(shí)間：是指水泥加水拌和到標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開始失去塑性的時(shí)間。終凝時(shí)間：是指水泥加水拌和起到標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去塑性的時(shí)間。終凝時(shí)間：是指水泥加水拌和起到標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去塑性的時(shí)間。安定性安定性水泥硬化

5、后體積變化的均勻性稱為水泥體積安定性，簡(jiǎn)稱安定性。水泥硬化后體積變化的均勻性稱為水泥體積安定性，簡(jiǎn)稱安定性。 引起水泥安定性不良的原因主要有三種引起水泥安定性不良的原因主要有三種: :熟料中游離氧化鈣、方鎂石過熟料中游離氧化鈣、方鎂石過高及水泥中石膏摻加量過多。高及水泥中石膏摻加量過多。氧化鎂氧化鎂MgOMgO水泥中氧化鎂含量過高時(shí)，由于其緩慢的水化和體積膨脹效應(yīng)可使水水泥中氧化鎂含量過高時(shí)，由于其緩慢的水化和體積膨脹效應(yīng)可使水泥硬化體結(jié)構(gòu)破壞。采用壓蒸安定性試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。泥硬化體結(jié)構(gòu)破壞。采用壓蒸安定性試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。三氧化硫三氧化硫SO3SO3 102.1.4.2 2.1.4.2 強(qiáng)度與強(qiáng)度

6、等級(jí)強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí) (1)(1)水泥強(qiáng)度水泥強(qiáng)度水泥強(qiáng)度是水泥試體凈漿在單位面積上所能承受的外力。 通常以各齡期的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度來表示水泥的質(zhì)量。一般3d或7d以前的強(qiáng)度為早期強(qiáng)度，28d及其后的強(qiáng)度稱為后期強(qiáng)度，也有將3個(gè)月以后的強(qiáng)用度稱為后期強(qiáng)度。 通常用28d的強(qiáng)度作為水泥質(zhì)量劃分的強(qiáng)度等級(jí)。 11 (2) 強(qiáng)度等級(jí)與水泥標(biāo)號(hào)強(qiáng)度等級(jí)是按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分各強(qiáng)度等級(jí)水泥的各齡期強(qiáng)度值不得低于表數(shù)值。強(qiáng)度等級(jí)習(xí)慣稱之水泥標(biāo)號(hào)。俗稱商品標(biāo)號(hào)?？箟簩?shí)驗(yàn)機(jī)抗壓實(shí)驗(yàn)機(jī)抗折實(shí)驗(yàn)機(jī)抗折實(shí)驗(yàn)機(jī)12抗壓強(qiáng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn)抗壓強(qiáng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn)132 22 2 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工

7、藝 221生產(chǎn)過程硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程通常可分為三個(gè)階段： 生料制備熟料煅燒水泥制成。14 生料制備生料制備15 熟料煅燒熟料煅燒1617水泥制成水泥制成182.2.2.2.2 2生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法 按生料制備的方法分為： 濕法、干法； 按煅燒熟料窯的結(jié)構(gòu)分為： 回轉(zhuǎn)窯；立窯。 19濕濕 法法20新型干法新型干法21回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯22立窯立窯232.2.2.1 2.2.2.1 濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝流程與特點(diǎn)濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝流程與特點(diǎn) A.熟料質(zhì)量較好且均勻 B.粉塵飛揚(yáng)少 c.熟料單位熱耗高 242.2.2.22.2.2.2現(xiàn)代立窯水泥生產(chǎn)的根本特征現(xiàn)代立窯水泥生產(chǎn)的根本特征 現(xiàn)代立窯水泥應(yīng)有的八

8、項(xiàng)指標(biāo)是： .企業(yè)規(guī)模：年產(chǎn)水泥30萬噸以上。 .技術(shù)裝備:自動(dòng)化控制及計(jì)算機(jī)管理。 .產(chǎn)品質(zhì)量:42.5等級(jí)水泥 。 . 均勻穩(wěn)定：水泥質(zhì)量均勻性不大于1.1R 。 .環(huán)境保護(hù)：到達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 。 .能耗指標(biāo)：熱耗3762 kj/kg以下，綜合電耗80kw.h/t以下。 .全員實(shí)物勞動(dòng)生產(chǎn)率：1000 t/(人.年)以上。 .企業(yè)管理：通過ISO 9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證。 252.3 2.3 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)特征新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)特征 新型干法水泥生產(chǎn)的特點(diǎn)新型干法水泥生產(chǎn)的特點(diǎn) 1 1優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì) 2 2低耗：熱耗低耗：熱耗3000kJ/kg3000kJ/kg以下，水泥單位電耗以下，水泥

9、單位電耗9090110kWh/t110kWh/t以下。以下。 3 3高效高效 ：?jiǎn)挝蝗莘e產(chǎn)量達(dá)：?jiǎn)挝蝗莘e產(chǎn)量達(dá)110110270kg/m2270kg/m2，勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)，勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)100010004000t/4000t/年年人。人。(4) (4) 環(huán)保環(huán)保 (5(5裝備大型化裝備大型化 ：?jiǎn)螜C(jī)生產(chǎn)能力達(dá)：?jiǎn)螜C(jī)生產(chǎn)能力達(dá)10000t/d 10000t/d (6) (6) 生產(chǎn)控制自動(dòng)化生產(chǎn)控制自動(dòng)化 (7) (7) 管理科學(xué)化管理科學(xué)化 (8(8投資大建設(shè)周期較長(zhǎng)投資大建設(shè)周期較長(zhǎng) 262.4 2.4 硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料 是一種由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按

10、適當(dāng)比例配合磨成細(xì)粉生料燒至局部熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的水硬性膠凝物質(zhì)。 272.4.1 2.4.1 熟料的化學(xué)組成熟料的化學(xué)組成 主要化學(xué)成分與含量 主要氧化物：CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 其總和通常占熟料總量的95%以上。其它氧化物：如MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等，其總量通常占熟料的5%以下。282.42.4.1 .1 熟料的化學(xué)組成熟料的化學(xué)組成 主要化學(xué)成分要求 實(shí)際生產(chǎn)中，硅酸鹽水泥中個(gè)主要氧化物含量的波動(dòng)范圍一般為： CaO 62%67% SiO2 20%24% Al2O3 4%7% Fe2O3 2.5%6% 292.4.2 2.4.2

11、 熟料的礦物組成熟料的礦物組成 硅酸鹽水泥熟料是一種多礦物組成的、結(jié)晶細(xì)小的人造石。硅酸鹽水泥熟料是一種多礦物組成的、結(jié)晶細(xì)小的人造石。通常為通常為303060m60m。 主要礦物：主要礦物： 硅酸三鈣硅酸三鈣3CaOSiO23CaOSiO2，簡(jiǎn)寫成，簡(jiǎn)寫成C3SC3S 硅酸二鈣硅酸二鈣2CaOSiO22CaOSiO2，簡(jiǎn)寫成，簡(jiǎn)寫成C2SC2S 鋁酸三鈣鋁酸三鈣3CaOAl2O33CaOAl2O3，簡(jiǎn)寫成，簡(jiǎn)寫成C3AC3A 鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣4 CaOAl2O3Fe2O34 CaOAl2O3Fe2O3，簡(jiǎn)寫成，簡(jiǎn)寫成C4AFC4AF 30熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)3

12、12.4.2 2.4.2 熟料的礦物組成熟料的礦物組成 其次礦物：游離氧化鈣f-CaO方鎂石結(jié)晶 MgO玻璃體硅酸三鈣和硅酸二鈣合稱硅酸鹽礦物，約占75%左右。鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣合稱熔劑礦物，約占22%左右。硅酸鹽礦物和熔劑礦物總和約占95%左右。 322.4.2 2.4.2 熟料的礦物組成熟料的礦物組成 熟料礦物含量范圍熟料礦物含量范圍% % 熟料類別 C3S C2S C3A C4AF 回轉(zhuǎn)窯熟料立窯熟料新型干法窯熟料國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)熟料國(guó)外水泥企業(yè)熟料45653860535457 15322033242020 41147878 10181320101410 332.4.3 2.4.3 熟料的

13、物理性能要求熟料的物理性能要求 凝結(jié)時(shí)間 安定性 強(qiáng)度 硅酸鹽水泥熟料物理性能的檢驗(yàn)，是通過將水泥熟料在500500標(biāo)準(zhǔn)小磨中與二水石膏一起磨細(xì)至外表積350 m2/kg，80m方孔篩篩余4%制成P.型硅酸鹽水泥后來進(jìn)行的。 342 2.4.4.4.4化學(xué)成分與礦物組成間的關(guān)系化學(xué)成分與礦物組成間的關(guān)系 熟料中的主要礦物均由各主要氧化物經(jīng)高溫煅燒化合而熟料中的主要礦物均由各主要氧化物經(jīng)高溫煅燒化合而成，熟料礦物組成取決于化學(xué)組成，控制適宜的熟料化學(xué)成成，熟料礦物組成取決于化學(xué)組成，控制適宜的熟料化學(xué)成分是獲得優(yōu)質(zhì)水泥水泥熟料的中心環(huán)節(jié)，根據(jù)熟料化學(xué)成分分是獲得優(yōu)質(zhì)水泥水泥熟料的中心環(huán)節(jié)，根據(jù)熟

14、料化學(xué)成分也可以推測(cè)出熟料中各礦物的相對(duì)含量上下。也可以推測(cè)出熟料中各礦物的相對(duì)含量上下。 1 1CaO CaO 2 2SiO2 SiO2 3 3Al2O3 Al2O3 4 4Fe2O3 Fe2O3 5 5其他少量氧化物和微量元素其他少量氧化物和微量元素 352 2.4.5.4.5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 硅酸三鈣存在形式：純C3S只在20651250溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，在2065以上不一致熔融為CaO 與液相；在1250以下分解為C2S和CaO。調(diào)整純C3S具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象,熟料中C3S不純，總是與少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶體。在反光顯微鏡下為黑色多

15、角形顆粒，又稱阿利特Alite，簡(jiǎn)稱A礦。 36硅酸三鈣礦物水化特性：水化較快，水化反響主要在28d以內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過程根本結(jié)束。早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度的絕對(duì)值和增進(jìn)率較大。其28d強(qiáng)度可到達(dá)一年強(qiáng)度的70%80%。水化熱較高；抗水性較差。 2 2.4.5.4.5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 372 24 45 5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 硅酸二鈣多晶轉(zhuǎn)變純C2S在1450以下有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。其中：-C2S的密度為2.97g/cm3，-C2S的密度為3.28g/cm3，故發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，伴隨著體積膨脹10%，結(jié)果是熟料崩潰，生產(chǎn)中稱之為粉化。而-C2S幾乎無水硬性。 382 24 45 5熟

16、料礦物的特性熟料礦物的特性 硅酸二鈣 礦物特性 熟料中硅酸二鈣通常固溶有少量氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶體，稱貝利特Belite，簡(jiǎn)稱B礦。在反光顯微鏡下呈圓粒狀，常具有黑白交叉雙晶條紋。 392 24 45 5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 硅酸二鈣水化特性水化反響比C3S慢的多，28d只水化20%左右，凝結(jié)硬化慢；早期強(qiáng)度低，但28d后強(qiáng)度仍能較快增長(zhǎng)，一年后其強(qiáng)度可趕超阿利特；水化熱??；抗水性好。 402 2.4.5.4.5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 鋁酸三鈣礦物特性C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶體，在反光鏡下，其反光能力

17、弱，呈暗灰色，并填充在A礦與B礦中間，又稱黑色中間相。 412 2.4.5.4.5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 鋁酸三鈣水化特性水化迅速，凝結(jié)較快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝；早期強(qiáng)度較高，但絕對(duì)值不高，其強(qiáng)度3d之內(nèi)大局部發(fā)揮出來，以后幾乎不增長(zhǎng)，甚至倒縮；水化熱高；干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能差。 422 24 45 5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 鐵鋁酸四鈣礦物特性鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的鐵相固溶體。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又稱才利特Celite或C礦。在反光鏡下其反射能力強(qiáng)，呈亮白色，并填充在A礦與B礦之間，也稱白色中間相。 432 2.4.

18、5.4.5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 鐵鋁酸四鈣水化特性水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的開展不如硅酸三鈣； 早期強(qiáng)度類似于鋁酸三鈣，而后期還能不斷增長(zhǎng)，類似于硅酸二鈣； 水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。 442 2.4.5.4.5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 玻璃體 形成 局部熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶而成為過冷凝體主要成分 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O含量 取決于液相量及冷卻條件 性能 不及晶體穩(wěn)定，水化熱較大；可改善熟料性能與易磨性。 452 2.4.5.4.5熟料礦物的特性熟料礦物的特性 游離氧化鈣f-CaO 定義是指熟料中沒有以化合狀態(tài)存在而是以游離狀態(tài)存在的氧化鈣。 46游離氧化鈣的種類及其對(duì)安定性的影響游離氧化鈣的種類及其對(duì)安定性的影響 種類 產(chǎn)生原因 特點(diǎn) 對(duì)水泥安定的影響性 欠燒f-CaO 熟料煅燒過程中因欠燒、漏生，在11001200低溫下形成 結(jié)構(gòu)疏松多孔 不大 一次f-CaO 因配料不當(dāng)、生料過粗或煅燒不良，尚未與S、A