硅酸鹽水泥的原料及其準備(一)

1、.綜述：生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的原料主要是：石灰質(zhì)原料：主要提供CaO；粘土質(zhì)原料：主要提供SiO2、Al2O3、以及少量Fe2O3；校正原料：補充某些不足的成分，分硅質(zhì)校正原料、鋁質(zhì)校正原料、鐵質(zhì)校正原料三種。實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)具體生產(chǎn)情況有時還需加入一些輔助材料，如礦化劑、助熔劑、晶種、助磨劑等。水泥磨中還要加入緩凝劑，混合材料等。料耗：生產(chǎn)1t熟料所消耗的生料量。一般為1.6t/t左右，其中石灰質(zhì)原料約占80%左右，粘土質(zhì)原料約占10%15%。表1  生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原燃材料一覽表類        

2、別名        稱備    注主要原料石灰石原料石灰石、白堊、貝殼、泥灰?guī)r、電石渣、糖濾泥等生產(chǎn)水泥熟料用粘土質(zhì)原料粘土、黃土、頁巖、千枚巖、河泥、粉煤灰等校正原料鐵質(zhì)校正原料硫鐵礦渣（鐵粉）、鐵礦石、銅礦渣等生產(chǎn)水泥熟料用硅質(zhì)校正原料河砂、砂巖、粉砂巖、硅藻土等鋁質(zhì)校正原料爐渣、煤矸石、鋁礬土等外加劑礦化劑螢石、螢石-石膏、硫鐵礦、金屬尾礦等生產(chǎn)水泥熟料用晶種熟料生產(chǎn)水泥熟料用助磨劑亞硫酸鹽紙漿廢液、三乙醇胺下腳料、醋酸鈉等生料、水泥粉磨助磨劑料漿稀釋劑CL-C料漿稀釋劑、CLT料漿稀釋劑

3、、紙漿黑掖等濕法生產(chǎn)時使用燃料固體燃料煙煤、無煙煤我國常用的是燃煤液體燃料重油緩凝材料石膏、硬石膏、磷石膏、工業(yè)副產(chǎn)石膏等制成水泥的組分混合材料?；郀t礦渣、石灰石等制成水泥的組分1 石灰質(zhì)原料1.1 定義：石灰質(zhì)原料：凡是以碳酸鈣為主要成分的原料都屬于石灰質(zhì)原料。分天然的和人工的（即工業(yè)廢渣）兩類，水泥生產(chǎn)中常用的是含有CaCO3的天然礦石。1.2 種類及性質(zhì)常用的天然石灰質(zhì)原料有：石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、大理巖、海生殼類等。我國常用的是石灰?guī)r（俗稱石灰石），泥灰?guī)r，個別小廠用白堊或貝殼?？梢圆糠痔娲沂墓I(yè)廢渣主要有：礦渣、鎂渣等。（一）石灰石：是由碳酸鈣組成的化學與生物化學沉積巖。主要

4、礦物：為方解石（CaCO3）微粒組成，并常含有白云石（CaCO3·MgCO3）、石英（結(jié)晶SiO2）、燧石（又稱玻璃質(zhì)石英、火石，主要成分為SiO2，屬結(jié)晶SiO2）粘土質(zhì)及鐵質(zhì)等雜質(zhì)。CaO含量：純石灰石含CaO56%，燒失量為44%，隨雜質(zhì)含量增加CaO含量減少。含水量：一般不大于1.0%，具體值隨氣候而異。含粘土雜質(zhì)越多，水分越高。（二）泥灰?guī)r：是碳酸鈣和粘土物質(zhì)同時沉積所形成的均勻混合的沉積巖，屬石灰?guī)r向粘土過渡的中間類型巖石。是一種極好的水泥原料。分類：高鈣泥灰?guī)r：CaO45%      低鈣泥灰?guī)r：CaO45%有些地方產(chǎn)的

5、泥灰?guī)r成分接近制造水泥的原料，可直接燒制水泥，稱天然水泥巖。主要礦物：方解石（三）白堊：是海生生物外殼與貝殼堆積而成的，富含生物遺骸，主要由隱晶或無定形細粒疏松的碳酸鈣所組成的石灰?guī)r。主要成分：碳酸鈣，含量80%90%，甚至高于90%。性能：易于粉磨和煅燒，是立窯水泥廠的優(yōu)質(zhì)石灰質(zhì)原料。1.3 石灰質(zhì)原料的選擇1.3.1 石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求石灰質(zhì)原料使用最廣泛的是石灰石，其主要成分是CaCO3，純石灰石的CaO最高含量為56%，其品位由CaO含量確定。有害成分為MgO、R2O、（Na2O、K2O）和游離SiO2。一般要求如下：表2   石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求成分CaOMgO

6、f-SiO2(燧石或石英)SO3K2O+Na2O含量（%）483410.61.3.2 石灰質(zhì)原料的選擇(1) 搭配使用；(2) 限制MgO含量；（白云石是MgO的主要來源，含有白云石的石灰石在新敲開的斷面上可以看到粉粒狀的閃光）(3) 限制燧石含量；（燧石含量高的石灰?guī)r，表面常有褐色的凸出或呈結(jié)核狀的夾雜物。）(4) 新型干法水泥生產(chǎn)，還應限制K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量組分。白云石、石灰石的判定方法：用10%鹽酸滴在白云石上有少量的氣泡產(chǎn)生，滴在石灰石上則劇烈地產(chǎn)生氣泡。 2 粘土質(zhì)原料2.1 概念：粘土質(zhì)原料系指含水鋁硅酸鹽物原料的總稱。主要化學成分是二氧化硅，其次是三

7、氧化二鋁、三氧化鐵。2.2 粘土質(zhì)原料的種類與特性水泥工業(yè)采用的天然粘土質(zhì)原料有粘土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等，使用最多的是粘土和黃土。近年來多用頁巖、粉砂巖等（一）、粘土粘土是多種微細的呈疏松或膠狀密實的含水鋁硅酸鹽礦物的混合體，它是由富含長石等鋁硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)漫長地質(zhì)年代風化而成。包括華北、西北地區(qū)的紅土，東北地區(qū)的黑土與棕壤，南方地區(qū)的紅壤與黃壤等。根據(jù)粘土中主導礦物不同，將其分為高嶺石類、蒙脫石類、水云母類等。（二）、黃土黃土是沒有層理的粘土與微粒礦物的天然混合物。成因以風積為主，也有成因于沖積、坡積、洪積和淤積的。顏色以黃褐色為主。（三）、頁巖頁巖是粘土經(jīng)長期膠結(jié)而成的粘

8、土巖。一般形成與海相或陸相沉積，或海相與陸相交互沉積?；瘜W成分類似于粘土，可作為粘土使用，但其硅率較低，通常配料時需摻加硅質(zhì)校正原料。頁巖顏色不定，一般灰黃、灰綠、黑色及紫色等，結(jié)構(gòu)致密堅實，層理發(fā)育，通常呈頁狀或薄片狀。（四）、粉砂巖粉砂巖是由直徑為0.010.1mm的粉砂經(jīng)長期膠結(jié)變硬后碎屑沉積巖。主要礦物是石英、長石、粘土等，膠結(jié)物質(zhì)有粘土質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)及碳酸鹽質(zhì)。顏色呈淡黃、淡紅、淡棕色、紫紅色等，質(zhì)地一般疏松，但也有較堅硬的。粉頁巖的硅率較高，一般大于3.0，可作為硅鋁質(zhì)原料。（五）、河泥、湖泥類江、河、湖、泊由于流水速度分布不同，使挾帶的泥沙規(guī)律地分級沉降的產(chǎn)物。其成分決定于河岸崩

9、塌物和流域內(nèi)地表流失土的成分。建造在靠江、湖的濕法水泥廠，可利用挖泥船在固定區(qū)域內(nèi)進行采掘，做粘土質(zhì)原料使用。（六）、千枚巖由頁巖、粉砂巖或中酸性凝灰?guī)r經(jīng)低級區(qū)域變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖稱千枚巖。巖石中的細小片狀礦物定向排列，斷面上可見許多大致平行，極薄的片理，片理面呈絲絹光澤。巖石常呈淺紅、深紅、灰及黑等色。2.3 粘土質(zhì)原料的品質(zhì)要求及選擇（一）、品質(zhì)要求表3   粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求品  位npMgO(%)R2O(%)SO3(%)塑性指數(shù)一級品2.73.51.53.53.04.02.012二級品2.02.7或3.54.0不限3.04.02.012 （二

10、）、選擇粘土質(zhì)原料時應注意的問題1、n、p值要適當。2、盡量不含碎石、卵石，粗砂含量應小于5%。3、旋窯生產(chǎn)時對可塑性不做要求。3 校正原料當石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求時，必須根據(jù)所缺少的組分摻加相應的原料，這種以補充某些成分不足為主的原料稱校正原料。3.1 鐵質(zhì)校正原料常用：低品位的鐵礦石，煉鐵廠尾礦及硫酸廠工業(yè)廢渣硫酸渣等。目前有用鉛礦渣或銅礦渣的，既是校正原料，又兼做礦化劑。3.2 硅質(zhì)校正原料常用：硅藻土、硅藻石、含SiO2多的河砂、砂巖、粉砂巖等。其中砂巖，河砂中結(jié)晶SiO2多，難磨難燒，盡量不用，風化砂巖易于粉磨，對煅燒影響小。3.3 鋁質(zhì)校正原料常

11、用：爐渣、煤矸石、鋁礬土等表4  校正原料常用品種及質(zhì)量要求校正原料常用品種質(zhì)量要求鐵質(zhì)校正原料低品位的鐵礦石、煉鐵廠尾礦、硫酸廠工業(yè)廢渣硫酸渣（俗稱鐵粉）鉛礦渣，銅礦渣（還兼作礦化劑）Fe2O340%硅質(zhì)礦化劑硅藻土、硅藻石、含SiO2多的河沙、砂巖、粉砂巖n4.0；  SiO2：70%90%R2O4.0%鐵質(zhì)校正原料爐渣、煤矸石、鋁礬土Al2O330%4 低品位原料和工業(yè)廢渣的利用低品位原料：化學成分、雜質(zhì)含量、物理性能等不符合一般水泥生產(chǎn)要求的原料。目前水泥原料結(jié)構(gòu)的一個新的技術(shù)方向：(1) 石灰質(zhì)原料低品位化；(2)SI 、Al質(zhì)原料巖礦化；(3) Fe質(zhì)原料廢渣化

12、。使用低品位原料急工業(yè)廢渣時應注意：(1) 這些原料成分波動大，使用前先要取樣分析，且取樣要有代表性；(2) 使用時要適當調(diào)整一些工藝。4.1 低品位石灰質(zhì)原料的利用低品位石灰質(zhì)原料：CaO48%或含較多雜質(zhì)。其中白云石質(zhì)巖不適宜生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料，其余均可用。但要與優(yōu)質(zhì)石灰質(zhì)原料搭配使用。 4.2   煤矸石、石煤的利用 煤矸石：煤礦生產(chǎn)時的廢渣，在采礦和選礦過程中分離出來。其主要成分是SiO2、Al2O3、以及少量Fe2O3、CaO等，并含41809360kj/kg的熱值。石煤：多為古生代和晚古生代菌藻類低等植物所形成的低炭煤，其組成性質(zhì)及生成等與煤

13、無本質(zhì)區(qū)別，但含碳量少，揮發(fā)分低，發(fā)熱量低，灰分含量高。煤矸石、石煤在水泥工業(yè)中的應用目前主要有三種途徑：(1) 代粘土配料；(2) 經(jīng)煅燒處理后做混合材；(3) 作沸騰燃燒室燃料，其渣做水泥混合材。4.3 粉煤灰及爐渣的利用粉煤灰：火力發(fā)電廠煤粉燃燒后所得的粉狀灰燼。爐渣：煤在工業(yè)鍋爐燃燒后排出的灰渣。粉煤灰、爐渣的主要成分：以SiO2、Al2O3為主，但波動較大，一般Al2O3偏高。利用：(1) 部分或全部替代粘土參與配料；         (2) 作為鋁質(zhì)校正原料使用；   &#

14、160;     (3) 作水泥混合材料。作原料使用時應注意：1、加強均化；2、精確計量；3、注意可燃物對煅燒的影響；4、因其可塑性差，立窯生產(chǎn)時要搞好成球。4.4 玄武巖資源的開發(fā)與利用玄武巖：是一種分布較廣的火成巖，其顏色由會到黑，風化后的玄武巖表面呈紅褐色。成分：其化學成分類似于一般粘土，主要是SiO2、Al2O3，但Fe2O3、R2O偏高，即助熔氧化物含量較多。利用：可以替代粘土，做水泥的鋁硅酸鹽組分，以強化煅燒。使用注意事項：因其可塑性、易磨性差，使用時要強化粉磨。4.5 其他原料的應用珍珠巖：是一種主要以玻璃態(tài)存在的火成非晶類物質(zhì)，富含SiO

15、2、也是一種天然玻璃?？捎米髡惩临|(zhì)原料配料。赤泥：是燒結(jié)法從礬土中提取氧化鋁時所排放出的赤色廢渣，其化學成分與水泥熟料的化學成分相比較，Al2O3、Fe2O3含量高，CaO含量低，含水量大，赤泥與石灰質(zhì)原料搭配配合便可配制出生料。通常用于濕法生產(chǎn)。電石渣：是化工廠乙炔發(fā)生車間消解石灰排出的含水約85%90%的廢渣。其主要成分是Ca(OH)2，可替代部分石灰質(zhì)原料。常用于濕法生產(chǎn)。碳酸法制糖廠的糖濾泥、氯堿法制堿廠的堿渣、造紙廠的白泥：其主要成分都是CaCO3，均可做石灰質(zhì)原料。前面為凈漿的制備 500克水泥 一定量的水攪拌成標準稠度的漿體6.凝結(jié)時間的測定1此時儀器滑動桿下端應把試桿改裝為試針

16、，試針應垂直，表面光滑，頂端應為平面，如發(fā)現(xiàn)有彎曲或倒（圓）角時不能使用。2測定前的準備工作將試模放在玻璃板上，在玻璃板及模內(nèi)側(cè)稍稍涂上一層機油，調(diào)整凝結(jié)時間測定儀的試針接觸玻璃板時指針應對標準尺最低刻度線，即70mm點。3試件的制備以標準稠度用水量按5.3條的操作方法制成標準稠度凈漿后立即一次裝入試模，振動數(shù)次刮平，然后放入濕汽養(yǎng)護箱內(nèi)。4初凝時間的測定試件在濕汽養(yǎng)護箱中養(yǎng)護至加水后30分鐘時進行第一次測定。測定時，從濕汽養(yǎng)護箱中取出試模放到試針下，降低試針與水泥凈漿表面接觸，擰緊螺絲12秒后突然放松，試針垂直自由沉入凈漿。觀察試針停止下沉或釋放試針30s時指針的讀數(shù)，記下每次測量時試針沈至距底板的距離(附件一)。臨近初凝時，每隔5分鐘測定一次，直至試針沈至距底板4±1mm時，為水泥達到初凝狀態(tài)；由水泥全部加入水中至初凝狀的時間為水泥的初凝時間，用”min”表示。5終凝時間的測定：為了準確觀測試針沈入的狀況，在終凝針上安裝了一個環(huán)形附件(見圖1d)。在完成初凝時間測定后，立即將試模連同漿體平移的方式從玻璃板取下，翻轉(zhuǎn)180°，直徑大端向上，小端向下放在玻璃板上，再放入濕氣養(yǎng)護箱中繼績養(yǎng)護，臨近終凝時間每隔15分鐘測定一次，記下每次測量的結(jié)果，即環(huán)形有無在漿體表面留下痕跡(附件一)。當試針沈入試體0.5mm時，即環(huán)形附件開