水泥基本知识、工艺流程与质量控制

水泥基本知识、工艺流程与质量控制水泥基本知识一、水泥工艺的基本知识。1、水泥的定义：凡是磨成粉末状，加入适量水后，可称为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中据需硬化，并能将砂、石等材料胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。2、水泥按用途及性能分为三类。（1）通用水泥，一般土木建筑工程通常采用的水泥。即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。（2）专用水泥，专门用途的水泥。如：A级油井水泥，道路硅酸盐水泥。（3）特性水泥，某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。3、常用的水泥品种（1）硅酸盐水泥:以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，添加适量石膏磨细而成。（2）普通硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料，添加适量石膏及混合材料磨细而成。（3）矿渣硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料，混入适量粒化高炉矿渣及石膏磨细而成。（4）火山灰质硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料和火山灰质材料及石膏按比例混合磨细而成。（5）粉煤灰硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，加适量石膏混合后磨细而成。4、水泥命名的一般原则：水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行，并力求简明准确，名称过长时，允许有简称。通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不同型号。特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型号或混合材料名称。以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组分的名称冠以活性材料的名称进行命名，也可再冠以特性名称，如石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。5、主要水泥产品的定义（1）水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。（2）硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%~5%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，分PI和PII,即国外通称的波特兰水泥。（3）普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代号：P.O。（4）矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。（5）火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。（6）粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。（7）复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。二、新型干法水泥的生产过程及基本操作水泥工艺过程通常简要地概括为“两磨一烧”，即首先将原料粉磨城生料，经过煅烧后形成熟料，再将熟料粉磨成水泥。硅酸盐水泥的生产过程分三个阶段：石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料破碎后，按一定的比例配合，磨细并调配为成分合适、质量均匀的生料，称为生料制备；生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得到的以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称为熟料煅烧；熟料加适量石膏、混合材或外加剂共同磨细为水泥，并包装或散装出厂，称为水泥粉末及出厂。水泥生产流程控制图水泥质量检测基本知识熟料1石灰石2石膏3粉煤灰4熟料库石灰石库石膏库粉煤灰库电子皮带秤5电子皮带秤6电子皮带秤7流量秤8水泥磨9选粉机10散装出厂11水泥库包装出厂12许多水泥各项指标的检测。例如：水泥的SO3、细度、三天强度、二十八天强度、比表面积、钙、抗折、抗压，及原材料的验收方法及指标检验等等。但首先要了解水泥的特性。一、水泥的组分材料1、硅酸盐水泥熟料：凡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产物称为硅酸盐水泥熟料（简称熟料）。2、石膏：包括天然石膏和工业副产石膏、质量必须符合标准。3、活性混合材：系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。如高炉矿渣、火山灰和粉煤灰。4、非活性混合材：系指活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰的水泥混合材料，以及砂岩和石灰石。5、窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘。6、助磨剂：水泥粉磨时允许加入起助磨作用而不损害水泥性能的助磨剂。其加入量不超过水泥质量的1%。二、水泥原材料的化验指标1、普通熟料①f—CaO≤1.5%②烧失量≤1.5%③Cw：湿法回转窑生产的硅酸盐水泥商品熟料强度。Cp：采用干法回转窑生产的硅酸盐水泥商品熟料强度。2、粉煤灰：（1）烧失量≤8%（2）含水量≤1.0%（3）SO3含量≤3.0%（4）f-CaO≤1.0%3、硬石膏的进厂检验标准：水份：≤4.0%SO3：≥40.0%4、石灰石：（1）CaCO3≥86.00%（2）Al2O3≤2.5%（3）水份≤2%（4）粒度：满足生产要求5、二水石膏：SO3≥35%水分≤4.0%结晶水≥10.0%6、.火山岩：（1）烧失量≤8%（2）含水量≤4.0%（3）f-CaO≤1.0%（4）粒度：满足生产要求7、出磨普通、复合水泥细度≤3.0%，合格率≥90%以上8、8.1出磨水泥SO3目标值±0.3%，合格率85%以上。8.2出磨水泥烧失量（P.O≤4.5%；P.C≤6.0%），合格率100%。8.3出磨水泥比表面积P.C32.5≥380m2/kg，P.O42.5≥360m2/kg三、水泥样品检测法表格1JC/T853—1999硅酸盐水泥熟料GB/T17671—1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）GB1345—91水泥细度检验方法GB5762—85建材用石灰石化学分析方法GB/T176—1996水泥化学分析方法GB/T5483石膏和硬石膏GB1596—91用于水泥和混凝土中的粉煤灰四、硅酸盐水泥品质（技术）指标1、化学指标氧化镁含量：在水泥熟料中，常含有少量与其他矿物结合的游离氧化镁，它是高温时形成的方镁石，它水化为氢氧化镁的速度很慢，常在水泥硬化以后才开始水化，在水化时产生体积膨胀，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因此，它是引起水泥安定性不良的原因之一。因此，国家标准（GB175-1999）规定，水泥中氧化镁的含量不得超过5%。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到6%。三氧化硫含量：水泥中的S03主要是在生产时为调节凝结时间加入石膏而带来的，也可能是煅烧熟料时加入石膏矿化剂而带入熟料的。适量石膏虽能改善水泥性能（如提高水泥强度、降低收缩性、改善抗冻耐蚀和抗渗性等），但石膏超过一定含量后，水泥性能会变差，甚至引起硬化水泥石膨胀，导致结构破坏。因此水泥中S03的含量必须加以限制。现行国家标准规定，水泥中S03的含量不得超过3.5%。烧失量：普通水泥、矿渣水泥中的烧失量，回转窑厂不得大于5%，立窑大不得大于7%。2、物理指标标准规定，硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于390分钟（6.5小时）；普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时。安定性：安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。水泥体积安定性不良的原因在于：水泥熟料中游离Cao、MgO含量过多或掺入的石膏含量过多。熟料中的游离CaO、MgO经过高温煅烧后均呈“过烧”状态，水化十分缓慢。在水泥已经硬化后才进行水化，体积膨胀，引起不均匀的体积变化，使水泥石开裂。石膏含量过多时，在水泥硬化后，它还会与固体的水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。五、水泥生产中的质量控制及标准水泥生产质量管理主要有二个方面：一方面是控制主机设备—窑、磨在指标控制范围内的正常运转；另一方面是管理好各种库，原料、煤、生料、熟料、水泥各库内物料的数量与质量，掌握进库与出库，保证生产的正常运转。确定质量控制点和控制指标是一项非常重要的工作，一定要从本厂工艺流程和设备的具体情况出发，制定合理的、可行的方案，才能更好地指导生产。五、化验结果误差范围实验误差范围表表2类别同同一试验室不大于（集团内）不同试验室不大于误差类别水泥密度±0.02g/cm3±0.02g/cm3绝对误差比表面积±3.0%±5.0%相对误差水泥细度±0.5%筛余≤5.0%为±1.0%筛余＞5.0%为±1.5%绝对误差标准稠度用水量±3.0%±5.0%相对误差氯离子测定结果的允许误差表3氯离子含量范围（%）同一实验室的允许差（%）不同实验室的允许差（%）≤0.100.0020.003凝结时间初凝时间：±15分钟终凝时间：±30分钟初凝时间：±20分钟终凝时间：±45分钟绝对误差抗折强度3天强度：±6.0％28天强度：±4.0%±9.0%相对误差抗压强度3天强度：±5.0％28天强度：±3.0%±7.0%相对误差碳酸钙±0.25%绝对误差游离氧化钙±0.1%绝对误差氧化铁±0.15%±0.20%绝对误差二氧化硅±0.15%±0.35%绝对误差三氧化二铝±0.20%±0.30%绝对误差氧化钙±0.25%±0.40%绝对误差氧化镁±0.15%±0.30%绝对误差三氧化硫±0.15%±0.20%绝对误差烧失量±0.15%±0.30%绝对误差0.10～0.30.0100.0150.30～1.00.0200.030水泥中各种混合材料含量测定含量测定结果的允许差表4混合材种类组分含量范围（％）同一试验室的允许差（％）不同试验室的允许差（％）矿渣组分≤200.81.2201.02.0火山灰质混合材料或粉煤灰组分≤200.81.0201.01.5石灰石组分≤100.50.8100.81.0根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个等级。表的规定。注：R型为早强型，主要是3d强度较高。强度等级抗压强度，MPa抗折强度，MPa3天28天3天28天42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0水泥工艺基本流程一、工艺流程图石灰石矿山破碎预均化堆场粘土破碎机铜矿渣砂页岩破碎机联合预均化堆场无烟煤石膏石膏仓砂页岩煤仓原料配料站辊式磨系统烘干机粉磨机选粉机生料均化库(空压机)空气输送斜槽五级旋风预热器TSD型分解炉干法回转窑充气梁式篦冷机熟料库联合粉磨系统选粉机水泥成品库回转式包装机袋装水泥成品库水泥汽车散装机汽车散装出厂粗粉细粉增湿塔降温SP余热锅炉余气(热源)窑尾废气(340℃)动能汽车外运煤磨煤粉仓60％煤粉40％煤粉动态选粉机粗粉破碎机石灰石石膏生料喂料口喂料机水泥粉磨调配站细粉SP余热锅炉旋风除尘器余热锅炉余气(235℃)水汽轮机水蒸汽窑头废气(360℃)AQC余热锅炉旋风除尘器水蒸汽水水水蒸汽发电机电能冷凝水回用窑头废气(120℃)余热发电系统SP余热锅炉余气(热源)混合材库粉煤灰矿渣混合材12345678910、11、1213141615171819202122、23242526272829、3037、38、3931、32、3334、35、363640、41、42、4346、4744、45图例物流:气流:产尘点及除尘器编号:噪声点:数字固体废物:旋风除尘器:说明:设有除尘器的位置均产生固废，图中标注省略0二、工艺流程1、破碎及预均化（1）破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物