水泥的定义与分类

第三篇水泥工艺学总学时:16学时其中讲课14学时实验2学时参考书：１.《硅酸盐工艺学》曹文聪主编２.《无机非金属材料工学》林宗寿主编•第1次课：理论课•主要教学内容：第一章绪论第二章硅酸盐水泥国家标准及生产•重点：１.水泥的定义与分类2.水泥国家标准3.硅酸盐水泥的生产过程、生产方法和特点•教学目的要求１.掌握水泥的定义与分类２.掌握硅酸盐水泥的组分材料、生产技术要求与指标3.熟悉硅酸盐水泥的生产过程、生产方法和特点教学方法与手段：讲授板书与多媒体相结合思考体：1.什么是水泥？它有什么优点？2.按照性能和用途水泥分为哪几类？3.什么是建筑物的安定性不良？产生原因是什么？生产中采取哪些措施可以防止？4.硅酸盐水泥的生产分为哪几个阶段？绪论·胶凝材料的定义与分类·胶凝材料发展简史·水泥的定义与分类·水泥在国民经济中的地位与作用·水泥工业的发展概况·水泥工业的环境保护绪论一、胶凝材料的定义与分类1、定义：凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料且具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。2、分类：可分为有机和无机两大类别。沥青和各种树脂属于有机胶凝材料胶凝材料。无机胶凝材料按照硬化条件，又可分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两种。•水硬性胶凝材料：在拌水后既能在空气中又能在水中硬化，通常称为水泥。如硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。•非水硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，又称为气硬性胶凝材料。如石灰、石膏、耐酸胶结料等。二.胶凝材料发展简史•天然胶凝材料时期（黏土）：新石器时代（4000—10000年前）•石膏-石灰时期：公元前2000-3000年•石灰-火山灰时期：公元初•天然水泥时期：18世纪后期•硅酸盐水泥时期：19世纪初开始•多品种水泥时期：20世纪至今三、水泥的定义与分类1、定义凡细磨成粉末状，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，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。2、水泥的分类按其用途和性能分：•通用水泥•专用水泥•特性水泥按水泥的组成分：•硅酸盐水泥系列（简称硅酸盐水泥）•硫铝酸盐水泥系列•氟铝酸盐水泥系列•铝酸盐水泥系列•铁铝酸盐水泥系列四、水泥在国民经济中的地位与作用地位与作用·水泥是建筑工程的重要基本材料之一·所具有的特殊性能使建筑工程多样化·水泥工业是国民经济中非常重要的产业水泥的优点·水泥浆有很好的可塑性·适应性强·耐久性好，维修工作量小水泥的用途建筑：房屋桥梁道路大坝涵洞石油：固井地矿：固矿井医药：假牙人造骨骼其它：水泥用途举例•现代建筑•桥•美国世贸大厦•水泥管•水泥喷浆作业•水泥空心砖•水泥井盖•水泥刨花板•腹膜水泥膜板五、水泥工业的发展概况1、世界水泥工业的发展概况•1825年用间歇式的土窑烧成水泥熟料。1877年用回转窑烧制水泥熟料获得专利权，1905年发明了湿法回转窑。1910年立窑实现了机械化连续生产。•1928年，德国发明了立波尔窑，使窑的产量明显提高，热耗降低较多。•1950年，发明悬浮预热器窑，更使熟料热耗大幅度降低；熟料冷却设备也有了较大发展，其他的水泥制造设备也不断更新换代。20世纪60年代初，水泥工业生产和控制中开始应用电子计算机技术。•1971年日本开发了水泥窑外分解技术，从而带来了水泥生产技术的重大突破，揭开了现代水泥工业的新篇章。自日本于1971年开发了水泥窑外分解后，各具特色的预分解窑相继发明，形成了新型干法水泥生产技术。当今，世界水泥工业发展的总体趋势是向新型干法水泥生产工艺技术发展，其特征如下：·水泥生产线能力的大型化世界水泥生产线建设规模在20世纪70年代为日产1000～3000t，在80年代为日产3000～5000t，在90年代达到4000～10000t。目前，日产能力达5000t、7000t、9000t、10000t等规模的生产线已达100多条，正在兴建的世界最大生产线为日产12000t。·水泥工业生产的生态化Ⅰ.最大限度地减少粉尘、NO2、S02、重金属等对环境的污染；Ⅱ.实现高效余热回收，最大程度减少水泥电耗；Ⅲ.不断提高燃料的代替率，最大程度减少水泥热耗；Ⅳ．努力提高窑系统的运转率，提高劳动生产率；Ⅴ.开发生产生态水泥，减少自然资源的使用量；Ⅵ.利用计算机网络系统，实现高智能型的生产自动控制和管理现代化。·水泥生产管理的信息化Ⅰ.水泥生产过程的自动化、智能化，Ⅱ.生产管理决策的科学化、网络化和信息化，Ⅲ.企业商务活动电子化、网络化、信息化。2、中国水泥工业的发展概况中国水泥工业自1889年开始建立水泥厂，水泥工业先后经历了初期创建、早期发展、衰落停滞、快速发展及结构调整等阶段。改革开放以来，中国水泥生产年产量平均增长12％以上，85年水泥总产量跃居世界第一，并保持至今，水泥总产量占世界水泥总产量的30％以上。·早期发展阶段（1889年至1937年）1889年我国第一个水泥厂—--河北唐山细绵土厂（后改组为启新洋灰公司，现为启新水泥厂）建立，于1892年建成投产，并正式生产水泥，以后，又相继建立了大连、上海、中国、广州等水泥厂。·衰落停滞阶段（1937年至1949年）先后建设了哈尔滨、本溪、小屯、抚顺、锦西、牡丹江、工源、琉璃河、重庆、辰西、嘉华、昆明、贵阳、泰和、华新、江南等水泥厂。这些水泥厂大多数是由外国人主持设计和建设，生产设备主要来自国外，没有规范的水泥工业建设机制，又因连年战乱，许多水泥厂不能持续稳定地生产。1949年，全国水泥总产量为66万吨。·自行研制阶段50年代—60年代，我国开始研制湿法回转窑和半干法立波尔窑生产线成套设备，并进行预热器窑的试验，使我国水泥工业生产技术和生产设备取得较大进步。这期间，先后新建、扩建了30多个重点大中型的湿法回转窑和半干法立波尔窑生产企业，同期，也建设了一批立窑水泥企业。70年代—80年代，我国自行研制的日产700吨、1000吨、1200吨、2000吨熟料的预分解窑生产线分别在新疆、江苏邳县、上海川沙、辽宁本溪和江西水泥厂建成投产；从1978年开始，我国相继从国外引进了一批日产2000吨—4000吨熟料的预分解窑生产线成套设备，先后建成了冀东、宁国、柳州、云浮等大型水泥企业，这些大型水泥厂的建成，不仅极大地改善了水泥生产结构，而且迅速提高了我国的新型干法水泥生产能力和技术水平。最大特色是水泥产品的80%是由立窑水泥企业生产的。改革开放以来，我国水泥生产年产量平均增长12%以上，1985年水泥总产量跃居世界第一，并保持至今，水泥总产量占世界水泥总产量的30%以上我国成为水泥大国，但并不是水泥强国。主要表现在：(1)是立窑水泥企业仍占较大比例；(2)是水泥生产技术进步快，总体技术水平与世界先进水平有较大差距；(3)是水泥产结构不合理，大中型水泥企业数量少，高标号水泥产量比例低；(4)是水泥行业职工队伍，技术队伍力量不足，人才相当缺乏。·产业结构调整蓬勃发展阶段90年代—本世纪初A.产业结构调整1）东部和沿海沿江经济发达地区原则上发展日产4000吨及以上的新型干法窑外分解水泥生产线；2）其他地区可发展日产2000吨～4000吨的新型干法线；3）除边远地区、交通不便、经济欠发达地区外，原则上不再扩建、新建日产1000吨及以下规模的生产线。B.发展状况1）到2005年底，全国累计建成投产的新型干法生产线有600条以上，预分解窑水泥产量占全国水泥总产量的比例，由2002年的16.8%增长到38.8%；2）在未来的5年里，中国新型干法水泥工业的平均增长率有望保持在8%左右，到2010年预分解窑水泥产量占全国水泥总产量的比例达到50%以上；3）2500t/d熟料左右的生产线，在沿海发达地区的竞争能力已经大大下降，许多大型集团把建设5000t/d以上级生产线作为发展重点（仅海螺集团一家就建成投产了四条10000t/d熟料生线）。4）市场竞争、企业兼并、外资渗入促使新型干法迅猛发展；（1）国内企业利用新型干法技术进行企业间的兼并，涌现了一批大型水泥集团公司，如海螺、天山、冀东、山水等；（2）外资的渗入，使先进的新型干法在国内高速发展，起到了示范效应，如拉法基、菲律宾康达集团、日本小野田、韩国大宇等；（3）民间资本的参与，使新型干法在经济发达地区快速发展，并逐步向内地进军，特别是浙江的民间资本最有眼光、行动最快。结语：新型干法水泥生产是水泥行业最先进的生产技术，代表了水泥工业发展的方向，随着新型干法水泥生产的进一步发展，对水泥专业人才的需求量也逐步增大，但要求也同时提高,要求中控操作人员必须掌握工艺技术、熟悉设备、计算机操作，所以我们必须加强学习（理论知识+操作技能），努力提高专业技术水平，才能够适应新型干法水泥生产发展对人才的需求！六、水泥工业的环境保护1、水泥工业的环境污染和治理:水泥工业的环境污染：大量的含活性二氧化硅大于10％的矿物性粉尘和噪声，大量的含有二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳烟气和废热。水泥工业的环境污染治理:目前，中国的大中型水泥企业对环境的保护工作比较重视，采用新型干法水泥生产工艺技术，加强粉尘治理和余热利用，对环境保护起到较好效果。但是，一些小型水泥企业和一些老企业对环境的保护工作还存在不少问题，如工艺落后、设备陈旧、资金困难、人才缺乏、劳动力素质不高和对环境保护的认识不够等因素，对环境保护造成不利影响。2、水泥工业的可持续发展水泥工业可持续发展的理念是：依靠科技进步，合理利用资源，大力节省能源；在水泥的生产和使用过程中尽量减少或杜绝废气、废渣、废水和有害有毒物质排放对环境的污染，维护生态平衡；大力发展绿色环保水泥；大量消纳本行业和其他工业难以处理的废弃物和城市垃圾；满足经济和社会发展对水泥的需求，并保持满足后代需求的潜力；支持国内经济和社会的可持续发展。水泥工业可持续发展的内容：①节约资源②节约土地③节约能源④节约水源•①节约资源提高资源利用率，少用或不用天然资源，鼓励使用再生资源，提高低质原燃材料在水泥工业中的可利用性，鼓励企业大量使用工业和农业废渣、废料及生活废弃物等作为原料生产建材产品。•②节约土地•采取少用或不用毁地取土作原料的行业可持续发展政策，以保护土地资源。•③节约能源大量利用工业废料、生活废弃物作燃料，节约生产能耗，降低建筑物的使用能耗。•④节约水源•节约生产用水，将废水回收处理再利用。•水泥工业可持续发展就是要建立良性的水泥循环系统，要尽可能地减少对原料、能源的利用，尽可能地减少废水、废料的排放，即尽可能提高废物利用的比例，尽可能考虑再循环和回收利用水泥及混凝土产品，尽量实现水泥系统的内循环。因此，如果水泥系统内循环能够真正实现，水泥工业的可持续发展也就可以实现。