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水泥生产工艺我们一起来了解水泥工艺基础篇水泥的物理化学性质)第1节：水泥)第2节：生产工艺流程)第3节：破碎)第4节：粉磨)第5节：烧成)第6节：制成)第7节：包装出厂第1节：水泥)·水泥为什么会硬化？·水泥的质量特点？·怎样生产水泥？)…让我们慢慢揭开水泥神秘的面纱…水泥是什么？)水泥：凡细磨物料，加适量水后，成塑性浆状，即能在空气硬化，又能在水中硬化的水硬性胶凝材料，并能把沙石等材料牢固地胶结在一起的叫水泥。我们生产的水泥定义和类型我们生产的是硅酸盐水泥，生产的原材料主要由硅酸盐矿物组成统称为硅酸盐水泥.→颜色:灰色的粉末，→矿物组成：钙(石灰石)、硅酸盐（砂岩）、铝酸盐(黏土或页岩)、铁酸盐（铁粉）组成。从各种矿石开采到水泥经历一系列的变化，我们将从以下系列反应中看到物料的个种不同状态)开采破碎预均化研磨)矿山原料经破碎的物料初步配比的物料)校正原料)煅烧粉磨)粉料熟料水泥)石膏混合材水泥的质量（标号）是由水泥28天达到的抗压强度定义的。)水泥品种：+混合材熟料+石膏硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥那种材料可以直接进入水泥产品中)矿渣)活性混合材)熟料)火山灰)粉煤灰)石膏同样的熟料可以研磨出不同性能的硅酸盐水泥)提高早期强度应减小水泥颗粒度，可以得出更细的强度更高的水泥)水泥粉磨流程：熟料石膏混合材熟料是什么？)粉料通过预热、分解、煅烧、冷却得到的矿物质物料。)熟料生产在那里：烧成系统。)1配好的料粉在预热器里预热、干燥、分解。)2热源：分解炉、回转窑。)3冷却机：使熟料急冷，使助燃气体加热。回转窑冷却机配好的料粉预热器熟料粉料是什么？)粉料是通过对配好了的生料进行研磨和均化后得到一定细度的粉末状物料。)生料磨流程：均化库生料磨原料均化堆场粗粉成品原料去预热器破碎车间预均化堆场我们面对环境是责任Ⅱ破Ⅰ破去生料磨小结矿山破碎预均化堆库生料磨均化库回转窑篦冷机熟料库水泥磨包装水泥罐车煤磨你明白了吗！料粉研磨分解炉煅烧冷却袋装第2节：生料和熟料组份★生料经过配料和研磨后被称为生料粉。★生料粉经过煅烧后成为熟料★生料里都含什么那？★煅烧过程都发生那些变化？★煅烧过程都释放出什么？★熟料里有那些矿物组成？生料矿山开采砂岩SiO2石灰石CaCO3铝矾土Al2O3铁粉Fe2O3如果用煤做燃料灰分中会掺入微量SiO2Fe2O3Al2O3你将收获它!石灰石和硅质原料(黏土\砂岩)不是很纯,互相掺有成分.为了达到一个合理的配值,人们会使用一些辅助纯净产品来补充这四种化学成分.生料由四种化学成分组成:CaOSiO2Fe2O3Al2O3煅烧)煅烧生料要成为熟料,主要经过两个阶段.)1分解2烧结)第一阶段：分解CaCO3820-900℃CaO+CO2煅烧过程中释放的主要气体CO2。术语：LOSS。)LOSS烧矢量：表示生料煅烧成为熟料释放出的气体的生料百分比。CO2%=44/100CaCO3)第二阶段：煅烧)CaO和其它物质相结合的最后阶段被称之为烧结。)3C+A1260--1338℃C3A（液态）4C+A+F1260--1338℃C4AF)2C+S1338--1420℃C2S(固态熟料)3C+S1338—1420℃C3S（固态熟料）)这就是熟料中的四种矿物。熟料的矿物组成：两种硅酸盐，两种铝酸盐。煅烧简写符号化学分子式名称C3S（Ca0）3SI02硅酸三钙阿利特C2S（Ca0）2SI02硅酸二钙贝利特C3A（Ca0）3AI2O3铝酸三钙赛利特C4AF（Ca0）4AI203Fe203铁铝酸四钙才利特1000克熟料中：C3S=3*56=228gC2S=2*56=172gC3A=3*56+102=270gC4AF=4*56+102+160=486g生料惰性物质SiO2Fe2O3CaOAl203＋烧失量CO2煅烧熟料活性物质C3SC2SC3AC4AF四种化学成分的比例决定熟料质量.如果生料中的四种成分有任何变化熟料中的矿物质的比例就会发生相应的变化.并因此改变熟料质量.第3节：熟料质量)☆水泥的水化、凝结、强度。)☆熟料矿物的水硬特性。)☆煅烧和急冷的影响。)☆不同类型熟料组成的实施。)水化：水化是一种水硬产品与水反应结晶时其强度得到提高。短时间的水化被之凝结。加入石膏的目的：在于延缓和调节凝结时间。)28天的抗压强度是水泥进行分级的依据凝结：凝结的原因：C3A首先凝结，因为它的亲水性极强，它的水化速度很快。由于熟料中的f-CaO的存在和石膏的添加。C3A+C+nHC2AH8+C4AH13+释放大量的热)C3A的强度在头两天迅速增加，然后它就相对保持低强，不在变化。)在熟料的矿物里，C3A对水泥的凝结时间起着极为重要的影响，并会促进水泥的早期强度。)影响水泥凝结时间的因素还有：1石膏的掺加量。2C3A含量的提高。3熟料研磨的细度。)强度)产生强度的首要原因：C3S)C3S的水化：)C3S决定水泥的28天强度，C3A决定水泥的凝结时间)为了熟料易于煅烧人们在生料中加入Fe2O3，使熟料中就产生了一种新矿物C4AF。)C4AF不具有明显的水硬性。)关于C2S是一种过渡矿物质。C3S+3HCHS+2CH释放出热量C3S+3H2OCHS+2Ca（OH）2C2S+C1420℃C3S为全部形成C3S应该有：1足够未化合的CaO2高于1420℃的温度3分布均匀的温度4C2S和CaO有足够的反应时间在工业条件下，由于四个条件很难满足所以：熟料中将残留尚未转变的C2S。这种熟料很难研磨Ca（OH）2可导致水泥构件脆性，数量要少些28天一年时间C2SC3S强度结论：C2S水化缓慢，但一年以后强度和C3S一样。C3S和C2S的水化反应：C3S+3HCSH+2Ca（OH）2+热量C2S+3H水化慢CSH+2Ca（OH）2+热量煅烧和冷却对熟料质量的影响过度煅烧C3S强度C3S晶体尺寸水化时攻击点消失水化困难早期强度煅烧过度将增加热耗，研磨时消耗更高易磨性研磨不佳的危险研磨能耗冷却过慢C3SC2S需要更多的能量同样产品强度不变四种矿物决定水泥的强度和凝结时间小结熟料矿物组成：C3S55-65%C2S11-21%C4AF5-15%C3A8-12%熟料水泥+=石膏水C3A决定水泥凝结时间C3S决定水泥28天强度C2S晚期强度C4AF较小的水硬性随时间硬化的产品根据某种水泥特性和矿物水化特性。可以推出熟料矿物组成。利用化学分析结果，并借助于鲍格公式，确定矿物组成第4节：熟料的微量元素第一种微量元素：游离钙f-CaO煅烧对熟料中游离钙的影响：f-CaO的来源：CaCO3CaO+CO2煤中带入欠烧煅烧良好过烧大量f-CaO＞2.5正常0.8±0.2少量f-CaO＜0.4很少的C3S大量的C2SC3S55-65%C2S11-21%很多的C3Sf-CaO高的危害:水化时产生膨胀,体积扩大1.6倍.f-CaO=膨胀对于配料良好的生料来讲,游离钙的多少,显示着烧成的状况第二种微量元素：碱KNa来源:生料中的黏土,煤粉中带入.在熟料中的存在形式:以硫酸盐的形式(可容性碱)K2SO3和Na2SO3或吸收到晶格中的碱.对熟料质量的影响:提高1-3天强度.降低28天强度.并影响水泥的和易性(稠度增加).Ca2SO3可以延长水泥凝结时间,提高熟料硬度(难磨)第三种微量元素：氧化镁MgO来源：碳酸盐分解中产生的。性质：当氧化镁以晶体存在时它的水化速度很缓慢。如果混凝土暴露在一定温度下。几年后会产生极大的膨胀。控制方法：使熟料迅速急冷，使液相固化将氧化镁吸收（防止其结晶）。小结f-CaOK2SO3Na2SO3Na2OK2OCa2SO3MgO凝结时间1-3强度28强度膨胀值净浆强度熟料矿物生成顺序：C4AFC3AC2SC3S第5节：熟料率值◇氧化钙不饱和系数◇SM硅酸率N◇碳酸盐品位◇AM铝氧率P熟料率值氧化钙饱和系数影响1、7、28天强度SM硅酸率影响易烧性AM铝氧率影响凝结时间和水化性◇氧化钙不饱和系数第一种情况：△＞0为控制C3S/C2S的比例，应限制△值。通常3%＜△＜7%如果△＞7%则氧化钙含量不足。第二种情况：△=0如果煅烧理想的话：△=0则f-CaOC2S的值为0。F+A+S+C这种情况是不存在的。C2S（10-20%）很多的（3-7%）f-CaO。第三种情况：△＜0无论烧成质量如何熟料中的f-CaO含量会很高。2.8S+1.65A+0.35F-C◇SM硅酸率SM=S/A+F硅酸率是生料中氧化硅和熔剂的比例。是易烧性的指示。A+FC3A+C4AFLP烧结时间f-CaO更易烧结2.2＜SM＜3.2硅酸率为2.2%以便获得足够的C2S、C3S和较高的物理强度硅酸率最高不能超过3.2%最低限度地保证溶剂量(液相)◇AM铝氧率AM=A/F通过AM来控制C3A/C4AF的比例。1＜AM＜2.5小结氧化钙不饱和系数0＜△＜3%C3S含量高难于煅烧含少量f-CaOC2S△＜7%CaO含量不足.C3S少且强度不足.硅酸率SMSM＜2.2容易煅烧.强度低.SM＞3.2难于煅烧强度高铝氧率AMC3A/C4AF比例的控制.AM＜0.683没有C3A可以控制的两个方面：化学成分化验室控制生料细度生产部控制生料化学成分变化原因：1矿山原料质量自然的变化。2原料配料称的可靠性问题。3熟料转变类型。第6节：生料对煅烧的影响§化学成分的影响§细度的影响§原料地质成分的影响在SMAM恒定时，△下降的变化：熟料强度、易磨性、热耗、f-CaO都相应的提高变化。SM变化的有：A+F液相难于煅烧更大热耗SMC2S+C3S且△恒定，C2SC3S易磨性和强度提高化学成分变化的影响在SMAM恒定时，△下降的变化：熟料强度、易磨性、热耗、f-CaO都相应的提高变化。SM变化的有：A+F液相难于煅烧更大热耗SMC2S+C3S且△恒定，C2SC3S易磨性和强度提高化学成分变化的影响化学成分变化的影响在SMAM恒定时，△下降的变化：熟料强度、易磨性、热耗、f-CaO都相应的提高变化。SM变化的有：A+F液相难于煅烧更大热耗SMC2S+C3S且△恒定，C2SC3S易磨性和强度提高铝氧率提高：出现液相温度提高；液相稠度增大；结圈危险降低。细度的影响细度变细大量烧结点易于热交换易于煅饶易于研磨降低烧成成本原料地质成分的影响在天然生料里，分子可以随时相互化合。在人工原料里应破坏其化学键才能进行化合。人工原料比天然生料的煅烧需要更多的热耗。小结为了使煅烧更容易生料化学成分制备均匀稳定的生料煅烧细研磨原料细度避免使用单一产品原料地质成分第7节：燃料※燃料种类：燃料油煤天然气石油焦可燃垃圾生料煅烧成熟料要消耗大量热量。生料1.55吨780兆卡熟料1吨※燃料的选择总先考虑以下因素和综合情况.设备成本燃料选择热耗煅烧干扰熟料质量煤煤的化学成分:SAlFeCa元素含量:C=55-65%H=3-5%N=1-2%S=0.5-1%水泥厂使用煤的质量5500兆卡-7000兆卡生产100吨熟料,要低热值煤14吨.(5500)生产100吨熟料,要高热值煤11.5吨.(7000)煤的挥发分:碳和氢以碳氢化合物形式存在.要想得到充分燃烧必须把煤研磨的很细.要根据挥发成分的含量来确定煤的研磨细度.20%的挥发成分90μ筛余≤10%30%的挥发成分90μ筛余≤14.5%煤的灰分：灰分在煤里占15-35%，它不参与燃烧，不具可燃性。灰分里含的成分有：SCAF。煤燃烧后变成了：存在熟料之中；与窑皮结在一起。几种燃料的对比燃料油煤天然气石油焦组分含硫、不含灰分灰分大、硫含量少CH4、C2H6灰分小、含硫高制备加热研磨减压研磨燃料质量没有影响灰分纳入熟料中没有影响可见性差没有影响不利因素有结圈危险细度问题、火焰较难调节极难调节火焰细度问题第8节：燃烧※燃烧反应燃烧是助燃剂中氧气和燃料之间放热化学反应的过程。燃料助燃剂热量燃烧产物烟气灰分燃烧释放释放的热量取决于燃料的化学成分C+O2CO2+97.6千卡H2+O2H2O+58.2千卡H2+O2H2O(液态)+69.1千卡S+O2SO2+70.7千卡以煤作燃料，看看它的成分：C=67.5%H2=4%O2=3%N2=2%S=2%根据燃烧反映,燃