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Page:新型干法水泥工艺基础知识司宁Page:目录一、概述二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准三、水泥工艺基础知识四、生产技术简介五、煅烧过程的物理化学变化Page:一、概述•1、胶凝材料的定义和分类•凡在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。胶凝材料分为水硬性和非水硬性两大类。•非水硬性胶凝材料是只能在空气中或其他条件下硬化，而不能在水中硬化的材料。如无机的石灰、石膏及有机的环氧树脂胶结料等。•水硬性胶凝材料是在拌水后不仅能在空气中硬化又能在水中硬化的材料。如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥等无机材料。Page:一、概述2、胶凝材料发展简史•粘土以及粘土掺加一些纤维材料作为胶凝材料是人类使用最早的一种胶凝材料，但粘土不耐水且强度低。•大约在公元前2000-3000年，人们开始把石灰、石膏来调制砌筑砂浆用作胶凝材料。我国万里长城，古埃及的金字塔、狮身人首石像建筑，就是由这种胶凝材料建造的。•随着生产的发展，人们注意到在石灰砂浆中掺入火山灰使砂浆具有一定抗水性。我国很早就使用的“三合土”建筑物等都用的是石灰火山灰材料。随着陶瓷生产的发展，人们用废陶器。碎砖磨碎后混合石灰作胶凝材料时，发现它的砂浆可以在水中硬化、具有较高的强度和较好的抗水性；由此，进一步发现可用石灰和煅烧的粘土来制成胶凝材料。Page:一、概述2、胶凝材料发展简史•在18世纪到19世纪初期，在历史上是探求真理成为一种潮流的时代，化学和物理学被广泛地用于解释自然现象。在这样一个时期内，许多学者、工程师注意到了水泥的神秘。于1756年和1796年先后制成了水硬性石灰和罗马水泥。在此基础上，又进而用合适量（20%-25%）粘土的石灰石（天然水泥）经煅烧磨细，制得天然水泥。•19世纪初期（1810-1825年）已经将石灰石和粘土细粉按一定比例配合，在类似石灰窑的炉内，经高温烧结成块（熟料），再进行粉磨制成水硬性胶凝材料。因为这种水硬性胶凝材料，具有与英国波特兰城建筑岩石相似的颜色，故称之为波特兰水泥（我国称为硅酸盐水泥）。Page:一、概述2、胶凝材料发展简史•硅酸盐水泥出现后，应用日益普遍。100多年来，由于各国的科学家和水泥工作者的不断研究、探索及生产工艺的改进，使硅酸盐水泥生产不断提高和完善。同时水泥制品也相应得到发展。•由于工业不断发展，以及军事工程和特殊工程的需要，先后制成了各种特殊用途的水泥，如高强快硬水泥、矾土水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐水泥、油井水泥等。Page:一、概述3、水泥在国民经济中的作用•水泥是基本建设中最重要的建筑材料。•现在水泥已广泛应用于工业建筑、民用建筑、水工建筑、道路建筑、农田水利建设和军事工程等方面。由水泥制成的各种水泥制品，如坑木、轨枕、水泥船和石棉水泥制品等广泛应用于工业、交通等部门，在代钢、代木方面，也越来越显示出技术经济上的优越性。•由于钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土和钢结构材料的混合使用，才有高层、超高层、大跨度以及各种特殊功能的建筑物。新的产业革命，又为水泥行业提出了扩大水泥品种和扩大应用范围的新课题。开发占地球表面71%的海洋是人类进步的标志，而海洋工程的建造，如海洋平台、海洋工厂，其主要建筑材料就是水泥。•此外，如宇航工业、核工业以及其他新型工业的建设，也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的是以水泥为主的复合材料。因此水泥工业的发展对保证国家建设计划的顺利进行起着十分重要的作用。Page:一、概述4、水泥工业发展概况•硅酸盐水泥出现后，水泥生产技术经历多次变革。•硅酸盐水泥是在第一次产业革命中问世的，开始是间歇作业的土立窑。随着冶炼技术为突破口的第二次产业革命，推动了水泥生产设备的更新，1877年出现了回转窑，继而出现了单筒冷却机、立式磨和单仓球磨，使水泥产质量有所提高。到19世纪末至20世纪初，水泥工业一直进行不断改造与更新，1910年立窑实现机械化连续生产，1928年出现立波尔窑，使回转窑产量有明显提高，热耗降低。Page:一、概述4、水泥工业发展概况•以原子能、合成化工为标志的第三次产业革命达到了高度工业化阶段。水泥工业也出现变革，1950年悬浮预热器的应用，使热耗大幅度降低；年代初，以电子计算机为代表的新技术在水泥工业中开始得到应用；在1971年开发了水泥窑外分解技术，是水泥生产技术的重大突破。同时随着原料预均化及生料均化等多种生产技术的不断完善，以及射线检测方法及计算机自动控制技术在水泥生产过程的应用，使干法窑的产量和质量明显提高，在节能方面取得极大进展，使干法工艺正在逐步取代湿法、老式干法及半干法生产，将水泥工业推向一个新的阶段。Page:一、概述5、水泥的定义和分类•凡细磨材料，加入适量水后，成为塑性浆状，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称水泥。•水泥种类很多。按其用途及性能可分为通用水泥、专用水泥及特性水泥。通用水泥如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等；专用水泥如75℃油井水泥、砌筑水泥等；特性水泥如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐等。目前水泥品种已达100余种。Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准1、定义与代号根据国家标准GB175—2007《通用硅酸盐水泥》的规定：•通用硅酸盐水泥•以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。•本标准规定的通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、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。•通用硅酸盐水泥的组分应符合表1的规定。Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准品种代号组分熟料+石膏粒化高炉火山灰质粉煤灰石灰石矿渣混合材料硅酸盐水泥P·I100----P·Ⅱ≥95≤5---≥95---≤5普通硅酸盐水泥P·O≥80且955且≤20a-矿渣硅酸盐水泥P·S·A≥50且8020且≤50b---P·S·B≥30且5050且≤70b---火山灰质硅酸盐P·P≥60且80-20且≤40c--水泥粉煤灰硅酸盐水泥P·F≥60且80--20且≤40d-复合硅酸盐水泥P·C≥50且8020且≤50ePage:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准2、材料2、1硅酸盐水泥熟料由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。2、2石膏天然石膏：应符合GB/T5483中规定的G类或M类二级（含）以上的石膏或混合石膏。工业副产石膏：以硫酸钙为主要成分的工业副产物。采用前应经过试验证明对水泥性能无害。Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准2、3活性混合材料符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。2、4非活性混合材料活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量应不大于2.5%。2、5窑灰•符合JC/T742的规定。Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准2、6助磨剂水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不大于水泥质量的0.5%，助磨剂应符合JC/T667的规定。Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准3、强度等级•硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。•普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。•矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准4技术要求：4、1化学指标应符合下表的规定Page:品种代号不溶物烧失量三氧化硫氧化镁氯离子（质量分数）（质量分数）（质量分数）（质量分数）（质量分数）硅酸盐水泥P·I≤0.75≤3.0≤0.06cP·Ⅱ≤1.50≤3.5≤3.5≤5.0a普通硅酸盐水泥P·O-≤5.0矿渣硅酸盐水泥P·S·A--≤4.0≤6.0bP·S·B---火山灰质硅酸盐水泥P·P--≤3.5≤6.0b粉煤灰硅酸盐水泥P·F--复合硅酸盐水泥P·C--Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准4、2物理指标4、2、1凝结时间硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；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初凝不小于45min，终凝不大于600min。4、2、2安定性•沸煮法合格。4、2、3强度•不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同各龄期的强度应符合下表的规定。Page:品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.542.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.5普通硅酸盐水泥42.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0矿渣硅酸盐水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.5火山灰硅酸盐水泥32.5R≥15.0≥3.5粉煤灰硅酸盐水泥42.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.5复合硅酸盐水泥42.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.5Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准4、2、4细度（选择性指标）•硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；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以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。Page:二、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的国家标准5、废品与不合格品凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合本标准规定时，均为废品。•凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超最大限量和强度低于商品标号规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、标号工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。Page:三、水泥工艺基础知识1水泥生产方法与分类水泥窑主要有两大类：一类是窑筒体卧置，并能作回转运动的称为回转窑；另一类窑筒体立置不转动称为立窑Page:三、水泥工艺基础知识2水泥的原料、燃料与配料水泥生产原料分为：石灰质原料粘土质原料校正原料（辅助原料）硅质校正原料铝质校正原料铁质校正原料燃料Page:三、水泥工艺基础知识钙质原料钙质原料：是制造硅酸盐水泥和石灰的主要原料，也是陶瓷和玻璃工业生产中引入CaO成分的物质。水泥工业中的钙质原料主要是石灰石。水泥生产用钙质原料质量要求CaO≥48%；MgO≤3.0%；K2O+Na2O≤0.6%；S3O≤1.0%；f-SiO2≤6.0%（石英质），或≤4.0%（燧石质）；Cl-≤0.015%；Page:三、水泥工艺基础知识粘土质原料主要是碱和碱土的铝硅酸盐。主要化学成分是SiO2，其次是Al2O3，还有少量的Fe2O3。校正原料顾名思义硅质、铝质、铁质校正原料主要为水泥生产提供SiO2、Al2O3、Fe2O3Page:三、水泥工艺基础知识水泥生产用校正原料质量要求校正原料：MgO≤3.0%；K2O+Na2O≤4.0%；S3O≤2.0%；Cl-≤0.015%；硅质校正原料：SiO280%；