水泥工艺学知识点.docx

1、水泥工艺学知识点水泥工艺学知识点1.胶凝材料：凡在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。有 机胶凝材料：沥青、各种树脂。无机胶凝材料分为气硬性（石灰、石膏）和水硬性。2.水泥：加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水 硬性胶凝材料。3.硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。4.通用硅酸盐水泥的六大类5.水泥生产工艺流程（从湿法转向新型干法，标志为预热器、分解炉）6.硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO Si02、AI2O、Fe2O的原料按适当比例配合磨细成粉，烧至部分熔融，所得

2、以硅酸 盐为主要成分的水硬性胶凝材料。化学组成：CaO 6267% Si02： 2024% AI2O: 47% FeQ: 2.56%;主要熟料矿物组成：GS C2S硅酸盐矿物（75%以及GA、GAF溶剂矿物（22%；GS、C2S、GA、CAF水化特性；熟料粉化及预防措施；7.中间相游离氧化钙：配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中会出现没被吸收的以游离状态存在的氧化钙，结构致密，水化很慢，通常3天后才明显水化，生成 CH体积膨胀97.9%。方镁石：游离的氧化镁晶体，水化速度很慢，半年后才明显水化，生成氢氧化镁，体积膨胀 148%玻璃体：8.石灰饱和系数（KH :实际生产的熟料KH介于0.860

3、.92之间。K ” C（iO 1.6524/23 ，分子是形成硅酸钙（GS+GS）的CaO的量，分母是理论上SiO2全部形成GS 所需的CaO的含量。因此，KH是熟料中全部SiO2生成硅酸钙（CS+GS）所需的CaO含量与全部SiO2理论上全部生 成硅酸三钙的CaO含量的比值，表示熟料中SiO2被CaO饱和形成CS的程度。9.硅率SM硅酸盐水泥熟料的硅率通常在 1.72.7之间。SIO2SM = ，除了表示熟料的SiO2与AI2Q和Fe2Q的质量比外，还表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物 的比例关系，相应地反应了熟料的质量和易烧性。硅率随硅酸盐矿物与溶剂矿物之比而增减。熟料硅率过高，则由 于高温液

4、相显著减少，熟料煅烧困难，C3S不易形成，如果CaO含量低，那么C2S含量过多而熟料易粉化。硅率过低， 贝燉料因硅酸盐矿物少而强度降低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑操作。10.铝率：通常在0.91.7之间。Al 2O3IM ，表示熟料中氧化铝与氧化铁的质量比，也表示熟料中铝酸三钙和铁铝酸四钙的比例关系。熟料铝率高，熟料中铝酸 Fe?O3三钙多，液相粘度大，物料难烧，水泥凝结块。铝率过低，虽然液相粘度小，液相中的质点易扩散，对硅酸三钙形成有利，但烧结 范围窄，不利于窑的操作。11.水泥原料：钙质原料（石灰岩、大理岩、泥灰岩）、硅铝质原料（天然黏土、工业废渣）及校正原料（

5、当石灰原料 和黏土质原料配料配合所得生料成分不能符合配料方案要求时，必须根据所缺少的组分掺加相应的原料，这种以补 充某些成分不足的为主的原料）。生成1吨熟料需要约1.5吨生料，其中1.1吨位钙质原料。CaC含量44沖上即可，大于48刑作为校正原料。硅质 校正原料中SiO2含量为7090%或SM4常用的铝质校正原料有铝矶土、粉煤灰、陶土等。常用的铁质校正原料 有铁矿石、硫酸渣、铜矿渣。12.水泥生料的易烧性（f-CaO含量）和影响因素13.配料计算（物料平衡）14.硅酸盐水泥熟料的煅烧干燥与脱水、碳酸盐分解、固相反应、熟料的烧结（ GS）、熟料的冷却；最低共熔温度：物料在加热过程中，由两种或两种

6、以上组分开始出现液相的温度。 液相量、液相粘度；15.矿化剂：一些外加物质在煅烧过程中加速熟料矿物的形成，而本身不参加反应或只参加中间物的反应；16.熟料热耗（理论热耗一般在16801800KJ/Kg-熟料，实际热耗27003700KJ/Kg-熟料）及影响因素（改进方向）17.通用硅酸盐水泥国家标准 GB175-200718.通用硅酸盐水泥的技术要求物理指标：凝结时间、安定性、强度、细度和化学指标品冲儆ms优班子P 1SO/75100S3 505.00*0 MOp nsiS3.M L音谢卸水渥PO*00矿厝吐嗾盐歩泥?、A 1 1I *4 00FSB-块山灰财嫂盐水泥pp1 * 1X 骑1-P

7、F-*丿tI-WM；足申臥化福昭大手茄世灯*兄更瓦点就直& :自静悝快畀芋诸措忏苗韦駅话鮭”悬浮预热器窑由一台回转窑和一组悬浮预热器构成，生料粉在预热器内呈悬浮状态与出回转窑的热烟气进行热交 换，被加热至800C左右，完成预热、黏土脱水分解及部分碳酸盐分解之后，再落入回转窑进行煅烧。旋风筒和换热管道，各级温度变化趋势；窑外分解窑或预分解窑：一种能显著提高水泥回转窑产量的煅烧工艺设备。其主要特点是把大量吸热的碳酸盐分解 反应从窑内传热效率较低的区域移到悬浮预热器与窑之间的特殊煅烧炉（分解炉）中进行。生料颗粒分散在煅烧炉 中，处于悬浮或沸腾状态，在燃料燃烧的同时，以最小的温差进行高速传热过程，使生

8、料迅速发生分解反应。入窑 生料的碳酸钙分解率，可从原来的悬浮预热器中的 4050观高到8595%从而大大减轻了回转窑的热负荷，使回转窑的生产能力成倍增加。回转窑五大功能：四种熟料矿物的水化C3S水化早期诱导期存在原因（初凝时间）：富硅层+双电层理论19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.硅酸盐水泥的水化活性混合材：凡天然或人工制成的矿物质材料，磨细加水后其本身不硬化，但与石灰混合加水调和成胶泥状，不仅能在空气中硬化又能在水中硬化的材料。水化速度及影响因素硬化：水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并产生一定的机械强度。凝结：水泥加水拌和到水

9、泥浆失去一部分可塑性，具有初步的结构。目前水泥硬化理论的统一认识（水化前期为化学反应所控制，后期取决于扩散速度） 水泥石中孔（粗孔、毛细孔、凝胶孔）及孔隙水硅酸盐水泥的性能物理性能：建筑性能：凝结时间（标准稠度需水量、初凝、终凝、最佳石膏掺量） 、强度、安定性、水化热、泌水性、细度等）急凝：是由于缓凝不够引起，浆体已具有一定的强度，重新搅拌，凝固的浆体不能恢复塑性，并放热较大。假凝：是水泥的一种不正常的早期固化或早变硬现象， 在水泥用水拌和几分钟内物料显凝结， 重新搅拌能恢复塑性。三种体积变化：化学减缩、湿涨干缩、碳化收缩；水泥体积安定性：水泥水化后体积变化的均匀性。水泥的安定性不良，是由于其

10、中某些成分缓慢水化、产生膨胀的缘故。过多游离CaO方镁石以及掺过量的石膏。游离 CaO所产生的危害与水泥的细度也有关系，水泥粉磨越细， 游离CaO水化越快，影响相应变小。方镁石晶体在常温下水化极慢，故要经过较长时间才会显露其危害性。作为调凝剂加入的石膏，如果掺量过多，在水泥凝结硬化后继续形成水化硫铝酸盐，就会产生膨胀。35.硅酸盐水泥耐久性抗渗性：总孔隙率、水力半径抗冻性：强度、水灰比（毛细孔）环境介质腐蚀：淡水侵蚀、酸和酸性水侵蚀（碳酸）、硫酸盐侵蚀（重新生成AFt）、镁盐侵蚀（溶解度小）、含碱溶 液侵蚀（化学腐蚀后胶结力弱和物理析晶）36.碱集料反应三个必备条件：碱+活性物质+水（湿度80

11、%传统方法和新方法（混合材、锂盐）预防碱集料反应37.耐久性改善途径（预防侵蚀的措施）填空题:1.硅酸盐水泥的强度主要是由氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、钙矶石三种水化产物提供的。2.硅酸盐水泥的技术要求有凝结时间、安定性、强度、细度、不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、碱含量、氯离子 九项。3.水泥按其用途和性能分为通用水泥、专用水泥、特性水泥等三类。而通用水泥又可分为：硅酸盐水泥、普通硅酸盐 水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。4.硅酸盐水泥熟料主要由 CaO Si02、AI2O3、Fe2O3四种氧化物组成，通常在熟料中占 95%以上。5.硅酸盐水泥生产的主要

12、工艺过程为：生料制备、熟料的煅烧以及水泥的粉磨与包装，简称二磨一烧。6.现代生产的硅酸盐水泥熟料中， 四种主要氧化物的波动范围：CaO 6267% SiO2:2024% AI2O3: 47% Fe2O3:2.56%7.硅酸盐水泥熟料中的C3S C2S称为硅酸盐矿物，占熟料质量的75%左右，C3A C4AF称为熔剂矿物，占熟料质量的 22%左右08.四种主要矿物中C3A含量高时水泥出现急凝。9.C3S凝结时间正常，水化较快，放热较多，早期强度高且后期强度增长率较大。 28d强度可达1年强度的7080%其28d强度和1年强度在四种矿物中均最高，但 C3S的水化热较高，抗水性较差。10.贝利特水化热

13、较小，抗水性较好，因而对大体积工程或处于侵蚀性大的工程用水泥，适当提高贝利特含量，降低阿 利特含量是有利的。11.铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结块，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙水化很快，它的强度 3天内就大部分发挥出来，故早期强度较高，但绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。12.铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙和硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙。 早期强度类似于铝酸三钙，而后期强度还能不断增长，类似于硅酸二钙。才利特矿的抗冲击性能和抗硫酸性能较好， 水化热较铝酸三钙低。 在制造抗硫酸盐水泥或大体积工程用水泥时，适当提高才利特的含量是有利的。13.当黏土中氧化硅含量

14、不足时，可用高硅原料如砂岩、沙子等进行校正：当黏土中氧化铝含量偏低时，可掺入高铝原料如煤渣、粉煤灰、煤矸石等。氧化铁含量不够时，应掺加氧化铁含量大于 型的铁质校正原料。常用的有低品位铁矿石、铁尾矿以及硫铁矿渣。14.硅酸盐水泥熟料煅烧过程：1、干燥与脱水；2、碳酸盐分解；3、固相反应；4、熟料的烧结；5、熟料的冷却15.熟料冷却的目的：回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高窑的热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性； 降低熟料温度，便于熟练的运输、贮存和粉磨。16.加入氟化钙的作用：促进碳酸盐的分解过程；加速碱性长石、云母的分解过程；加强碱的氧化物的挥发；促进结晶氧化硅的Si-O键的断裂，

15、有利于固相反应等。17.进入熟料中的硫，包括原、燃料带入的硫以及作为矿化剂外加石膏带入的硫，对熟料的形成有强化作用。一方面能降低熟料形成时液相的粘度，增加液相数量，有利于 C3S的形成；另一方面，可以形成 2CSCaSO与熟料矿物无水硫铝酸钙4CaOAl2Q?SO.18.最常用的复合矿化剂是：氟化钙和石膏。19.由于碱的熔点较低，当原、燃料中含有较高的碱时，则碱循环富积到一定程度，就会引起氯化碱和硫酸碱等化合物 粘附在最低二级旋风预热器卸料椎体或桶壁内，形成结皮，严重时会堵塞卸料管，影响窑的正常生产。20.水泥使用时会有三种体积变化，即 化学减缩、湿胀干缩、碳化收缩 。21.袋装水泥每袋净重5

16、0 Kg，且不得少于标志重量的98%，随机抽取20袋，水泥总重量不得少于1000Kg22.窑外分解窑熟料中f CaO含量的控制指标是 300 m2/ kg,其余五大 通用水泥的细度80 m方孔筛筛余10%为什么要控制水泥中石膏的掺量？（1） 水泥中SO3含量的高低取决于石膏的掺入量。（2） 当水泥中SO3不足时，水泥会出现快凝现象，当水泥中 SO3高时，由于硫酸钙水化速度较快，产生二次结晶，水 泥内凝结变快。当水泥中SO3含量过高时，多余的石膏与水化铝酸钙反应生成钙矶石，体积膨胀，水泥石开裂。（3） 所以生产中要控制水泥中的最佳掺量，国标规定六大水泥除矿渣水泥中 SO3含量4.0%，其余水泥中

17、的SO3含量 3.5%。三个率值的高低对熟料煅烧和质量有何影响?CaO 1.65AI2O3 0.35Fe2Os 0.7SQ kH - 2.8SQ（1） KH愈高，C3S的含量高，C2S的含量低，此时料难烧，如果煅烧充分，熟料的强度高，但 f-CaO含量高。（2） KH愈低，C3S的含量低，C2S的含量高，此时料不耐烧，水泥早期强度低，熟料易粉化SiO2n =Al2O3 + Fe2O3（1） n值高，硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，熟料难烧。（2） n值低，硅酸盐矿物少，熔剂矿物多，液相多，熟料易结大 块、强度低。p = AgFe2O3（1） p值高,Al23含量高，C3A含量高，水泥易出现快凝。液相黏度大。（2） p值低，Fe2O3含量高，熟料易结大块， 液相黏度小，C3S易形成。水泥生产中应如何控制游离氧化钙的含量?(1)生料配料时，石灰饱和系数不能过高。(2)保证煤的质量、配比及细度。(3)原料、燃料、预均化，生料进行均 化。(4)稳定窑的热工制度。碱含量的高低对熟料煅烧和质量有什么影响？(1)破坏熟料矿物C3S C2S、C3A的形成。(2)影响液相黏度。(3)水泥结块、快凝。(4)水泥制品性能变坏。假凝和快凝的区别？(1)假凝和快凝都是水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬的现象。 (2)两者区