硅酸盐水泥生产技术经典课程

第二章第二章 硅酸盐水泥生产技术硅酸盐水泥生产技术水泥的分类水泥的分类按水泥的用途及性能分：通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥 专用水泥：专门用途的水泥。特性水泥：某种性能比较突出的水泥。合称：特种水泥2.1硅酸盐水泥生产概述硅酸盐水泥生产概述按水泥的组成分类：按水泥的组成分类：硅酸盐水泥系列 铝酸盐水泥系列 氟铝酸盐水泥系列 硫铝酸盐水泥系列 铁铝酸盐水泥系列 其它:如 无熟料、少熟料水泥水泥标准 作用 发展 类型：100多个水泥专业标准 强制性标准 国家标准（代号GB）建材行业标准（代号JC）推荐性标准 国家标准（代号GB/T）建材行业标准（代号JC/T）此外还有企业标准（代号：Q）标准号表示方法：标准号表示方法：GB175-1999硅酸盐水泥硅酸盐水泥标准名称制订或修订年份标准编号标准代号 硅酸盐水泥硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒画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（即国外通称的波特兰水泥）硅酸盐水泥硅酸盐水泥型硅酸盐水泥（P.）（混合材料掺量5）（不掺加混合材料）型硅酸盐水泥（P.）2.1硅酸盐水泥生产概述硅酸盐水泥生产概述组分材料：硅酸盐水泥熟料：硅酸盐水泥熟料：凡以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烧结物。混合材料：混合材料：在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内用以改善水泥性能，调节水泥标号、提高水泥产量的矿物质材料。石膏：石膏：调节凝结时间。石膏：CaSO42H2O硬石膏：CaSO4天然石膏 工业副产石膏：强度与强度等级 水泥强度是水泥试体净浆在单位面积上所能承受的外力。它是水泥技术要求中最关键的主要技术指标，又是设计混凝土配合比的重要依据。强度等级（水泥标号）是按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分的。硅酸盐水泥强度等级 普通型：42.5 52.5 62.5 早强型：42.5R 52.5R 62.5R注：“R”表示早强型P、P序号序号项项 目目指指 标标PP1不溶物（%）0.751.52烧失量（%）3.03.53细度（比表面积）（m2/kg)3000.08mm方孔筛筛余（%）4凝结时间（min)初凝45终凝3905安定性（沸煮法检验）合格6氧化镁（%）5.0;水泥压蒸安定性检验合格可放宽到6.07三氧化硫（%）3.58碱（Na2O+0.658K2O)(%)0.6或协商指标9强度符合下表要求技术要求技术要求硅酸盐水泥的强度指标强度强度等级等级抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0废品与不合格品废 品：氧化镁含量、三氧化硫含量、初凝时间、安定性中任一不符合标准规定。不合格品：n1.凡细度、终凝时间、不溶物、烧矢量中任何一项不符合标准规定。n2.混合材料掺加量超过最大限量。n3.强度低于商品强度等级规定的指标。n4.水泥包装标志中水泥品种、强度等级、厂名、出厂编号不全的。水泥的定义和分类 P.、P.、P.O的定义、组分材料、强度等级、技术指标 废品、不合格品的划分 硅酸盐水泥的技术指标有哪些？废品、不合格品怎样划分？小小 结结 作作 业业2.2 硅酸盐水泥的生产工艺一、生产过程一、生产过程 硅酸盐水泥的生产过程通常可分为三个阶段：生料制备 熟料煅烧 水泥制成及出厂两磨一烧二、生产方法的分类及其特点（一）按生料制备方法分：立窑生产回转窑生产普通立窑机械化立窑干法回转窑湿法回转窑半干法回转窑湿法 干法n（二）按煅烧熟料窑的结构分：2.3 新型干法水泥生产的技术特征新型干法水泥生产的技术特征新型干法水泥生产新型干法水泥生产，就是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就广泛应用于水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效优质节能环保和大型化自动化科学管理特征的现代化水泥生产方法。简言之，新型干法水泥生产技术就是以悬浮预热窑预分解窑用于生产水泥的最新技术 代表了当今水泥工业发展的基本方向和主流。新型干法水泥生产工艺流新型干法水泥生产工艺流程程 新型干法回转窑水泥生产工艺流程2.4 硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料的组成熟料的组成一、化学组成：主要化学成分：CaO 62%67%SiO2 20%24%Al2O3 4%7%Fe2O3 2.5%6%其它氧化物：MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等 95%5%二、矿物组成 主要矿物组成：硅酸三钙：3CaOSiO2 (C3S)硅酸二钙：2CaOSiO2 (C2S)铝酸三钙：3CaOAl2O3 (C3A)铁铝酸四钙：4CaO Al2O3 Fe2O3 (C4AF)硅酸盐矿物75%22%95%其它：游离氧化钙：f-CaO 方镁石：（即结晶氧化镁）玻璃体：熔剂矿物熟料矿物特性一、硅酸三钙一、硅酸三钙（50%，高的达60%）（一）、矿物特性：1、纯C3S T 2065 不一致熔融为CaO与液相 T=20651250内稳定；T 1250 C3S C2S+CaO （反应慢，常温下C3S呈介稳状态）2、熟料中C3S并不以纯的形式存在，而是形成固溶 体，简称A矿（阿利特矿）3、固溶体反光显微镜下呈黑色多角形颗粒。（二）、矿物水化特性1.水化较快，水化反应主要在28d内进行，约经一年后水化过程基本完成。2.早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率大，居四种矿物之首，28d强度达一年强度的70%80%；3.水化热较高；抗水性较差。二、硅酸二钙（一）、矿物特性：1、多晶转变：-C2S -C2S -C2S -C2S2、不纯，形成固溶体，简称B矿（贝利特）500常温下，有水硬性，不稳定几乎无水硬性密度(g/cm3):3.28 2.97 体积膨胀10%，熟料粉化贝利特的显微结构：反光显微镜下呈圆粒状，也可见其他不规则形状。正常熟料中具有黑白交叉双晶条纹；低温煅烧且慢冷熟料中常发现有平行双晶。（二）矿物水化特性1.水化反应慢，28d水化20%，凝结硬化慢；2.早期强度低，28d后强度较快增长，一年后赶超A矿。3.水化热小；抗水性好；三、铝酸三钙（一）、矿物特性：1、不纯，形成固溶体，称黑色中间相 2、晶型随原材料性质、熟料形成与冷却工艺的不同而有 所差别。（二）水化特性：1、水化快，凝结快；2、早强较高，但绝对值不高。3d发挥出大部分强度，以 后不增长，甚至倒缩。3、水化热高，干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。四、铁铝酸四钙（一）、矿物特性：1、铁铝酸四钙代表的是一系列连续的固溶体。2、不纯，形成固溶体，称C矿（才利特）白色中 间相。（二）、水化特性：1、水化速度：早期介于C3A、C3S间，后期的发 展不如C3S；2、早期强度似C3A，后期能增长，似C2S3、水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能 较好。28d内绝对强度内绝对强度：C3SC4AFC3AC2S水水 化化 速速 度度：C3A C4AF C3SC2S水水 化化 热热：C3A C3S C4AF C2S四种矿物性能比较种种 类类产产 生生 原原 因因特特 点点对对水泥安水泥安定性的影定性的影响响欠烧游离氧化钙（欠烧f-CaO）熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在11001200低温下形成结构疏松多孔、不大一次游离氧化钙（一次f-CaO）因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO呈“死烧状态”，结构致密，大二次游离氧化钙（二次f-CaO）熟料慢冷或还原气氛下，C3S分解而形成的经过高温，水化较慢较大五、游离氧化钙（f-CaO)形成形成：工厂实际生产条件下，硅酸盐水泥熟料中的部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体称为玻璃体。主要成分主要成分：Al2O3 Fe2O3 CaO及少量MgO Na2O K2O 等。性能性能：水化热较大；可改善熟料性能和易磨性。方镁石指游离状态的氧化镁晶体，是熟料中氧化镁的一部分。性能：水化很慢，水化时，固体体积膨胀148%，引起水泥的安定性。六、玻璃体七、方镁石七、方镁石2.5 熟料的率值一、石灰饱和系数：一、石灰饱和系数：公式：公式：KH=意义意义：水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后，所剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之。KH表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。取值取值：0.870.96232328.235.0065.1SiOOFeAlCaO 二、硅二、硅 率率:公式公式:n(SM)=含义含义:反映了熟料中硅酸盐矿物、反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂、矿物的相对含量。熔剂、矿物的相对含量。取值：取值：1.72,732322OFeOAlSiO3232OFeOAl公式:p(IM)=含义：说明熟料中说明熟料中C3A、C4AF的相对含的相对含 量。量。反映液相的性质。反映液相的性质。(C3A 产生的液相产生的液相粘度大；粘度大；C4AF产生的液相粘度小产生的液相粘度小.)取值：0.91.9率值与早期强度的关系:率值与凝结时间的关系:讨论：讨论：2.6 熟料矿物组成的计算与换算熟料矿物组成可用：测定法计算法岩相分析X射线分析红外光谱一、计 算依据：熟料化学成分或率值公式：1、化学法 C3S=3.80(3KH-2)SiO2 C2S=8.60(1-KH)SiO2 C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)C4AF=3.04Fe2O3 适用于IM0.64 2、代数法 C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C =2.87S-0.754C3S C3A=2.65A-1.69F C4AF=3.04F CaSO4=1.70SO3 适用于IM0.64二、熟料化学组成、矿物组成与率值的换算（一）、由矿物组成计算各率值 （二）、由熟料率值计算化学成分 （三）、由矿物组成计算化学成分硅酸盐水泥国标：硅酸盐水泥国标：定义、代号、组分强度等定义、代号、组分强度等 级、技术指标、废品与不合级、技术指标、废品与不合 格品的划分格品的划分硅酸盐水泥熟料的组成：硅酸盐水泥熟料的组成：化学组成、矿物组成化学组成、矿物组成熟料矿物特性：熟料矿物特性：水化速度、强度发展、水化热水化速度、强度发展、水化热熟料的率值：熟料的率值：KH、n、p熟料矿物组成的计算和换算熟料矿物组成的计算和换算I小小 结结