水泥与混凝土工艺原理教学课件PPT硅酸盐水泥的生产.ppt

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1、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）,水泥标准,此外还有企业标准（代号：Q）,2 硅酸盐水泥生产概述,GB175-1999硅酸盐水泥,标准名称,制订或修订年份,标准编号,标准代号,标准号的表示方法,2 硅酸盐水泥生产概述,以下介绍GB175-2007中硅酸盐水泥部分 与书中不太一样。定义通用硅酸盐水泥（Common Portland Cement）：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。,2.1 硅酸盐水泥生产概述,分类 P-波特兰“Portland”

2、的英文字首。,2.1.1 硅酸盐水泥熟料,定义 即国际上的波特兰水泥熟料 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。熟料质量好坏直接影响水泥性能。现熟料已是一种商品。,2.1.2 混合材料,定义 指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。如粒化高炉矿渣、粉煤灰、石灰石等。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

3、粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。(具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料)非活性混合材料：活性指标低于上述标准。,2.1.3 石膏,作用 是缓凝剂、提高水泥的强度。种类,工业生产中以硅酸钙为主要成分的副产品,助磨剂,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。助磨剂：在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂。,2.1.4 硅酸盐水泥生产技术要求,技术要求即品质指标，是衡量水泥品质及保证水泥质量的重要依据。,水泥质量评价,化学指标主要是控制水泥中有害物质的化学成分不超过一定限量，若超过了最大允许限量，即

4、意味着对水泥性能和质量可能产生有害的或潜在有害的影响。,2.1.4 硅酸盐水泥生产技术要求,技术要求即品质指标，是衡量水泥品质及保证水泥质量的重要依据。,水泥质量评价,物理指标主要是保证水泥具有一定的物理力学性能，满足水泥使用要求，保证工程质量。,2.1.4 硅酸盐水泥生产技术要求,技术要求即品质指标，是衡量水泥品质及保证水泥质量的重要依据。,水泥质量评价,硅酸盐水泥技术指标主要有不溶物、烧失量、细度、凝结时间、安定性、氧化镁、三氧化硫、碱及强度指标。,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(1)不溶物 不溶物是指水泥经酸和碱处理，不能被溶解的残留物。其主要成分是结晶 SiO2，其次是 R

5、2O3，它属于水泥中非活性组分之一。不溶物来源及影响？,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(2)烧失量 水泥烧失量是指水泥在 9501000 高温下燃烧失去的质量百分数。水泥中不溶物和烧失量指标主要是为了控制水泥制造过程中熟料煅烧质量以及限制某些组分材料的掺量。,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(3)细度 细度即水泥的粗细程度。水泥细度的常用表示方法：比表面积、筛余百分数、颗粒级配等。水泥为什么要控制细度？,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(4)凝结时间-水泥凝结时间是水泥从和水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要的时间，分初终时间和终凝时间两种。初

6、凝时间：是指水泥加水拌和到标准稠度净浆开始失去塑性的时间。,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(4)凝结时间 水泥凝结时间是水泥从和水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要的时间，分初终时间和终凝时间两种。终凝时间：是指水泥加水拌和起到标准稠度净浆完全失去塑性的时间。,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(4)凝结时间 为何要规定初凝时间“”，终凝时间“”？为保证水泥使用时砂浆或混凝土有充分时间进行搅拌、运输和砌筑，必须要求水泥有一定的初凝时间；当施工完毕又希望混凝土能较快硬化，较快脱模，因此，又要求水泥有不太长的终凝时间。,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标

7、,(5)安定性 水泥硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，简称安定性。水泥水化硬化过程中所发生的体积变化有哪些？影响？,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(5)安定性 影响安定性不良的原因：熟料中游离氧化钙、方镁石过高及水泥中石膏掺加量过多,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(5)安定性 熟料中游离氧化钙过高(并非熟料中所有C都会导致安不良)f-CaO+H2O-Ca(OH)2 体积膨胀(98%)CaO安定性检测方法：雷氏夹法：演示 试饼法：介绍,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(6)氧化镁(MgO)氧化镁过高会导致安定性不良(并非所有f-M都会)f-MgO+H2O

8、-Mg(OH)2 体积膨胀(148%)MgO安定性检测方法：压蒸安定性试验：方法 为何5.0%？,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(7)三氧化硫(SO3)SO3 过高会导致安定性不良 SO3+CAH-Aft 体积约增大1.5倍 水泥SO3来源：原料、调凝石膏、窑灰、石膏矿化剂、高硫燃煤,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(8)碱(Na2O+0.658K2O)当水泥中碱含量较高时，混凝土容易发生碱集料反应（反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内应力，导致混凝土开裂)，破坏其结构。碱的来源：石灰石、粘土和煤等原燃料。,2.1.4.1 硅酸盐水泥化学和物理指标,(9)氯离子 影响：氯离

9、子在混凝土液相中形成盐酸，与氢氧化钙作用生成氯化钙，氯化钙具有高吸湿性，在其浓度及湿度较高时，能剧烈地破坏钢筋的钝化膜，使钢筋发生溃灿性锈蚀。因而对钢筋混凝土有很大的影响。,2.1.4.2 强度与强度等级,(1)水泥强度 水泥强度是水泥试体净浆在单位面积上所能承受的外力。一般称 3d 或 7d 以前的强度为早期强度，28d 及其后的强度称为后期强度，也有将 3 个月以后的强度称为后期强度。由于水泥到 28d 时强度大部分发挥出来，以后强度增大相当缓慢，所以通常用 28d 的强度作为水泥质量的分级来划分硅酸盐水泥的强度等级。,2.1.4.2 强度与强度等级,(2)强度等级与水泥标号 强度等级是按

10、规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥的各龄期强度值不得低于下表数值。,废品,凡MgO、SO3、初凝时间、安定性中任何一项不符合标准规定时。,1.凡细度、终凝时间、不溶物、烧失量中任何一项不符合标准规定。2.混合材料掺加量超过最大限量。3.强度低于商品强度等级规定的指标。4.水泥包装标志中水泥品种、强度等级、厂名、出厂编号不全的。,不合格品,废品、不合格品,2.2硅酸盐水泥的生产方法及流程,2.2.1 硅酸盐水泥的生产方法,硅酸盐水泥生产过程,生料制备,熟料煅烧,水泥粉磨,生产方法,(按生料制备方法不同分),干法：将原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，而后喂入干法窑内煅烧成熟

11、料。,湿法：将原料加水粉磨成，生料浆后喂入湿法回转窑煅烧成熟料。,可为新型干法、半干法,可为传统湿、湿磨干烧,工艺流程:生料粉磨 熟料煅烧 熟料粉磨,2.2.2 硅酸盐水泥的生产工艺流程,新型干法水泥生产工艺流程示意图,机械立窑水泥生产工艺流程,水泥生产工艺,一、水泥生产的生料制备 破碎工艺 生料的预均化工艺 生料的烘干工艺 生料的粉磨工艺二、水泥生产的煅烧 立窑煅烧 中空干法旋窑煅烧 湿法旋窑煅烧 新型干法旋窑煅烧 三、熟料磨（水泥磨）工艺,水泥生产的生料制备,1 破碎工艺是将石灰石通过破碎机进行一次和二次破碎，碎成20毫米石块，常用的破碎设备有锤式、颚式、反击式、冲击式、辊式、圆锥式破碎机

12、等。破碎废气会产生粉尘污染，破碎废气量约为600 m3/t料，粉尘浓度为10g/m3。,圆锥破碎机,反击式破碎机,2 生料的预均化工艺石灰石的储存多采用长形或圆形预均化堆场，粘土或砂岩的储存多采用长形堆场，自动控制堆料机和取料机的作业，均化效果好，成份稳定，并控制了储存和均化过程产生的无组织粉尘的排放。,3 生料的烘干工艺烘干工艺是将生料通过烘干机加热干燥。烘干设备有回转式和悬浮式烘干机、烘干塔等，回转式烘干机内温度约700，排放废气量约1300m3/t料。,回转式烘干机,悬浮式烘干机,4 生料的粉磨工艺 水泥磨包括生料磨和水泥磨，常用的设备有 球磨机、立磨、辊压机等。干法磨制一般采用闭路操作

13、系统。湿法磨制通常开路系统，但也有采用闭路系统的。,立 磨,球 磨 机,二、水泥生产的煅烧,目前大中型水泥厂多使用回转窑，小型水泥厂多使用立窑，我国还有50以上的水泥仍使用立窑生产。,1 立窑煅烧 立窑工艺的设备是静止的竖窑，分为普通立窑和机械化立窑，属于半干法生产。立窑的日产量已达250300td。立窑又分普通立窑和机立窑，普通立窑采用间歇式生产，能耗热耗较高，产生的废气量约3900立米/吨熟料，粉尘浓度15g/m3。,2 新型干法旋窑煅烧 它是在旋窑煅烧增加预分解窑与悬浮预热工艺。生料在预热器以内悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换，又在分解 炉中加入占总燃料 用量5060的燃 料，使生料在入窑 前的碳酸钙分解率 达80以上，达到 减轻窑的热负荷，提高产量。,新型干法窑的分布情况和增长趋势,三、熟料磨（水泥磨）工艺,水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺。采用压缩粉碎和冲击粉碎方式,可提高40，粉磨电耗可降低10。“二磨”电耗约占水泥生产过程总电耗的70，其中，水泥粉磨电耗约占水泥生产总电耗的40。水泥粉磨约为生料粉磨比电耗的1.5倍。,本章要求,1、掌握通用硅酸盐水泥的相关品质指标2、掌握硅酸盐水泥的生产流程,作业,现行的通用硅酸盐水泥标准中，属于强制性的指标有哪些？各是多少？,