硅酸盐水泥生产概述

2.硅酸盐水泥生产概述

硅酸盐水泥（波特兰水泥）：凡由硅酸盐水泥熟料，0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，用代号P．Ⅰ表示；在硅酸盐水泥粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，用代号P．Ⅱ表示。其中P为波特兰“Portland”的英文字首。

2.1.1硅酸盐水泥熟料

即国际上的波特兰水泥熟料，简称水泥熟料。是一种由主要含CaO、SiO­2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当比例配合磨成细粉（生料）烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水硬性胶凝物质。

熟料2.1.2混合材料

混合材料是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、石灰石等。粒化高炉矿渣是高炉冶炼生铁所得以硅酸钙和铝酸钙为主要成分的熔融物经淬冷成粒后的产品。石灰石为水泥工业原料，在水泥中掺入少量石灰石可以起到混合材料的作用。

混合材料

2.1.3石膏

石膏是用作调节水泥凝结时间的组分，是缓凝剂。适量石膏可以延缓水泥的凝结时间，使建筑施工中的搅拌、运输、振捣、砌筑等工序得以顺利进行；同时适量的石膏也可以提高水泥的强度。2.1.3.1天然石膏

（1）石膏以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）为主要成分的天然矿石。（2）硬石膏以无水硫酸钙（CaSO4）为主要成分的天然矿石。硅酸盐水泥化学物理指标

序号项目指标检验方法与依据P·ⅠP·Ⅱ1不溶物（%）≤0.75≤1.5GB/T176—19962烧失量（%）≤3.0≤3.5GB/T176—19963细度（比表面积）（m2/kg）≥300GB80744凝结时间（min）初凝≥45终凝≤390GB13465安定性沸煮法检验合格GB1346

雷氏夹膨胀（mm）≤56氧化镁（%）

≤5.0；水泥压蒸安定性检验合格可放宽到6.0

GB176或GB750

7三氧化硫（%）

≤3.5GB176

8碱（Na2O+0.658Na2O）（%）

≤0.6或协商指标

GB176

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。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。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。

引起水泥安定性不良的原因主要有三种:熟料中游离氧化钙、方镁石过高及水泥中石膏掺加量过多。氧化镁（MgO）水泥中氧化镁含量过高时，由于其缓慢的水化和体积膨胀效应可使水泥硬化体结构破坏。采用压蒸安定性试验进行检验。三氧化硫（SO3）

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。

通常以各龄期的抗压强度、抗折强度来表示水泥的质量。一般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个月以后的强用度称为后期强度。通常用28d的强度作为水泥质量划分的强度等级。

(2)强强度等等级与与水泥泥标号号强度等等级是是按规规定龄龄期的的抗压压强度度和抗抗折强强度来来划分分各强度度等级级水泥泥的各各龄期期强度度值不不得低低于表表数值值。强度等等级习习惯称称之水水泥标标号。。俗称称商品品标号号。抗压实验机抗折实验机抗压强强度测测量实实验2．2硅硅酸盐盐水泥泥的生生产工工艺2．2．1生生产过过程硅酸盐盐水泥泥的生生产过过程通通常可可分为为三个个阶段段：

生生料制制备

熟料料煅烧烧

水泥泥制成成。

生料制制备熟料煅煅烧

水泥泥制成成2.2.2生生产方方法按生料料制备备的方方法分分为：：湿法、、干法法；按煅烧烧熟料料窑的的结构构分为为：回转窑窑；立立窑。。湿法法新型干干法回转窑窑立窑2.2.2.1湿湿法回回转窑窑生产产工艺艺流程程与特特点A.熟料质质量较较好且且均匀匀B.粉尘飞飞扬少少c.熟料单单位热热耗高高2.2.2.2现现代立立窑水水泥生生产的的基本本特征征现代立立窑水水泥应应有的的八项项指标标是：：ａ.企企业规规模：：年产产水泥泥30万吨吨以上上。ｂ.技技术装装备:自动动化控控制及及计算算机管管理。。ｃ.产产品质质量:42.5等级级水泥泥。。ｄ.均均匀匀稳定定：水水泥质质量均均匀性性不大大于1.1R。。ｅ.环环境保保护：：达到到国家家标准准。。ｆ.能能耗指指标：：热耗耗3762kj/kg以下，，综合合电耗耗80（kw.h））/t以下。。ｇ.全全员实实物劳劳动生生产率率：1000t/(人.年年)以以上。。ｈ.企企业管管理：：通过过ISO9001质量管管理体体系认认证。2.3新新型型干法法水泥泥生产产技术术特征征新型干干法水水泥生生产的的特点点（1））优质质（2））低耗耗：热热耗3000kJ/kg以下，，水泥泥单位位电耗耗90～110kWh/t以下。。（3））高效效：单位容容积产产量达达110～～270kg/m2，劳动生生产率率达1000～～4000t/年·人。(4)环环保(5）装备备大型型化：单机生生产能能力达达10000t/d(6)生生产控控制自自动化化(7)管管理科科学化化(8）投资资大建建设周周期较较长2.4硅硅酸盐盐水泥泥熟料料是一种种由主主要含含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料料按适适当比比例配配合磨磨成细细粉（（生料料）烧烧至部部分熔熔融，，所得得以硅硅酸钙钙为主主要成成分的的水硬硬性胶胶凝物物质。。2.4.1熟熟料料的化化学组组成◆主要要化学学成分分与含含量主要氧氧化物物：CaOSiO2Al2O3Fe2O3其总和和通常常占熟熟料总总量的的95%以以上。。其它氧氧化物物：如如MgOSO3Na2OK2OTiO2P2O5等，其其总量量通常常占熟熟料的的5%以下下。2.4.1熟料的的化学学组成成◆主要要化学学成分分要求求实际生生产中中，硅硅酸盐盐水泥泥中个个主要要氧化化物含含量的的波动动范围围一般般为：：CaO62%～～67%SiO220%～24%Al2O34%～～7%Fe2O32.5%～～6%2.4.2熟熟料料的矿矿物组组成硅酸盐盐水泥泥熟料料是一一种多多矿物物组成成的、、结晶晶细小小的人人造石石。通通常为为30～60μm。主要矿矿物：：硅酸三三钙（（3CaO·SiO2，简写成成C3S）硅酸二二钙（（2CaO·SiO2，简写成成C2S）铝酸三三钙（（3CaO·Al2O3，简写成成C3A）铁铝酸酸四钙钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3，简写成成C4AF）熟料的的矿物物组成成及岩岩相结结构2.4.2熟熟料料的矿矿物组组成其次矿矿物：：游离氧氧化钙钙（f-CaO）方镁石石（结晶MgO）玻璃体体硅酸三三钙和和硅酸酸二钙钙合称称硅酸酸盐矿矿物，，约占占75%左左右。。铝酸三三钙和和铁铝铝酸四四钙合合称熔熔剂矿矿物，，约占占22%左左右。。硅酸盐盐矿物物和熔熔剂矿矿物总总和约约占95%左右右。2.4.2熟熟料料的矿矿物组组成熟料矿矿物含含量范范围（（%））熟料类别C3SC2SC3AC4AF回转窑熟料立窑熟料新型干法窑熟料国内重点企业熟料国外水泥企业熟料45～6538～6053545715～3220～332420204～114～787810～1813～201014102.4.3熟熟料的的物理理性能能要求求

凝结时间间

安定性

强度硅酸盐水泥泥熟料物理理性能的检检验，是通通过将水泥泥熟料在Φ500ｍｍ×500ｍｍ标标准小磨中中与二水石石膏一起磨磨细至表面面积350m2/kg，80m方孔筛筛余余≤4%制制成P.Ⅰ型硅酸盐水水泥后来进进行的。2.4.4化学成分与与矿物组成成间的关系系熟料中的主主要矿物均均由各主要要氧化物经经高温煅烧烧化合而成成，熟料矿矿物组成取取决于化学学组成，控控制合适的的熟料化学学成分是获获得优质水水泥水泥熟熟料的中心心环节，根根据熟料化化学成分也也可以推测测出熟料中中各矿物的的相对含量量高低。（1）CaO（2）SiO2（3）Al2O3（4）Fe2O3（5）其他他少量氧化化物和微量量元素2.4.5熟料矿物的的特性◆硅酸三钙钙

存在形式式：纯C3S只在2065℃~1250℃℃温度范围围内稳定，，在2065℃以上上不一致熔熔融为CaO与液相；在在1250℃以下分分解为C2S和CaO。调整纯C3S具有同质多多晶现象,熟料中C3S不纯，总是是与少量的其他氧化化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶溶体。在反反光显微镜下为为黑色多角角形颗粒，，又称阿利特特（Alite），简称A矿。◆硅酸三钙钙

矿物水化化特性：水化较快，，水化反应应主要在28d以内进行，，约经一年年后水化过过程基本结结束。早期强度高高，强度的的绝对值和和增进率较较大。其28d强度可达到到一年强度度的70%～80%。水化热较高高；抗水性性较差。2.4.5熟料矿物的的特性2．4．5熟料矿矿物的特性性◆硅酸二钙钙

多晶转变变纯C2S在1450℃以下有有同质多晶晶现象。其中：γ-C2S的密度为2.97g/cm3，β-C2S的密度为3.28g/cm3，故发生β→γ转变时，伴伴随着体积积膨胀10%，结果果是熟料崩崩溃，生产产中称之为为粉化。而而γ-C2S几乎无水硬硬性。2．4．5熟料矿矿物的特性性◆硅酸二钙钙

矿物特特性熟料中硅酸酸二钙通常常固溶有少少量氧化物物如Al2O3、Fe2O3、MgO、、R2O等形成固溶溶体，称贝贝利特（Belite），简称B矿。在反光光显微镜下下呈圆粒状状，常具有有黑白交叉叉双晶条纹纹。2．4．5熟料矿矿物的特性性◆硅酸二钙钙

水化特性性水化反应比比C3S慢的多，28d只水化20%左右，，凝结硬化化慢；早期强度低低，但28d后强度仍能能较快增长长，一年后后其强度可可赶超阿利利特；水化热小；；抗水性好好。2.4.5熟料矿物的的特性◆铝酸三钙钙

矿物特性性C3A可固溶有少少量SiO2、Fe2O3、MgO、、R2O等形成固溶溶体，在反反光镜下，，其反光能能力弱，呈呈暗灰色，，并填充在在A矿与B矿中间，又又称黑色中中间相。2.4.5熟料矿物的的特性◆铝酸三钙钙

水化特性性水化迅速，，凝结较快快，如不加加石膏等缓缓凝剂，易易使水泥急急凝；早期期强度较高高，但绝对对值不高，，其强度3d之内大部分分发挥出来来，以后几几乎不增长长，甚至倒倒缩；水化热高；；干缩变形形大，脆性性大，耐磨磨性差，抗抗硫酸盐性性能差。2．4．5熟料矿矿物的特性性◆铁铝酸四四钙

矿物特性性铁铝酸四钙钙代表的是是一系列连连续的铁相相固溶体。。通常固溶溶有少量的的MgO、SiO2等氧化物，，又称才利利特（Celite）或C矿。在反光光镜下其反反射能力强强，呈亮白白色，并填填充在A矿与B矿之间，也也称白色中中间相。2.4.5熟料矿物的的特性◆铁铝酸四四钙

水化特性性水化速度在在早期介于于铝酸三钙钙与硅酸三三钙之间，，但随后的的发展不如如硅酸三钙钙；早期强度类类似于铝酸酸三钙，而而后期还能能不断增长长，类似于于硅酸二钙钙；水化热较铝铝酸三钙低低，抗冲击击性能和抗抗硫酸盐性性能较好。。2.4.5熟料矿物的的特性◆玻璃体

形成部分熔融液液相被快速速冷却来不不及结晶而而成为过冷冷凝体

主要成分分Al2O3、Fe2O3、CaO、、MgO、、R2O

含量取决于液相相量及冷却却条件

性能不及晶体稳稳定，水化化热较大；；可改善熟熟料性能与与易磨性。。2.4.5熟料矿物的的特性◆游离氧化钙钙（f-CaO）

定义是指熟料中中没有以化化合状态存存在而是以以游离状态态存在的氧氧化钙。

游离氧化钙钙的种类及及其对安定定性的影响响种类产生原因特点对水泥安定的影响性欠烧f-CaO熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在1100～1200℃低温下形成结构疏松多孔不大一次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◆方镁石（（MgO）指游离状态态的氧化镁镁晶体。

产生一部分氧化化镁存在于于玻璃体中中，一部分分结晶呈游游离状态。。当熟料快冷冷时，结晶晶细小，慢慢冷时晶体体发育较大大，结构致致密。

危害方镁镁石石与与水水反反应应速速度度很很慢慢，，几几个个月月甚甚至至几几年年才才明明显显反反映映出出来来。。水水化化生生成成Mg(OH)2时，，体体积积膨膨胀胀148%，，在在水水泥泥石石内内产产生生应应力力，，轻轻者者会会降降低低水水泥泥制制品品强强度度，，重重者者会会造造成成水水泥泥制制品品破破坏坏。。方镁镁石石含含量量越越多多，，晶晶体体尺尺寸寸越越大大，，引引起起的的破破坏坏越越严严重重，，因因此此，，应应限限制制其其含含量量及及晶晶体体尺尺寸寸。。熟熟料料冷冷却却速速度度越越快快，，方方镁镁石石晶晶体体越越小小，，含含量量越越少少。。9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。21:37:1621:37:1621:3712/28/20229:37:16PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2221:37:1621:37Dec-2228-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。21:37:1621:37:1621:37Wednesday,December28,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2221:37:1621:37:16December28,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。28十十二月20229:37:16下午午21:37:1612月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月229:37下下午12月-2221:37December28,202216、行动出成果果，工作出财财富。。2022/12/2821:37:1621:37:1628December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。9:37:16下下午9:37下下午午21:37:1612月月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。21:37:1621:37:1621:3712/28/20229:37:16PM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。12月月-2221:37:1621:37Dec-2228-Dec-2212、世间成事，，不求其绝对对圆满，留一一份不足，可可得无限完美美。。21:37:1621:37:1621:37Wednesday,December28,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2221:37:1621:37:16December28,202214、意志坚坚强的人人能把世世界放在在手中像像泥块一一样任意意揉捏。。28十十二月20229:37:16下午午21:37:1612月-2215、楚塞三湘接接，荆门九派派通。。。十二月229:37下下午12月-2221:37December28,202216、少年年十五五二十十时，，步行行夺得得胡马马骑。。。2022/12/2821:37:1621:37:1628December202217、空山山新雨雨后，，天气气晚来来秋。。。9:37:16下下午9:37下下午午21:37:1612月月-229、杨柳散散和风