水泥行业研究基础知识总结.doc

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1、水泥行业研究基础知识总结水泥行业研究基础知识总结水泥行业研究基础知识一、需要查的行业指标每万元固定资产投资水泥需求量水泥煤炭价格差运费标准：公路，0.30.5元/吨*公里铁路，0.1元/吨*公里上市公司的：吨产能EV库存销售比二、需要了解的行业名词新型干法（回转窑，普通干法，湿法窑，机立窑）落后工艺余热发电自备矿山三、tips典型的重资产周期性行业人均累积消费量达到20-22吨时，消费达到峰值。水泥的建设期大约为13-16个月水泥生产线建设周期为1年（？）吨水泥投资：0405年是310、320左右0607年，3500809年，370四、要搞清楚的专题生产流程生产成本成本结构：煤炭+电力+原材料

2、+制造费用+人工+其他各省产能分布污染情况行业固定资产投资（全行业、分中东西部、分省份）观察行业领军企业的产能投放占全行业产能投放的比建材行业十二五规划水泥的inventory系统五、疑问山西0607年销售利润率为什么是负的？05年行业销售利润率很低，这是为什么？水泥表观需求量是怎么算的？每年那个坑是什么？美国怎么从中国泰国进口水泥？水泥保质期？查水泥行业准入条件六、其他重置成本的意义是在低于重置成本时，产业资本会愿意收购股权，从而形成安全边际。一般而言，5-6月份以及10-12月份是一年水泥消费的旺季。成本构成：水泥生产成本主要由煤炭、电力、原料、折旧等构成：1）原料：1吨石灰石可生成1.1

3、吨熟料，1吨熟料可生产1.3吨水泥。2）煤炭：综合能耗在115-160公斤标准煤，3）电力：1吨水泥电耗在90-120千瓦左右。煤、电成本在整个成本中占比较大，一般在60以上（煤炭占35，电力占27%），原料成本（石灰石、石膏、矿渣、粘土、铁粉）仅为15%左右，人工和折旧成本在23左右。天山青松祁连山冀东山水拉法基亚泰海螺华新07年优势公司分布图建筑用水泥用量根据混凝土结构设计规范（GB50010-2022），我国住宅用混凝土强度主要为C30*，C30混凝土水泥用量为350370kg/m3。而根据建筑结构的比例测算，我国单位面积混凝土使用量为0.5m3/m2。依此计算，我国单位面积住房水泥耗用

4、量为175185kg/m3，取均值为180kg/m3。表7、C30混凝土配比强度等级C30水（kg/m3）水泥（kg/m3）中砂（kg/m3）碎石（kg/m3）18020225037080582022201100有办法知道厂房仓库的建设面积吗？表1、我国工业制造业水泥需求2022E2022E2022E2022E2022E2022E*厂房仓库施工面积（万平方米）增速16,872NA20,32920.49%23,32214.72%26,17612.24%29,64813.26%33,39412.63%水泥需求量（万吨）138401667619131214732432027391C30强度等级要求混

5、凝土轴心抗压强度不低于20.1MPa，轴心抗拉强度不低于2.01MPa。20222022E2022E2022E2022E2022E表2、新型干法能源消耗低于其他窑型窑型吨熟料煤耗（kg标准煤）热耗指数新型干法与机立窑的对比优势窑型新干法机立窑吨熟料煤耗Kg100-120吨水泥电耗kWh100单机规模吨/天39,03216.88%37,639-3.57%35757-5.00%371875.00%4090610%4581512%320223087229328307953354337568新型干法115100机立窑160139湿法窑208181普通干法243211劳动生产率吨/(人年)2022-12

6、0222022-12022吨水泥成本元/吨180-200产品强度环保性能MPa60-63粉尘废气少，余热发电150-170110-120220-300700-1202290-25050-55石灰石资源消耗大，粉尘及有害气体排放多从03年以来，水泥的量上半年和下半年一般是45:5504年量虽然还可以，但海螺的每季度吨毛利分别为146，108，40，30元/吨，盈利能力急剧下降。扩展阅读：水泥总结凡能在物理、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，统称为胶凝材料，又称胶结料。水泥按用途及性能分类：通用水泥、专用水泥、特性水泥。我国现行水泥标准GB175-202

7、2简介1、硅酸盐水泥的定义与代号定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨制成的水硬性胶凝材料。分类及代号：型：不掺加混合材料。P.型：掺5%的石灰石或粒化高炉矿渣。P.1、硅酸盐水泥的定义与代号定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨制成的水硬性胶凝材料。分类及代号：型：不掺加混合材料。P.型：掺5%的石灰石或粒化高炉矿渣。P.定义：由硅酸盐水泥熟料(80&95)、6%20%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料来代替。代号：PO硅酸盐水泥熟料：凡以适当成分的生料烧至部分

8、熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结物。石膏：调节凝结时间。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。活性混合材料符合GB/T203的粒化高炉矿渣，符合GB/T1596的粉煤灰，符合GB/T2847的火山灰质混合材。非活性混合材料活性指标低于GB/T203、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料以及石灰石和砂岩。石灰石中的三氧化二铝含量不得超过2.5。窑灰应符合JC/T742的规定。助磨剂水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量不得超过水泥质量的1%，助磨剂须符合JC/T667的规定1）、不溶物：

9、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R2O3（R指铁和铝），是水泥中非活性组分之一。（2）、水泥烧失量：水泥在950-1000高温下燃烧失去的质量百分数。（3）、细度：即水泥的粗细程度。表示方法有：比表面积、筛余百分数。比表面积越大、筛余百分数越小表示水泥越细。细度影响施工及水泥生产的能耗、质量、产量和成本。（4）、凝结时间凝结时间：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，分初凝时间、终凝时间两种。初凝时间指水泥加水拌和到标准稠度净浆开始失去塑性的时间；终凝时间指水泥加水拌和起到标准稠度净浆完全失去塑性的时间。影响：初凝时间不能

10、太短，以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；终凝时间不能太长，以保证施工完毕后混凝土能较快硬化，较快脱模。措施：粉磨水泥时加入石膏来调节凝结时间。（5）、安定性安定性：水泥硬化后体积变化的均匀性。如果水泥中某些成分的化学反应发生在水泥硬化过程中甚至硬化后，致使剧烈而不均匀的体积变化（体积膨胀）足以使建筑物强度明显降低，甚至溃裂，即是水泥安定性不良。原因有：熟料中游离氧化钙、方镁石过高及水泥中石膏掺加量过多。废品：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定时，均为废品硅酸盐水泥的生产分为三个阶段：石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合

11、、磨细，并配合为成分合适、质量均匀的生料，称为生料制备；生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称为熟料煅烧；熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥，称为水泥粉磨。一、硅酸三钙（50%，高的达60%）（一）、矿物特性：1、纯C3S只在20651250内稳定；反应慢，常温下呈介稳状态2、不纯，形成固溶体，简称A矿（阿利特）3、在反光显微镜下为黑色多角形颗粒。（二）、矿物水化特性水化较快，水化反应主要在28d内进行，约经一年后水化过程基本完成。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%；水化热较高；抗

12、水性较差。二、硅酸二钙（一）、矿物特性：1、多晶转变：2、不纯，形成固溶体，简称B矿（贝利特）二）矿物水化特性1、水化反应慢，28d水化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、早强似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。矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙28d内绝对强度：CSCAFCACS3432水化速度：CACAFCSC

13、S3432水化热：CACSCAFCS3342又称A矿B矿黑色中间相白色中间相水化速度较快慢快介于1、3间早期强度高低较高早期似C3A后期似C2S水化热较高小大较小五、游离氧化钙（f-CaO)种类产生原因特点对水泥安定性的影响欠烧游离氧化钙（欠熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在结构疏松多不大烧f-CaO）11001200低温下形成孔、呈“死烧状一次游离氧化钙（一因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与态”，结构致大次f-CaO）S、A、F反应而残留的CaO密，二次游离氧化钙（二经过高温，熟料慢冷或还原气氛下，C3S分解而形成的较大次f-CaO）水化较慢一、石灰饱和系数意义：水泥熟料中的总CaO含量扣除

14、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。二、硅率:含义:反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂矿物的相对含量。三、铝率:含义：说明熟料中C3A、C4AF的相对含量。反映液相的性质。(C3A产生的液相粘度大；C4AF产生的液相粘度小.)石膏的作用：缓凝；提高水泥早强，改善水泥性能掺量：3%6%最佳掺量由试验决定；多了会影响水泥安定性水泥生料的易烧性易烧性：在固、液、气相环境下，通过的物理化学变化，形成熟料的难易程度。一、表示方法：1、在某一已知温度下测量经规定

15、时间后的f-CaO,f-CaO的降低数值与易烧性的改善相对应；2、测量规定温度下达到f-CaO2.0%的时间(),的减少数值与易烧性的改善相对应。所谓“实用易烧性”即是在1350恒温下，在回转窑内缎烧生料达到CaO2%所需的时间。三、生料煅烧流程1.湿法回转窑内料浆入窑后，首先发生自由水的蒸发过程，当水分接近于0时，温度可达150左右，这一区域称为干燥带。2.随着物料温度上升，发生粘土矿物脱水与碳酸镁分解过程。这一区域称为预热带。3.物料温度升高至750800时，烧失量开始明显减少，氧化硅开始明显增加，表示同时进行碳酸钙分解与固相反应。由于碳酸钙分解反应吸收大量热量，所以物料升温缓慢。当温度升

16、到大约1100时，碳酸钙分解速度极为迅速，游离氧化钙数量达极大值。这一区域称为碳酸盐分解带。4.碳酸盐分解结束后，固相反应还在继续进行，放出大量的热，再加上火焰的传热，物料温度迅速上升300左右，这一区域称为放热反应带，也称过渡带。5.在12501300，氧化钙反射出强烈光辉，使碳酸钙分解带物料显得发暗，此发暗物料俗称黑影。大约在12501280开始出现液相，一直到1450，液相量继续增加，同时游离氧化钙被迅速吸收，水泥熟料化合物形成，这一区域（125014501250）称为烧成带。6.熟料继续向前运动，与温度较低的二次空气相遇，熟料温度下降，这一区域称为冷却带。2、矿化剂定义：在煅烧过程中，

17、能加速熟料矿物的形成，本身不参加反应或只参加中间反应的物质。水泥熟料矿物的水化过程二、硅酸三钙1、水化反应水化产物是水化硅酸钙和氢氧化钙。2、水化过程1)、诱导前期：加水后立即发生急剧反应,但该阶段时间很短,在15分钟以内结束。2)、诱导期：这一阶段反应速率极其缓慢，又称静止期,一般持续14时,是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因。初凝时间基本上相当于诱导期的结束。3)、加速期：反应重新加快,反应速率随时间而增长,出现第二个放热峰,在到达峰顶时本阶段即告结束(48小时)。此时终凝已过,开始硬化。4)、减速期：反应速率随时间下降的阶段，约持续1224小时,水化作用逐渐受扩散速率的控制。5)

18、、稳定期：反应速率很低、基本稳定的阶段,水化作用完全受扩散速率控制。有的文献上将4期与5期合称为扩散控制期。三、硅酸二钙2水化机理和C3S相似，也有诱导期、加速期等。但水化速度慢，约为C3S的1/20，-C2S即使在几周后也只在表面上覆盖一层很薄的无定形水化硅酸钙。第二放热峰不明显。水化产物C-S-H形貌与C3S相似，但CH晶体比C3S少，有利于强度发展。-C2S水化过程中水化产物的成核和晶体长大速率与C3S相差不大，但通过水化产物层的扩散速率要低8倍左右，而表面的溶解速率则相差几十倍之多。这表明-C2S的水化速率主要由表面溶解速率所控制。四、铝酸三钙铝酸三钙与水反应迅速，其水化产物的组成与结

19、构受溶液中氧化钙、氧化铝离子浓度和温度的影响很大。(二)有石膏在有石膏存在的情况下，C3A虽然开始也快速水化成C4AH13，但接着就会与石膏反应。1足够石膏(石膏:C3A=3.0)？称为三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石，水泥杆菌。由于其中的铝可被铁置换而成为含铝、铁的三硫酸盐，故常以AFt表示。2当石膏量减少(石膏:C3A1.03.0)，即石膏全反应掉，还有C3A剩余，则剩余C3A水化产物C4AH13与钙矾石反应：？称为单硫型水化硫铝酸钙，由于铁的转换，常以AFm表示。此时水化产物为AFt和AFm。3当石膏量再少(石膏:C3A1.0)，则钙矾石全部转换为AFm，此时的水化产物只有AFm。4再少(

20、石膏:C3A1.0)，钙矾石全部转换为AFm后，还有C3A剩余，则C3A与单硫型水化硫铝酸钙反应生成单硫型固溶体5无石膏，则最终转换为水石榴石C3AH6。一般硅酸盐水泥石膏掺量，其最终产物为AFtAFm。五、铁相固溶体水泥熟料中一系列铁相固溶体除用C4AF作为其代表式外，还可以用Fss来表示。C4AF的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起瞬凝。铁铝酸钙的水化反应及其产物与C3A极为相似。氧化铁基本上起着与氧化铝相同的作用，也就是在水化产物中铁置换部分铝，形成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙的固溶体，或者水化铝酸钙和水化铁酸钙的固溶体第二节硅酸盐水泥的水化1)、钙矾石形成期：C3A

21、率先水化，在石膏存在条件下,迅速形成钙矾石，是导致第一放热峰的主要因素。2)、C3S水化期：C3S开始迅速水化,大量放热,形成第二放热峰。有时会有第三放热峰或在第二放热上出现一个“峰肩”,一般认为是由于钙矾石转化成单硫型水化硫铝（铁）酸钙而引起的。当然,C2S与铁相亦以不同程度参予了这两个阶段的反应,生成相应的水化产物。3)、结构形成和发展期：放热速率很低，趋于稳定。随着各种水化产物的增多,填入原先由水所占据的空间,再逐渐连接，相互交织,发展成硬化的浆体结构。3、还值得注意的是，水泥既然是多矿物、多组分的体系，各熟料矿物并不可能单独进行水化，它们之间的相互作用必然对水化进程有一定影响。1、凝结

22、时间的定义：凝结过程：水泥加水拌和成水泥净浆，随着时间的推移，水泥净浆逐渐失去流动性、可塑性，形成具有一定强度的硬化体，称为水泥的凝结过程。凝结时间：完成凝结过程所需要的时间称为水泥的凝结时间。初凝时间：从加水拌和起，到水泥浆开始失去可塑性的时间，称为初凝时间。终凝时间：从加水拌和起，到水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度的时间，称为终凝时间。1、石膏的作用（1）可以控制水泥的水化速度、调节凝结时间；（2）可提高早期强度，降低干缩变形，改善水泥的耐久性等。假凝是指水泥加水拌和后，在几分钟内即迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。这是一种不正常的早期快速固化现象，但与快凝又不相同。假凝

23、放热量很小，而且经剧烈搅拌后，浆体又重新恢复塑性，并达到正常凝结，对强度没有不利影响，但只增大了施工难度。而快凝是指浆体迅速形成不可逆固化现象，浆体已产生了一定强度，重新搅拌并不能使其恢复塑性.化学减缩水泥在水化硬化过程中，无水的熟料矿物转变为水化产物，固相体积大大增加，而水泥浆体的总体积却在不断缩小，由于这种体积减缩是化学反应所致。湿胀干缩指硬化水泥浆体的体积随其含水量而变化。湿胀和干缩大部分是可逆的。干燥与失水有关，但二者并没有线性关系。碳化收缩在一定的相对湿度下，硬化水泥浆体中的水化产物如Ca(OH)2、CSH等会与空气中的CO2作用，生成CaCO3和H2O，造成硬化水泥浆体的体积减小。

24、水泥水化所析出的KOH和NaOH与集料中活性的二氧化硅相互作用，形成了碱的硅酸盐凝胶，致使混凝土开裂，即产生所谓的碱集料反应。碱集料反应条件：水泥中的总碱量较高，集料中又含有活性SiO2的情况下，水分存在耐久性的改善途径：一、提高密实性、改善孔结构二、改变熟料矿物组成三、掺加混合材料四、表层处理或涂覆四、火山灰水泥的性质和用途1性质密度：较硅酸盐水泥小；需水量：与火山灰种类(比表面积不同)及掺入量()有关。早强(C3S、C3A相对少)，后强(CH少，而C-S-H多)，后期可赶上甚至超过普通水泥。提高早强：C3S、C3A，细度、石膏、减水剂或早强剂、控制混合材质量和掺量。水化热低，对养护温度敏感

25、。干缩率大于硅酸盐水泥。与混合材料种类有关，比表面积标准稠度需水量，干燥收缩率大。抗渗性、抗蚀性好。(CH低、水化铝酸盐少)粉煤灰水泥与其它火山灰水泥相比最大特点：干缩率小。原因：粉煤灰结构比较致密，内比表面积小，有很多球状颗粒，所以需水量较低，干缩小，抗裂性好。凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与铝硅酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣(以下简称矿渣四、粒化高炉矿渣的质量评定1、化学成分分析法-质量系数法分析测得粒化高炉矿渣的化学成分质量百分数CaO、MgO、Al2O3和SiO2、MnO、TiO2后，可按活性组分与低活性、非活性组分之间的比例，即质量系数（K）来评定矿渣质量。

26、K=(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)质量系数K越大，则矿渣活性越高。用于水泥中的粒化高炉矿渣必须是K1.2。2、激发强度试验法激发强度试验法是利用激发剂激发矿渣的潜在活性并产生强度，然后通过测其强度来评判矿渣质量的方法。方法多，最常用的为直接测定矿渣水泥强度的方法。R10012(100矿渣掺入百分数)式中：1矿渣硅酸盐水泥的28d抗压强度；2不掺矿渣的硅酸盐水泥28d抗压强度。若比值R=1，则矿渣无活性；R1，则认为矿渣有活性；R越大，矿渣活性越高。三、矿渣水泥的水化和硬化矿渣水泥的水化硬化过程较硅酸盐水泥复杂。其水化硬化除取决于水泥熟料的水化硬化外，还取决于矿渣

27、的活性、掺量、水化作用。在矿渣水泥中，如果采用了矿渣以外的混合材料，它会使矿渣水泥的水化硬化产生更为复杂的影响。1、水化特点由于矿渣水泥中熟料的相对含量减小，并且有相当多的CH又与矿渣活性组成作为用，所以与硅酸盐水泥相比，水化产物的碱度一般较低，形成的C-S-H的C/S为1.41.7，同时CH含量较少，而钙矾石含量则增多。2、矿渣水泥的硬化特性早期硬化较慢，3d、7d强度偏低；随着水化不断进行，矿渣的潜在活性得以激发与发挥，水化硅酸钙、水化铝酸钙以及钙矾石大量形成，其28d以后的强度可以赶上甚至超过硅酸盐水泥四、矿渣水泥的性能和用途（一）、性能1、密度与颜色矿渣水泥的颜色比硅酸盐水泥淡，密度较

28、硅酸盐水泥小，为2.83.0g/cm3。2、需水性和保水性矿渣水泥的标准稠度用水量与硅酸盐水泥基本相同，保水性稍差，泌水量稍大（矿渣密度小）。如果用少量火山灰质混合材料代替部分矿渣后可以改善所制水泥的保水性。3、凝结时间较长矿渣掺加量增多，凝结时间延长，特别是掺加量大于30%后凝结时间明显变长。4、水化热低由于熟料用量较少且矿渣的水化速度慢，随矿渣掺加量的增加，矿渣水泥的水化热降低。当矿渣掺加量大于30%以后，水泥水化热明显降低；如果矿渣掺加量达70%时，水化热仅为硅酸盐水泥的59%。5、强度发展规律早期强度低，后期强度增进率大。矿渣掺量对水泥28d抗压强度影响较显著，但对28d抗折强度的影响

29、较小。6、耐腐蚀性好矿渣掺加量大于30%后，水泥耐腐蚀性显著增强。在淡水和硫酸盐环境介质中其稳定性优于硅酸盐水泥，与钢筋的粘结力也很好，但抗大气性及抗冻性不及硅酸盐水泥。矿渣水泥中含有较高的f-CaO则相对较硅酸盐水泥破坏性小，这是因为f-CaO水化成的CH，可成为矿渣的碱性激发剂，变不利为有利。因此，较高f-CaO含量的熟料可用于生产矿渣水泥。高铝水泥具有十分典型的早强快硬特性、一、矿物组成由于高铝水泥以Al2O3、CaO、SiO2为主要成分，1铝酸一钙CACA是高铝水泥的主要矿物，它使高铝水泥的初始强度发展速率远比高C3S含量的硅酸盐水泥快。特点：凝结正常，硬化迅速，是高铝水泥强度的主要来

30、源。但CA含量过高时，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率不显著。2二铝酸一钙CA2高铝水泥中C含量较低时，CA2较多。特点：水化硬化较慢，早强低，但后期强度能不断增长。如果CA2含量过高，将影响高铝水泥的快硬性能。但随CA2增加，水泥的耐热性能提高。质量优良的高铝水泥，其矿物组成一般以CA和CA2为主。3七铝酸十二钙C12A7C12A7晶体中铝和钙的配位极不规则，结构中存在大量空腔，水极易进入。因此，C12A7水化、凝结极快，但强度不及CA高。当水泥中C12A7较多时，水泥出现快凝，甚至强度倒缩，耐热性下降。4钙铝黄长石C2ASC2AS也称铝方柱石，因晶格中离子配位对称性很高，故水化活性极低。5六铝酸一钙CA6CA6是低钙铝酸盐水泥中常见的一种矿物，为惰性矿物，无水硬性。但CA6能提高水泥的耐热性。高铝水泥不需加石膏作缓凝剂第 16 页 共 16 页