水泥成分种类生产过程详细介绍精品文稿.ppt
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1、水泥成分种类生产过程详细介绍第1页,本讲稿共46页内内 容容n n水泥的定义和分类n n水泥的生产n n水泥的基本组成n n水泥的水化硬化n n水泥的品质要求n n常用水泥的基本特征与用途n n特种水泥的组成与主要性能第2页,本讲稿共46页一、水泥的定义和分类n n定义:凡细磨成粉末状,加入适量水后成为塑性浆凡细磨成粉末状,加入适量水后成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料,统称为水泥。材料,统称为水泥。硅酸盐水泥硅酸盐水泥定义:以
2、硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细定义:以硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。制成的水硬性胶凝材料。n n按组成分类:常用水泥常用水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥(以硅酸盐水泥熟料为主要组分)(以硅酸盐水泥熟料为主要组分)如:硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等如:硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等 特种水泥特种水泥(以非硅酸盐类水泥熟料为主要组分)(以非硅酸盐类水泥熟料为主要组分)如:高铝水泥、硫铝酸盐水泥等如:高铝水泥、硫铝酸盐水泥等第3页,本讲稿共46页n n组分材料:(1)(1)硅酸盐水泥熟料:适当成分的生料烧至部分熔融,所硅酸盐水泥熟料:适当成分的生料烧至部分熔融,
3、所得以硅酸钙为主要成分的产物得以硅酸钙为主要成分的产物(2)(2)石膏:天然石膏或工业副产石膏(工业生产中以硫石膏:天然石膏或工业副产石膏(工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品),掺量酸钙为主要成分的副产品),掺量2 2(3)(3)活性混合材:具有火山灰性或潜在水硬性的混合材活性混合材:具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料,如粒化高炉矿渣、粉煤灰等料,如粒化高炉矿渣、粉煤灰等(4)(4)非活性混合材:活性指标不符合标准要求的潜在水非活性混合材:活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰性混合材料以及砂岩和石灰石硬性或火山灰性混合材料以及砂岩和石灰石(5)(5)窑灰:从水泥回转窑窑尾废气中收集下的
4、粉尘窑灰:从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘(6)(6)助磨剂:在水泥粉磨时起助磨作用而不损害水泥助磨剂:在水泥粉磨时起助磨作用而不损害水泥性能的一种外加剂,加入量性能的一种外加剂,加入量1%1%第4页,本讲稿共46页常用水泥品种水泥品种水泥品种水泥水泥代号代号水泥组成水泥组成熟料熟料石膏石膏混合材混合材型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥P.P.硅酸盐水硅酸盐水泥熟料泥熟料9598%9598%适量(控制适量(控制SOSO3 33.5%3.5%)不掺任何混合材不掺任何混合材型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥P.P.硅酸盐水硅酸盐水泥熟料泥熟料9097%9097%适量(控制适量(控制SOSO3 33.5%3.5%)掺
5、加不超过水泥质量掺加不超过水泥质量5%5%的石的石灰石或粒化高炉矿渣混合材灰石或粒化高炉矿渣混合材普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥P.OP.O硅酸盐水硅酸盐水泥熟料泥熟料8092%8092%适量(控制适量(控制SOSO3 33.5%3.5%)掺掺615%615%混合材。活性混合混合材。活性混合材材15%15%(允许用窑灰(允许用窑灰5%5%或或非活性混合材非活性混合材10%10%代替),代替),非活性混合材非活性混合材10%10%第5页,本讲稿共46页水泥品种水泥品种水泥水泥代号代号水泥组成水泥组成熟料熟料石膏石膏混合材混合材矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐水泥水泥P.SP.S硅酸盐水硅酸盐水泥熟料泥熟料25
6、78%2578%适量(控制适量(控制SOSO3 34%4%)粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣2070%2070%,允许用,允许用石灰石、窑灰和火山灰质混合材石灰石、窑灰和火山灰质混合材中的一种材料代替,代替数量中的一种材料代替,代替数量8%20%20%火山灰质硅火山灰质硅酸盐水泥酸盐水泥P.PP.P硅酸盐水硅酸盐水泥熟料泥熟料4578%4578%适量(控制适量(控制SOSO3 33.5%3.5%)火山灰质混合材火山灰质混合材2050%2050%粉煤灰硅酸粉煤灰硅酸盐水泥盐水泥P.FP.F硅酸盐水硅酸盐水泥熟料泥熟料5578%5578%适量(控制适量(控制SOSO3 33.5%3.5%)粉煤灰粉煤灰20
7、40%2040%复合硅酸盐复合硅酸盐水泥水泥P.CP.C硅酸盐水硅酸盐水泥熟料泥熟料4583%4583%适量(控制适量(控制SOSO3 33.5%3.5%)掺两种或两种以上混合材料,总掺两种或两种以上混合材料,总掺量按质量百分比计为掺量按质量百分比计为1550%1550%,允许用,允许用8%8%的窑灰代替部分混的窑灰代替部分混合材料,掺矿渣时,混合材掺量合材料,掺矿渣时,混合材掺量不得与矿渣水泥重复不得与矿渣水泥重复第6页,本讲稿共46页二、水泥的生产n n原材料:()石灰石质原料(主要成份为碳酸钙,提供氧化()石灰石质原料(主要成份为碳酸钙,提供氧化钙),如钙),如石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳
8、等石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等 ()粘土质原料(提供氧化硅和氧化铝及部分氧化铁),()粘土质原料(提供氧化硅和氧化铝及部分氧化铁),如如黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等 ()少量校正原料()少量校正原料(铁质校正原料和硅质校正原料,(铁质校正原料和硅质校正原料,提供氧化铁和氧化硅),铁质校正原料如低品位铁提供氧化铁和氧化硅),铁质校正原料如低品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废渣硫酸渣(硫矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废渣硫酸渣(硫铁矿渣)等;硅质校正原料如砂岩、河砂、粉砂岩铁矿渣)等;硅质校正原料如砂岩、河砂、粉砂岩等。等。第7页,本讲稿共46页
9、n n生产工艺:“两磨一烧”生料制备:生料制备:石灰质原料,粘土质原料与少量校正原石灰质原料,粘土质原料与少量校正原料经破碎后,按一定比例配合、磨细,并配合为成分合料经破碎后,按一定比例配合、磨细,并配合为成分合适,质量均匀的生料适,质量均匀的生料熟料煅烧:熟料煅烧:生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以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硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料水泥粉磨:水泥粉磨:熟料加适量石膏,有时还加适量混熟料加适量石膏,有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥合材料或外加剂共同磨细为水泥第8页,本讲稿共46页用用用用窑窑窑窑外外外外分分分分解解解解窑
10、窑窑窑干干干干法法法法生生生生产产产产的的的的工工工工艺艺艺艺流流流流程程程程第9页,本讲稿共46页n n水泥窑系统中发生的化学反应第10页,本讲稿共46页(1)干燥与脱水100100,脱去物料中的自由水和粘土矿物的层间水,脱去物料中的自由水和粘土矿物的层间水400400600 600,脱去粘土矿物的配位水,脱去粘土矿物的配位水(2)碳酸盐分解碳酸钙与碳酸镁在煅烧过程中分解放出二氧化碳碳酸钙与碳酸镁在煅烧过程中分解放出二氧化碳590590,MgCOMgCO3 3MgO+COMgO+CO2 2-10471214J/g-10471214J/g890890,CaCOCaCO3 3CaO+COCaO+
11、CO2 2-1645J/g-1645J/g水泥窑系统中发生的物理化学反应过程第11页,本讲稿共46页(3)固相反应800800,CaOAlCaOAl2 2O O3 3(CACA)、)、CaOFeCaOFe2 2O O3 3(CFCF)与)与2CaOSiO2CaOSiO2 2(C C2 2S S)开始形成。)开始形成。800900800900,开始形成,开始形成12CaO7Al12CaO7Al2 2O O3 3(C C1212A A7 7)。)。90011009001100,2CaOAl2CaOAl2 2O O3 3SiOSiO2 2(C C2 2ASAS)形成后又分解。)形成后又分解。开始形成
12、开始形成3CaOAl3CaOAl2 2O O3 3(C C3 3A A)和)和4CaOAl4CaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3(C C4 4AFAF)。所有碳酸钙均分解,游离氧化钙达最高值。)。所有碳酸钙均分解,游离氧化钙达最高值。1100120011001200,大量形成,大量形成C C3 3A A和和C C4 4AFAF,C C2 2S S含量达最大值。含量达最大值。第12页,本讲稿共46页(4)液相和熟料的烧结到达最低共熔温度(到达最低共熔温度(12501250)后,开始出现液相。)后,开始出现液相。硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相中,反应硅酸二钙与游离氧化钙都逐
13、步溶解于液相中,反应生成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙生成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙CaOSiOCaOSiO2 2(C CS S)。在高温液相作用下,水泥熟料。在高温液相作用下,水泥熟料逐渐烧结。逐渐烧结。C C2 2S+CaO CS+CaO C3 3S S液相液相第13页,本讲稿共46页三、水泥的基本组成(1 1)硅酸盐水泥熟料)硅酸盐水泥熟料n n氧化物组成氧化物组成 CaOCaO、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3 95%95%MgO MgO、SOSO3 3、TiOTiO2 2、P P2 2O O5 5、K K2 2O O和和NaNa2 2O O等
14、等 5%5%主要氧化物含量波动范围:主要氧化物含量波动范围:CaO 6267%CaO 6267%;SiOSiO2 2 2024%2024%;AlAl2 2O O3 3 47%47%;FeFe2 2O O3 3 2.56.0%2.56.0%。第14页,本讲稿共46页第15页,本讲稿共46页n n矿物组成矿物组成 经高温煅烧后,两种或两种以上的氧化物反应生成多经高温煅烧后,两种或两种以上的氧化物反应生成多种矿物集合体,结晶细小(种矿物集合体,结晶细小(3060m3060m)。)。四种主要矿物:四种主要矿物:硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO3CaOSiO2 2,可简写为,可简写为C C3 3S S;
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