水泥工艺学课件
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水泥生产工艺课件 PPT资料共40页
• 生料粉尘主要指原料配料、粉磨、均化、输送过程中 产生的无组织排放，该种粉尘无组织排放随着水泥工 业的技术进步越来越小。燃料粉尘主要指煤进厂、储 存、倒运、破碎、粉磨、输送等过程中产生的无组织 排放，尤其装卸和倒运过程产生的煤粉尘排放居多。 熟料粉尘无组织排放主要来自熟料输送、下料、二次 倒运过程，尤其以二次倒运产生的扬尘居多
生产路线
窑型
生料→熟料 立窑 湿法
中空干法 新型干法
粉尘产生量
其中 窑 工艺
85kg/ t熟料 60 25 155kg/ t熟料 118 37 245 kg/ t熟料 161 84 182kg/ t熟料 130 52
复膜 袋
0.31 0.49 0.18
排 普通 袋
0.43 0.78 1.23 0.36
• 如果按水泥运输无组织粉尘排放水泥厂内外 各占50％计算，在水泥厂内散装水泥粉尘排 放为0.14粉尘/t水泥，使用袋装水泥时，水 泥粉尘排放为2.24粉尘/t水泥，袋装比散装 多排放粉尘2.1㎏粉尘/t水泥。
SO2产生量及污染
水泥生产二氧化硫排放量
生产路线 生料→熟料
窑型 立窑
原煤消耗 224 kg/ t熟料
一、 国家对水泥工业清洁生产要求
1. 淘汰落后生产工艺及装备 2. 禁止建设落后的工艺生产线 3. 发展先进的工艺及产品 4. 对现有落后工艺进行技术改造
二、转变水泥工业的增长方式
• 1. 大力宣传和贯彻落实《水泥工业发展专项规划》、 《水泥工业产业发展政策》和其他相关行业政策；
• 2.严格市场准入条件，加强监督和管理； • 3.各地根据本地区水泥工业发展情况，继续加大淘汰落
161 kg/ t熟料
0.15 S kg/ t熟料 0
生产路线
窑型
生料→熟料 立窑 湿法
中空干法 新型干法
粉尘产生量
其中 窑 工艺
85kg/ t熟料 60 25 155kg/ t熟料 118 37 245 kg/ t熟料 161 84 182kg/ t熟料 130 52
复膜 袋
0.31 0.49 0.18
排 普通 袋
0.43 0.78 1.23 0.36
• 如果按水泥运输无组织粉尘排放水泥厂内外 各占50％计算，在水泥厂内散装水泥粉尘排 放为0.14粉尘/t水泥，使用袋装水泥时，水 泥粉尘排放为2.24粉尘/t水泥，袋装比散装 多排放粉尘2.1㎏粉尘/t水泥。
SO2产生量及污染
水泥生产二氧化硫排放量
生产路线 生料→熟料
窑型 立窑
原煤消耗 224 kg/ t熟料
一、 国家对水泥工业清洁生产要求
1. 淘汰落后生产工艺及装备 2. 禁止建设落后的工艺生产线 3. 发展先进的工艺及产品 4. 对现有落后工艺进行技术改造
二、转变水泥工业的增长方式
• 1. 大力宣传和贯彻落实《水泥工业发展专项规划》、 《水泥工业产业发展政策》和其他相关行业政策；
• 2.严格市场准入条件，加强监督和管理； • 3.各地根据本地区水泥工业发展情况，继续加大淘汰落
161 kg/ t熟料
0.15 S kg/ t熟料 0
水泥工艺学.ppt
同规格，闭路可提高15%－25%
生料粉磨系统
开路
长管磨，中磨机
湿法
闭路
弧形筛和长管磨组成
普通干法
烘干
粉磨
烘干兼粉磨干法
闭路
开路
闭路
省烘干设备， 储存，运输
磨细，易烘干；热风，带 出物料，减少垫层作用
立式磨
七十年代后，采用立式磨(辊式磨 )系统 立式磨利用磨辊和磨盘间的压力来粉碎，经碾压
的物体再次滚压时，可进一步实现有效的粉磨 减少了钢球磨对研磨体的提升和相互撞击所消耗的 能量，并阻止凝聚现象，效率比钢球磨高一倍。 入磨粒度100~150mm，含水量6%~8% 15%~20%,电耗下降10%~25%，占地面积小，噪 音低。
配料方案的选择：选择合理的熟料矿物组 成，即确定熟料的三率值KH、n 、p。
一、确定配料方案的依据
水泥品种 原料品质 燃料品质 生料质量 生产窑型和生产方法
预分解窑熟料成分优化设计建议
20世纪80年代中后期对建 20世纪90年代中期以
议采用“两高一中”配料， 后，技术发展，建议
即高n、p，中KH。
特点：
不配制分析仪器，人工设定各原料的给料量 和它们之间的比例，自动控制给料设备，保持这一 喂料量和比例基本不变。
原料成分波动时，可通过配料计算求出新的配 比，或由岗位工据经验重新改变设定值，然后由微 机控制系统再按新的设定值控制各物料的喂料量。
〈四〉、固定某些组分流量、 调整个别原料流量
特点：只检测生料中CaO Fe2O3的含量，间接控 制生料的三率值。
一 、生料粉磨流程 （粉磨系统）及应用
可用 开路或闭路
生料粉磨流程：
干法
按生产方法分
湿法
普通干法粉磨：烘干+粉磨 烘干兼粉磨 挤压粉磨技术
生料粉磨系统
开路
长管磨，中磨机
湿法
闭路
弧形筛和长管磨组成
普通干法
烘干
粉磨
烘干兼粉磨干法
闭路
开路
闭路
省烘干设备， 储存，运输
磨细，易烘干；热风，带 出物料，减少垫层作用
立式磨
七十年代后，采用立式磨(辊式磨 )系统 立式磨利用磨辊和磨盘间的压力来粉碎，经碾压
的物体再次滚压时，可进一步实现有效的粉磨 减少了钢球磨对研磨体的提升和相互撞击所消耗的 能量，并阻止凝聚现象，效率比钢球磨高一倍。 入磨粒度100~150mm，含水量6%~8% 15%~20%,电耗下降10%~25%，占地面积小，噪 音低。
配料方案的选择：选择合理的熟料矿物组 成，即确定熟料的三率值KH、n 、p。
一、确定配料方案的依据
水泥品种 原料品质 燃料品质 生料质量 生产窑型和生产方法
预分解窑熟料成分优化设计建议
20世纪80年代中后期对建 20世纪90年代中期以
议采用“两高一中”配料， 后，技术发展，建议
即高n、p，中KH。
特点：
不配制分析仪器，人工设定各原料的给料量 和它们之间的比例，自动控制给料设备，保持这一 喂料量和比例基本不变。
原料成分波动时，可通过配料计算求出新的配 比，或由岗位工据经验重新改变设定值，然后由微 机控制系统再按新的设定值控制各物料的喂料量。
〈四〉、固定某些组分流量、 调整个别原料流量
特点：只检测生料中CaO Fe2O3的含量，间接控 制生料的三率值。
一 、生料粉磨流程 （粉磨系统）及应用
可用 开路或闭路
生料粉磨流程：
干法
按生产方法分
湿法
普通干法粉磨：烘干+粉磨 烘干兼粉磨 挤压粉磨技术
2024版水泥工艺基础培训ppt课件
2024/1/27
6
CHAPTER 02
原料与燃料
2024/1/27
7
石灰石
石灰石是水泥生产的主要原料 之一，主要成分为碳酸钙。
2024/1/27
石灰石的品质对水泥的质量有 着重要影响，优质石灰石应具 有适当的化学成分、低的有害 成分和高的烧失量。
石灰石的开采和加工也是水泥 生产过程中的重要环节，包括 破碎、筛分和储存等步骤。
8
黏土
黏土是水泥生产的辅助原料，主 要提供硅和铝等氧化物。
黏土的种类和性质对水泥的烧成 温度和熟料矿物组成有一定影响。
黏土的开采和加工过程与石灰石 类似，也需经过破碎、筛分和均
化等步骤。
2024/1/27
9
铁矿石
铁矿石是水泥生产的校正原料， 主要用来调节熟料中的氧化铁含
量。
2024/1/27
熟料中的氧化铁含量对水泥的颜 色、凝结时间和强度等性能有影
2024/1/27
11
CHAPTER 03
破碎与粉磨
2024/1/27
12
破碎设备类型及工作原理
01
02
03
颚式破碎机
通过动颚和静颚的相对运 动，将物料压碎或劈碎。
2024/1/27
圆锥破碎机
利用圆锥体的旋转和偏心 套的旋转，使物料在破碎 腔内受到挤压、弯曲和剪 切作用而破碎。
反击式破碎机
利用高速旋转的转子上的 板锤，对送入破碎腔内的 物料产生高速冲击而破碎。
17
烧成过程控制参数调整方法
温度控制
根据物料性质和烧成要求，调整 燃烧器火焰温度、窑内温度分布
等参数，确保烧成质量。
气氛控制
通过调整燃烧器空气过剩系数、 窑头排风机开度等参数，控制窑
水泥工艺基础知识PPT课件
3
Huaxincem
-
1.1 水泥的定义和分类-定义
➢ 胶凝材料：凡在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，
并能胶结其它物料而具有一定机械强度的物质，称为胶凝材料。 胶凝材料分为无机和有机两种。
水泥
凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑 性浆体，既能在空气中又能在水中硬化，并 能将砂、石或者纤维等牢固地胶结在一起的 水硬性胶凝材料，通称水泥。
2、配料： 根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物 组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，称为生料配料，简 称配料。
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Huaxincem
-
3.3 配料方案的选择
➢ 配料方案，即熟料的矿物组成或熟料的三率值。配料方案的选择，实质上就 是选择合理的熟料矿物组成，也就是对熟料三率值KH、n、p的确定。
另：联合储库，搭配使用
25
Huaxincem
-
3.1 原料的预均化-预均化堆场
堆料方式、取料方式
▪ 人字形堆料—端面取料法
Huaxincem
▪ 破浪形堆料—端面取料法 ▪ 倾斜形堆料—侧面取料法
26
-
3.2 配料的基本概念
1、生料： 由石灰质原料、粘土质原料、校正原料按比例配合，粉磨到一定细度的 物资，称为生料。
预均化基本用于水泥原料中的石灰石原 料和燃煤。
原料均化需要有一定的“量” ！
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Huaxincem
-
3.1 原料的预均化-预均化堆场
圆形预均化堆场：圆形预均化堆场一般 为圆环状，在料堆的开口处，一端在连 续堆料，另一端在连续取料，整个料堆 一般可连续使用4-7天。
长形预均化堆场：长形预均化堆场一般设 两个料堆，一个在堆料，另一个在取料， 相互交替。每一个料堆储量通常可供使用 5-7天。
水泥工艺培训.ppt
C2 S + C 1420℃ C3S
为全部形成C3S应该有： 1 足够未化合的CaO 2 高于1420℃的温度 3 分布均匀的温度 4 C2S和CaO有足够的反应时间
C3S和C2S的水化反应：
+ 热量 C2S+3H
C3S+3H 水化慢
CSH+2Ca（OH）2 CSH+2Ca（OH）2+ 热量
强度
C3S
第一种情况：
△＞0 为控制C3S/C2S的比例，应限制△值。通常 3%＜△＜7% 如果△＞7% 则氧化钙含量不足。
第二种情况：
△= 0 如果煅烧理想的话：△= 0 则 f-CaO C2S 的值为0 。
这种情况是不存在的。 C2S（10-20%）很多的（3-7%）f-CaO。
第三种情况：
△＜ 0 无论烧成质量如何 熟料中的f-CaO含量会很高。
简写符号 C3S C2S C3A C4AF
生料惰性物质 C3S
SiO2 Fe2O3 CaO Al203
煅烧
C2S C3A C4AF 熟料活性物质
＋ 烧失量 CO2
四种化学成分的比例决定熟料 质量.
如果生料中的四种成分有任何变化
熟料中的矿物质的比例就会发生相 应的变化.并因此改变熟料质量.
) ☆ 水泥的水化、凝结、强度。
◇ 氧化钙不饱和系数 ◇ SM 硅酸率 N ◇ 碳酸盐品位 ◇ AM 铝氧率 P 熟料率值
熟料矿物生成顺序： C4AF C3A C2S C3S
氧化钙饱和系数
SM硅酸率
AM铝氧率
影响1、7、28天强度
影响易烧性
影响凝结时间和水化 性
◇ 氧化钙不饱和系数
2.8S +1.65A + 0.35F-C F+A+S+C
为全部形成C3S应该有： 1 足够未化合的CaO 2 高于1420℃的温度 3 分布均匀的温度 4 C2S和CaO有足够的反应时间
C3S和C2S的水化反应：
+ 热量 C2S+3H
C3S+3H 水化慢
CSH+2Ca（OH）2 CSH+2Ca（OH）2+ 热量
强度
C3S
第一种情况：
△＞0 为控制C3S/C2S的比例，应限制△值。通常 3%＜△＜7% 如果△＞7% 则氧化钙含量不足。
第二种情况：
△= 0 如果煅烧理想的话：△= 0 则 f-CaO C2S 的值为0 。
这种情况是不存在的。 C2S（10-20%）很多的（3-7%）f-CaO。
第三种情况：
△＜ 0 无论烧成质量如何 熟料中的f-CaO含量会很高。
简写符号 C3S C2S C3A C4AF
生料惰性物质 C3S
SiO2 Fe2O3 CaO Al203
煅烧
C2S C3A C4AF 熟料活性物质
＋ 烧失量 CO2
四种化学成分的比例决定熟料 质量.
如果生料中的四种成分有任何变化
熟料中的矿物质的比例就会发生相 应的变化.并因此改变熟料质量.
) ☆ 水泥的水化、凝结、强度。
◇ 氧化钙不饱和系数 ◇ SM 硅酸率 N ◇ 碳酸盐品位 ◇ AM 铝氧率 P 熟料率值
熟料矿物生成顺序： C4AF C3A C2S C3S
氧化钙饱和系数
SM硅酸率
AM铝氧率
影响1、7、28天强度
影响易烧性
影响凝结时间和水化 性
◇ 氧化钙不饱和系数
2.8S +1.65A + 0.35F-C F+A+S+C
水泥生产工艺课件
低碳水泥工艺
通过优化生产工艺、提高能源利用效率、降低碳排放等 措施，实现水泥生产的低碳化，助力水泥行业实现碳中 和目标。
水泥生产工艺案例
06
分析与实践
案例一：新型干法水泥生产线
阐述新型干法水泥生产线在产能提升 、能源消耗降低、环保性能等方面的 优势。
探讨新型干法水泥生产线在未来水泥 行业的发展趋势及潜在市场空间。
原料磨细度控制
合理控制原料的磨细度， 提高原料的反应活性和混 合均匀性，有利于水泥的 熟料形成和性能提升。
调整配料适应变化
在生产过程中，根据原料 成分和性质的波动，及时 调整配料比例，确保水泥 质量的稳定。
水泥生产工艺流程
03
破碎与预均化
破碎
将原料石灰石、黏土等经过破碎机破碎成小块，以便后续处 理。破碎过程中要注意控制破碎粒度，保证原料的粒度分布 合理。
煅烧设备：回转窑、预热器、分解炉
• 缺点：对物料适应性有一定限制，操作和维护要求较高。
煅烧设备：回转窑、预热器、分解炉
分解炉
优点：热效率高、燃烧充分、污染少 。
工作原理：在分解炉内，燃料燃烧产 生的高温气体与物料进行热交换，使 物料分解。
缺点：设备投资大、运行成本高。
质量控制技术
X射线荧光分析
优点：适用范围广、研磨效果好、可用于多种物料。
粉磨设备：球磨机、立式磨
• 缺点：能耗高、磨损严重、维护量大。
粉磨设备：球磨机、立式磨
工作原理：通过磨盘与磨辊之间的碾压作用，将物料研 磨成粉末。
缺点：对物料适应性差、维护难度较大。
立式磨 优点：能耗低、研磨效率高、占地面积小。
煅烧设备：回转窑、预热器、分解炉
分类
根据其主要成分和性能，水泥可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸 盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。
水泥工艺学水泥熟料的组成详解课件
02
水泥熟料是一种具有高活性的矿 物质，是制造水泥的重要原料。
水泥熟料的特点
水泥熟料具有高活性，可以与水发生反应，产生具有胶结性的物质。
水泥熟料是一种不可再生的资源，其消耗量较大，因此需要合理利用。
水泥熟料的生产流程
破碎：将矿物质原 料进行破碎，以便 于混合和磨细。
磨细：将混合后的 矿物质原料进行磨 细，以便于烧结。
密度
总结词
水泥熟料的密度是指单位体积的质量，是反映其致密程度的 指标。
详细描述
水泥熟料的密度可以通过比重瓶法进行测定，该方法是一种 简单而实用的方法。通过比重瓶测定水泥样品的质量和体积 ，从而得到其密度。水泥熟料的密度对其强度、耐磨性和耐 久性等方面有重要影响。
比表面积
总结词
水泥熟料的比表面积是指单位质量的水泥颗粒所具有的表面积。
主要提供钙含量，一般使用石灰岩、大理岩 等。
粘土质原料
主要提供硅铝含量，一般使用页岩、陶土等 。
校正原料
用于补充其他原料的不足，一般使用铁矿、 砂岩等。
配料比例和工艺条件
硅酸盐水泥熟料的基本配料比例：石灰质原料占
01
45%-50%，粘土质原料占30%-35%，校正原料占
15%-20%。
02 高炉矿渣作为校正原料时，石灰质原料应适当增加。
03
硫化物和硫酸盐矿物对水泥的安 定性有一定影响。
04
03
水泥熟料的物理性质
细度
总结词
水泥熟料的细度是指其颗粒大小的度量，细度对水泥的需水性、硬化速度、强度和收缩性能等方面有 重要影响。
详细描述
水泥熟料的细度可以通过各种方法进行测定，如筛分法、激光粒度仪法等。筛分法是一种常用的方法 ，通过不同孔径的筛子对水泥样品进行筛分，从而得到水泥颗粒的分布情况。激光粒度仪法则是一种 较为先进的方法，能够快速准确地测定水泥颗粒的分布和大小。
水泥熟料是一种具有高活性的矿 物质，是制造水泥的重要原料。
水泥熟料的特点
水泥熟料具有高活性，可以与水发生反应，产生具有胶结性的物质。
水泥熟料是一种不可再生的资源，其消耗量较大，因此需要合理利用。
水泥熟料的生产流程
破碎：将矿物质原 料进行破碎，以便 于混合和磨细。
磨细：将混合后的 矿物质原料进行磨 细，以便于烧结。
密度
总结词
水泥熟料的密度是指单位体积的质量，是反映其致密程度的 指标。
详细描述
水泥熟料的密度可以通过比重瓶法进行测定，该方法是一种 简单而实用的方法。通过比重瓶测定水泥样品的质量和体积 ，从而得到其密度。水泥熟料的密度对其强度、耐磨性和耐 久性等方面有重要影响。
比表面积
总结词
水泥熟料的比表面积是指单位质量的水泥颗粒所具有的表面积。
主要提供钙含量，一般使用石灰岩、大理岩 等。
粘土质原料
主要提供硅铝含量，一般使用页岩、陶土等 。
校正原料
用于补充其他原料的不足，一般使用铁矿、 砂岩等。
配料比例和工艺条件
硅酸盐水泥熟料的基本配料比例：石灰质原料占
01
45%-50%，粘土质原料占30%-35%，校正原料占
15%-20%。
02 高炉矿渣作为校正原料时，石灰质原料应适当增加。
03
硫化物和硫酸盐矿物对水泥的安 定性有一定影响。
04
03
水泥熟料的物理性质
细度
总结词
水泥熟料的细度是指其颗粒大小的度量，细度对水泥的需水性、硬化速度、强度和收缩性能等方面有 重要影响。
详细描述
水泥熟料的细度可以通过各种方法进行测定，如筛分法、激光粒度仪法等。筛分法是一种常用的方法 ，通过不同孔径的筛子对水泥样品进行筛分，从而得到水泥颗粒的分布情况。激光粒度仪法则是一种 较为先进的方法，能够快速准确地测定水泥颗粒的分布和大小。
水泥工艺技术精讲PPT课件
ห้องสมุดไป่ตู้第45页/共68页
冷却机性能指标
• (1) 热效率(ηc)高，各种冷却机热效率一般在 40%～80%之间。
• (2) 冷却效率(ηL)高，各种冷却机冷却效率一 般在80～95%。
• (3) 空气升温效率(φi)高。，本指标为篦冷机 评价指标之一，一般φi <0.9。
• (4) 进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑 二次风及去分解炉的三次风温度之间的差值小。
料起火、燃烧和碳酸盐分解； (6) 选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有
利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低NOx， SO3等有害成分排放量，确保环保达标。
第30页/共68页
新型分解炉型
• 1、“喷-旋”型分解炉 如RSP型
第31页/共68页
“喷腾”型及“喷腾 迭加”型分解炉
第38页/共68页
6.5 回转窑
预分解窑系统中回转窑功能:
1、燃料燃烧功能
2、热交换功能
3、化学反应功能
4、物料输送功能
5、降解利用废弃物功能
第39页/共68页
回转窑缺点和不足
• 一是作为热交换装置，窑内炽热气流与物料之 间主要是“堆积态”换热，换热效率低，从而 影响其应有的生产效率的充分发挥和能源消耗 的降低；
C3S 的 形 成
熟 料 烧 结
第10页/共68页
熟料烧结
影响熟料烧结
C3S形成条件：
过程的因素
温度：
• 最低共熔温度
1300~1450~1300 • 液相量
℃
• 液相粘度
液相量：
• 液相的表面张力 • C2S、CaO溶于液相的速率
20%~30%
时间：
冷却机性能指标
• (1) 热效率(ηc)高，各种冷却机热效率一般在 40%～80%之间。
• (2) 冷却效率(ηL)高，各种冷却机冷却效率一 般在80～95%。
• (3) 空气升温效率(φi)高。，本指标为篦冷机 评价指标之一，一般φi <0.9。
• (4) 进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑 二次风及去分解炉的三次风温度之间的差值小。
料起火、燃烧和碳酸盐分解； (6) 选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有
利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低NOx， SO3等有害成分排放量，确保环保达标。
第30页/共68页
新型分解炉型
• 1、“喷-旋”型分解炉 如RSP型
第31页/共68页
“喷腾”型及“喷腾 迭加”型分解炉
第38页/共68页
6.5 回转窑
预分解窑系统中回转窑功能:
1、燃料燃烧功能
2、热交换功能
3、化学反应功能
4、物料输送功能
5、降解利用废弃物功能
第39页/共68页
回转窑缺点和不足
• 一是作为热交换装置，窑内炽热气流与物料之 间主要是“堆积态”换热，换热效率低，从而 影响其应有的生产效率的充分发挥和能源消耗 的降低；
C3S 的 形 成
熟 料 烧 结
第10页/共68页
熟料烧结
影响熟料烧结
C3S形成条件：
过程的因素
温度：
• 最低共熔温度
1300~1450~1300 • 液相量
℃
• 液相粘度
液相量：
• 液相的表面张力 • C2S、CaO溶于液相的速率
20%~30%
时间：
水泥工艺学课件全
和控制，提高生产效率和产品质量。
02 03
详细描述
智能化水泥工艺通过采用物联网、大数据、人工智能等技术，实现了对 生产过程的实时监测、智能分析和优化控制，提高了生产效率和产品质 量，降低了能耗和物耗。
发展趋势
随着信息技术的发展和应用，智能化水泥工艺将成为未来水泥工业的重 要支撑和核心竞争力。
THANKS
水泥工艺学课件
目录
Contents
• 水泥的原料 • 水泥的生产工艺 • 水泥的性能和应用 • 水泥的生产质量控制 • 水泥工艺学的未来发展
01 水泥的原料
石灰石
石灰石是水泥生产中的主要原料，主要提供钙元素，是水泥中氧化钙的主要来源。
石灰石的质量对水泥质量有重要影响，要求石灰石的纯度高、含氧化钙高且含碱度 低。
03 水泥的性能和应用
水泥的物理性能
凝结时间
水泥从加水搅拌开始， 到失去流动性所需的时
间。
强度
水泥在硬化过程中和硬 化后，抵抗外力破坏的
能力。
耐磨性
水泥地面抵抗磨损的能 力。
抗渗性
水泥制品抵抗水、油等 液体渗透的能力。
水泥的化学性能
01
02
03
04
熟料矿物组成
硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三 钙和铁铝酸四钙等。
辅助性原料的添加量和使用方法需要 根据具体的生产工艺和产品要求进行 选择和控制。
常见的辅助性原料包括石膏、矿渣、 粉煤灰等，它们可以调节水泥的凝结 时间、提高水泥的强度和改善水泥的 性能。
02 水泥的生产工艺
破碎与预均化
破碎
将原料进行破碎，使其达到一定 的粒度要求，以便于后续的粉磨 和混合。
预均化
成品质量控制
《水泥工艺课件》第一章 概述 (2)
1.2粉 碎 比
定义：粉碎比系指粉碎前物料粒径（D）和粉 碎后物料粒径（d）之比值，即为i=D/d。
各种粉碎机械的粉碎比均有一定的范围，一 般破碎机的粉碎比为3～6，近年来研制的立式反 击式破碎机的粉碎比为40～1000，而磨机的粉碎 比达300～1000。对一定性质的物料，粉碎比是 确定破碎机械或粉磨机械的主要依据。
2～0.2
产品粒度（mm) 250～125 125～20
15～0.5 2～0.2 -200目占70%～80%
超细粉磨
细磨 微粉碎 超细粉碎
中磨产品 细磨产品 微粉碎产品
＞5μm ＜＞55μμmm
微细1～0.1μm超 细0.1～0.02μm 超微细＜0.02μm
粉碎的意义；
物料经粉碎后，比表面积增加，可提高化学反应速度 和物理作用效果；
几种不同固体物料的混合，在细粉状态下易达到均匀 的效果；
物料经粉碎后，便于干燥、传热、贮存和运输； 物料经粉碎后，还可用于材料科学，环境保护和选矿 等部门。
在建筑材料生产中，粉碎作业是很重要的过程。例如： 每生产1t水泥，需破碎和粉磨的物料量约4t左右。粉碎作 业的情况直接关系着产品质量和产品成本。
破碎与粉磨统称为粉碎。
相应地完成这些作业的机械，称为破碎机械和 粉磨机械，或统称为粉碎机械。
表1.1粉碎作业的分类作业段数给料粒度（mm）
作业 破碎
粉磨
段数
粗碎(一级破 碎)
细碎（二级 破碎） 粗磨 中磨
给料粒度 （mm）
露天矿 1500～1000 井下开采 600～350
细碎（二级 破碎）
15～0.5
(2) 圆锥式破碎机(b)
外锥体1是固定的， 内锥体2被安装在偏心轴 套里，由立轴3带动作偏 心回转。物料在两锥体 之间受到压力和弯曲力 的作用而被破碎。适用 于粗、中、细碎硬质物 料或中硬质物料
水泥工艺学课件全
2010年12月
目录
绪论 第一章 水泥基础知识 第一节 基本概念 第二节 硅酸盐水泥的技术指 标 第二章 硅酸盐水泥熟料的组 成 第三节 硅酸盐水泥熟料的化 学成分 第四节 熟料的矿物组成 第五节 熟料的率值 第三章 硅酸盐水泥的生产方 法及工艺 第六节 生产方法分类 第四章 硅酸盐水泥熟料的主 要原料 第七节 原料的种类 第八节 原料的开采和运输
5、道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟料， 0%－10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料,称为道路硅酸盐水泥，（简称道路 水泥）。 6、砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅 酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂 浆的低标号水泥。 7、油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥 熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于 一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。 8、石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要 组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石 灰磨细制成的水泥。
四、硅酸盐水泥
（一）通用硅酸盐水泥 1、 硅酸盐水泥：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，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即 国外通称的波特兰水泥。 2、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%－ 15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝 材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代 号：P.O。 3、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化 高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材 料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。
国家标准中把硅酸盐水泥的标号设置为
325、325R；425、425R；525、525R； 625、625R；725、725R几等。标号是根 据水泥28D抗压强值确定的。
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绪论 第一章 水泥基础知识 第一节 基本概念 第二节 硅酸盐水泥的技术指 标 第二章 硅酸盐水泥熟料的组 成 第三节 硅酸盐水泥熟料的化 学成分 第四节 熟料的矿物组成 第五节 熟料的率值 第三章 硅酸盐水泥的生产方 法及工艺 第六节 生产方法分类 第四章 硅酸盐水泥熟料的主 要原料 第七节 原料的种类 第八节 原料的开采和运输
5、道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟料， 0%－10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料,称为道路硅酸盐水泥，（简称道路 水泥）。 6、砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅 酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂 浆的低标号水泥。 7、油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥 熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于 一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。 8、石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要 组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石 灰磨细制成的水泥。
四、硅酸盐水泥
（一）通用硅酸盐水泥 1、 硅酸盐水泥：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，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即 国外通称的波特兰水泥。 2、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%－ 15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝 材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代 号：P.O。 3、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化 高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材 料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。
国家标准中把硅酸盐水泥的标号设置为
325、325R；425、425R；525、525R； 625、625R；725、725R几等。标号是根 据水泥28D抗压强值确定的。
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• ② t >35 ℃: C3A+6H=C3AH6 • 液相中CaO饱和时: C3A+CH+12H=C4AH13 在碱液中易发生，而碱液中C4AH13在室温下能 稳定存在，其数量迅速增多，就足以阻碍离子的相 对移动，据认为是使浆体产生瞬时凝结的原因。 • ③有石膏时：
• ②晶核形成延缓理论 论
介绍“晶体成核—生长”理
• 诱导期是由于氢氧化钙或C-S-H延缓所致。 • 认为C3S最初不一致溶,主要是Ca2+和OH-溶出, 液相中的C/S比远高于3,使C3S表面变为缺钙的 “富硅层” 。然后，Ca2+吸附到富硅的表面,使 其带上正电荷,形成双电层，因而C3S溶出Ca2+的 速度减慢,导致诱导期的产生。 • 一直到液相中的Ca2+和OH-缓慢增长,达到足够 的过饱和度(饱和度的1.5~2.0倍)，才形成稳定 的Ca(OH) 晶核。
• (一) C3S的早期水化 • 有关诱导期的本质也就是诱导期的开始及结束的原 因，存在着不少看法。 • ①保护膜理论 • 诱导期是由于水化产物形成了保护膜层。当保护膜 破坏时，诱导期就结束。 • 假设C3S在水中是一致溶，最初生成的水化物C3SHn 很快就在C3S周围形成了致密的保护膜层,从而阻碍 了C3S的进一步水化, 使放热变慢,向液相溶出Ca2+的 速率也相应降低，导致诱导期的开始。当第一水化 物转变为较易使离子通过的第二水化物(C/S≈ 0.8~1.5)时，水化重新加速，较多的Ca2+和OH- 进入 液相达到过饱和，并加快放热，诱导期即告结束。
• （三）C3A
• 水化迅速，受溶液中CaO、Al2O3离子浓度 和温度影响很大。 • ①常温下：2C3A+27H=C4AH19+C2AH8
• 在相对湿度<85%时:C4AH19
C4AH13+6H
• C4AH19、C4AH13、C2AH8常温下处于介稳 状态，要转变为C3AH6 • C4AH13+C2AH8=2 C3AH6 +9H 随温度升高而加速
• （三）C3S的后期水化 • 泰勒认为水化过程中存在一个界面区，并逐 渐推向颗粒内部。 • H+通过内部产物进入界面区与C3S作用，界 面区中的Ca2+和Si4+通过内部产物向外迁移 进入Ca(OH)2和外部C-S-H。 • 在界面区内，得到H+，失去Ca2+和Si4+，离 子重新组排，使C3S转化成内部C-S-H。并 逐渐向内推进。 • 由于空间限制及离子浓度的变化，内部C-SH较外部C-S-H密实。
• 二、C2S • 水化过程和C3S极为相似, 但水化速率很慢,为 C3S的1/20左右。
• 2CaO· SiO2+mH2O=xCaO· SiO2· yH2O+(2-x)Ca(OH)2 • 即 C2S+mH=C-S-H+(2-x)CH
• 水化热较低,故较难用放热速率进行β-C2S水 化的研究。 • β-C2S在水化过程中水化产物的成核和长大速 率与C3S相当，但通过水化产物层的扩散速率 低8倍左右，而表面溶解速率则要差几十倍之 多，这表明β-C2S的水化由表面溶解速率所控 制。
• ③关于“晶格缺陷”的理论
• C3S的早期水化反应并不遍及整个表面， 而是在最易与水发生作用的活化点上进行。
• 非均匀分布的水化产物，就不会形成上述 的保护膜层，从而提出晶格缺陷的类别和 数量则是决定诱导期长短的主要因素。
• ④斯卡尔内综合各方观点提出如下见解 • 当与水接触后在C3S表面有晶格缺陷的部位即 活化点上很快发生水解， Ca2+和OH-进入溶液， 就在C3S表面形成一个缺钙的 “富硅层”。接 着, Ca2+吸附到 “富硅层” 表面形成双电层， 从而使C3S溶解受阻而出现诱导期。 • 另一方面，因双电层所形成的ξ电位，使颗粒 在溶液中保持分散状态，一直到ξ电位下降接 近于零时，才会产生凝聚。由于C3S仍在缓慢 水化，待溶液中Ca(OH)2浓度达到一定的过饱 和度时，Ca(OH)2析晶，导致诱导期结束。
• （二）C3S的中期水化 • 在C3S水化的加速期内，伴随着Ca(OH)2及CS-H的形成和长大，液相中Ca(OH)2及C-S-H 的过饱和度降低,，又会相应地使Ca(OH)2及 C-S-H的生长速度逐渐变慢。随着水化产物在 颗粒周围的形成， C3S的水化也受到阻碍。 因而，水化加速过程就逐渐转入减速阶段。 • 最初的产物，大部分生长在颗粒原始周界以外 由水所填充的空间，这部分C-S-H称为“外部 产物” • 后期的生长则在颗粒原始周界以内的区域进行， 这部分C-S-H称为“内部产物”。
记
记 •
C3S的水化速率很快，其水化过程根据水 化放热速率-时间曲线可分为五个阶段： • 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15min以内结束。 • 2.诱导期（静止期）：反应速率极其缓慢，一 般持续1~4 h，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，在达到峰顶时即 告结束。此时终凝已过，开始硬化。
• 与此同时，还会有C-S-H的沉淀析出， 因为硅酸根离子比Ca2+较难迁移，所 以C—S— H的生长仅限于表面， Ca(OH)2的晶体开始可能也在C3S表面 生长，但有些晶体会远离颗粒或在浆 体的充水孔隙中形成。
• ξ电位：吸附 层与扩散层之 间的电位差。 • 当阳离子浓度 进一步增加直 至扩散层中的 阳离子全部压 缩至吸附层内 时ξ电位等于0。
• 4.减速期：反应速率随时间下降的阶段，约 持续12~24 h，水化作用逐渐受扩散速率的 控制。 • 5.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。
• 4、5两期合称为扩散控制期。 • 将诱导前期和诱导期合并称为水化早期， 加速期和减速期为水化中期，而稳定期则 称为水化后期。
• 当生长到相当尺寸，且数量又足够多时， 液相中的Ca2+和OH-就迅速沉析出 Ca(OH)2晶体,促使C3S加快溶解，水化 重又加速。同时, Ca(OH)2还会和硅酸根 离子相结合,因而也可作为C-S-H的晶核。 • 较近的一些研究表明,诱导期更可能是由 于C-S-H的成核和生长受到延缓的缘故。