水泥工艺学
水泥工艺学
水泥工艺学
引言
水泥工艺学是土木工程领域中重要的一门学科，它研究的是水泥的生产、配制、加工以及使用等方面的知识。水泥是建筑工程中常用的材料之一，它在基础设施建设、房屋建筑以及其他建筑工程中起着重要的作用。水泥工艺学的研究对于提高水泥的性能、减少生产成本以及推动建筑工程的发展具有重要的意义。
水泥的生产过程
水泥的生产过程可以分为以下几个主要步骤：
原料准备
原料准备是水泥生产过程中的第一步。常用的水泥原料包括石灰石、粘土、铁
矿石等。这些原料需要经过破碎、混合等处理才能够用于水泥的生产。通过原料的准备，可以保证最终生产的水泥拥有良好的性能。
熟料生产
熟料是水泥生产过程中的关键环节。熟料的生产主要通过石灰石和粘土的混合
烧成而得到。在这个过程中，原料经过高温煅烧，使其内部化学成分发生变化，形成熟料。熟料的性质对于水泥的强度、硬化时间等有着重要的影响。
水泥磨矿
水泥磨矿是水泥生产过程中的最后一步。这个环节主要是将熟料研磨成细粉，
并与适量的矿物掺合料混合，形成最终的水泥产品。水泥磨矿的过程中需要控制研磨时间、研磨介质等参数，以确保最终产品的品质。
水泥的配制和应用
水泥的配制和应用是水泥工艺学中的重要内容。根据不同的工程需求，水泥可
以通过不同的配方来满足各种要求。常见的水泥种类包括普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、复合水泥等。
水泥的应用广泛，涉及到建筑工程的各个方面。在道路建设中，水泥常用于路
面的坚固铺设。在房屋建筑中，水泥常用于混凝土的制作以及墙体的砌筑。此外，水泥还可以用于水利工程、港口码头建设以及隧道工程等。
水泥工艺学的发展趋势
水泥工艺学.ppt
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。
挤压粉磨技术(挤压磨或称辊压机)
混合粉磨系统 管磨机和辊压机 预粉磨系统 辊压机＋球磨机 终粉磨系统 辊压机作为最终粉磨
产量高30%~60%，电耗低 15%~5%，含水2%~3%
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。
2、配制的生料易于粉磨和煅烧； 3、生产过程中易于控制，便于生产操作管理， 尽量简化工艺流程，并结合工厂生产条件、经济、 合理地使用矿山资源。 配料工作 1、选择合理的熟料矿物组成和率值； 2、计算原料配比； 3、通过生产控制，保证配料方案的实现。
§3-2 配料方案的选择
配料方案：既熟料的矿物组成或熟料的三 率值。
水泥工艺学
水泥：加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。胶凝材料：在物理化学的作用下，能从浆体变成坚硬的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。硅酸盐水泥熟料：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。通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、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。技术指标：1不溶物：P1不溶物不超过0.75%，P2不超过1.5%；2氧化镁含量不超过5%；3三氧化硫含量不超过3.5%；4烧失量：P1不大于3.0%，P2不大于3.5%，普通硅酸盐水泥不大于5.0%；5硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；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以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。水泥的三项重要指标：凝结时间、安定性、强度。四种主要氧化物的波动范围一般为：CaO:62-67％；SiO2:20-24％；Al2O3:4-7％；Fe2O3:2.5-6.0％。我国采用石灰饱和系数KH、铝率IM、硅率SM来控制熟料矿物组成。硅酸盐水泥中主要矿物的主要性能：C3S加水调和后，凝结时间正常，水化较快，早期强度高，强度增进率较大。其28 天强度、一年强度是四种矿物中最高的。它的体积干缩性也较小，抗冻性较好。但它的水化热较高，抗水性较差，抗硫酸盐腐蚀能力也较差；C2S与水作用时，水化速度较慢．早期强度较低，但28 天以后强度仍能较快增长，一年后可接近场C3S。它的水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫酸盐浸蚀能力较强；C3A与水结合后，水化迅速，凝结硬化很快，它的早期强度较高，但后期强度增长不多，甚至倒缩。它的水化热高，干缩变形大，抗硫酸盐浸蚀、抗碱性都较差。它的脆性也大，耐磨性差。C4AF水化硬化速度较快，因而早期强度较高，仅次于C3A。与C3A不同的是它的后期强度也较高，类似C2S。它的水化热低，干缩变形小，耐磨，抗冲击，抗硫酸盐浸蚀能力强。熟料矿物组成分析：岩相分析、X射线定量分析。岩相分析基于显微镜下测量单位面积各矿物所占的面积的百分率在乘以相应的矿物的相对密度而得各矿物含量。X射线分析基于熟料矿物特征峰强度与基准矿物特征峰之比求其含量。熟料真实矿物组成与计算值差异的原因：固溶体的影响、冷却条件的影响、碱和其他微成分的影响。石灰饱和系数KH是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S+C2S)所需的氧化钙含量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。KH值介于0.667-1.0之间，通常0.82-0.94。生料易烧性的意义：指生料在规定的温度范围内，通过复杂的物理化学变化，形成熟料的难易程度。影响生料易烧性的因素：1生料的潜在矿物组成，KH、SM高，生料难烧；2原料性质和颗粒组成，原料中石英和方解石含量多，难烧，易烧性差；结晶质粗粒多，易烧性差；3生料中次要氧化物和微量元素；4生料均匀性和生料粉磨细度，生料均匀性好，粉磨细度细，易烧性好；5矿化剂，掺加各种矿化剂，均可改善生料的易烧性6生料的热处理，生料的易烧性差，要求烧成温度高，煅烧时间长7液相，生料煅烧时，液相出现温度低，数量多，液相粘度小，表面张力小，离子迁移速度大，易烧性好，有利于熟料的烧成；8燃煤性质，燃煤热值高、煤灰分少、细度细，煅烧速度快，燃烧温度高，有利于熟料的烧成；9窑内气氛，窑内氧化气氛煅烧，有利于熟料的烧成。
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一、名词解释：
水泥安定性：标志水泥在凝结硬化后是否会因体积膨胀、开裂或弯曲而造成结构破坏。
水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性
胶凝材料。
石灰饱和系数：表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。
硅酸盐水泥：硅酸盐熟料，加0—5%的石灰时或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性
胶凝材料。活性混合材：凡天然或人工制成的矿物质材料，磨细加水后其本身不硬化，但与
石灰混合加水调和成。
硬化：水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并产生一定的机械强度。
均化：通过采用一定的工艺措施达到降低物料的化学成分波动，使物料的化学成分均匀。
最低共熔温度：物料在加热过程中，由两种或两种以上组分开始出现液相的温度。
抗渗性：水泥混凝土抵抗水渗透作用的性能。
水化速度：指在一定时间内水泥发生水化作用的量与完全水化量的比值，以百分率表示。
校正原料：当石灰原料和黏土质原料配料配合所得生料成分不能符合配料方案要求必须根据
所缺少的组分掺加相应的原料，这种以补充某些成分不足的为主的原料
游离氧化钙：配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中会出现没被吸收的以游离状态存在
的氧化钙。凝结：水泥加水拌和到水泥浆失去一部分可塑性，具有初步的结构
急凝：是由于缓凝不够引起，浆体已具有一定的强度，重新搅拌，凝固的浆体不能恢复塑性，
并放热较大。
假凝：是水泥的一种不正常的早期固化或早变硬现象，在水泥用水拌和几分钟内物料显凝结，
重新搅拌能恢复塑性。
水硬性胶凝材料：在加水后，既能在水中硬化，又能在空气中硬花的胶凝材料。
水泥实验相关书籍
水泥实验相关书籍
作为建筑行业重要的材料，水泥在各种工程中都扮演着关键的角色。因此，对于水泥的研究和实验已经成为了建筑学科中的重要分支
之一。在水泥实验中，除了需要有实验设备和实验技能之外，阅读相
关的理论书籍也是十分必要的。下面将介绍几本水泥实验相关的书籍：
1. 《水泥工艺学》作者: 林树森
该书是水泥技术领域的经典著作，对水泥生产的各个环节进行了
全面的介绍和分析，包括水泥成分、混合料计算、水泥制备、熟料烧
成等方面。这本书不仅适合本科、研究生学生学习，也适合水泥工程
师进行参考和研究。
2. 《混凝土实验规范》作者: 中华人民共和国建设部
混凝土是由水泥、骨料、水和掺合料等组成的建筑材料，在水泥
工程中有着重要的地位。该规范对混凝土标准试验方法、试验步骤和
规范要求等方面进行了详细的规定，是混凝土实验中的基础规范。
3. 《水泥实验指南》作者: 刘鸿志、龙永红
该书详细介绍了水泥实验的基本内容和实验方法，包括水泥熟料
物理指标、水泥校准水分的实验方法、水泥标准规范等内容。此外，
该书还涉及水泥与混凝土相关试验的基本原理和方法，适合建筑工程
师和学生进行参考和研究。
总之，还有很多关于水泥实验相关的书籍，这些书籍共同构成了水泥实验知识体系的重要组成部分，对于水泥工程师和学生的实验研究都是必不可少的参考资料。
水泥工艺学
第1 章绪论
1、什么是胶凝材料？什么是水硬性胶凝材料？
答：胶凝材料是指在物理、化学作用下，能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。水硬性胶凝材料是指拌水后既能在空气中硬化，又能在水中硬化的胶凝材料。
2、水泥工业可持续发展的内容有哪些？
答：（1）节约资源
2）节约土地
3）节约能源
4）节约水源
3、我国水泥工业要想实现可持续性，必须向绿色水泥工业的道路发展，主要途径有哪些？
答：（1）大力发展大型新型干法水泥生产技术和设备，加快国内水泥工业结构调整的步伐；
2）坚决淘汰落后的水泥生产工艺技术和设备，关闭严重浪费资源、过度消耗能源和大量污染环境的小型水泥企业；
（3）从国家-十一五I规划开始，使中国水泥企业全部纳入节能型、环保型、资源型的运行轨道;
4）坚持发展绿色水泥工业，水泥生产要进入生态化阶段，并积极参与国际交流、合作和竞争。
第2 章硅酸盐水泥生产技术
1.硅酸盐水泥的技术指标有哪些，为何要作出限定或要求？答：硅酸盐水泥的技术指标有：
）不溶物：为了控制水泥制造过程中熟料煅烧质量及限制某些组分材料的掺量。
）烧失量：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；
）细度（筛余，比表）：控制水泥颗粒有一定级配以保证水泥能够水化更完全及在使用中能具有良好的和易性、不泌水等施工性能
4 ）凝结时间：初凝时间是为了保证水泥使用时，砂浆或混凝土有足够的时间进行搅拌、运输及砌筑；终凝时间是为了使混凝土能较快硬化或脱模等
5 ）安定性：为防止因某些成分的化学反应发生在水泥水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）使建筑物强度明显降低，甚至溃裂
水泥工艺学
水泥工艺学
1、 水泥的定义：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的
粉状水硬性胶凝材料。
2、 水泥石：是一种非均质的多相体系由各种水泥产物和残余构成的固相和空隙中的水及空
气组成，是固液气三相多孔体系。
3、 钙矾石：三硫型水化硫铝酸钙Aft ，是铝酸三钙在在石膏存在且充足，CaO 存在的条件
下形成的
4、 碱集料反应：水泥属碱性物质,一般能够抵抗碱类的侵蚀，但当水泥结构中碱含量较高，而配制混凝土的集料中含有活性物质时，水泥结构经过一定时间后会出现明显的膨胀开裂，甚至剥落溃散等现象，称为碱集料反应。
影响因素：（1）尽量降低水泥中碱含量；（2）采取适当粒径的集料；（3）降低活性集料的含量；（4）根据实际掺加适量活性，SiO 2粉或火山灰、粉煤灰等。
5、 水泥熟料的矿物组成：硅酸三钙：3CaO·SiO 2 (C 3S)硅酸二钙：2CaO·SiO 2 (C 2S) 铝酸三钙： 3CaO·Al 2O 3 (C 3A) 铁铝酸四钙：4CaO· Al 2O 3 ·Fe 2O 3 (C 4AF)
少量： 游离氧化钙f-CaO 、方镁石
含碱矿物
玻璃体
6、 熟料中矿物的水化特性：
1） C3S 凝结时间正常，水化较快，水化反应主要在28d 以内进行，约经一年后水化过
程基本结束。 · 早期强度高，强度的绝对值和增进率较大,居四种矿物之首。其28d 强度可达到一年强度的70%～80%。· 水化热较高；抗水性较差。· 易磨性好，干缩变形小。
2） C2S 水化反应慢，28d 水化20%，凝结硬化慢； ·早期强度低， 28d 后强度较快
水泥工艺学
水泥工艺学
第一章绪论
1、胶凝材料：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具有一定机械强度的物质。
2、气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化的胶凝材料。
3、水硬性胶凝材料：在拌水后既能在空气中又能在水中硬化的胶凝材料。
4、水泥：凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑形浆体，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材料。按其用途和性能将水泥分为通用水泥、专用水泥、特性水泥。
第二章硅酸盐水泥的生产
1、硅酸盐水泥：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。
2、普通硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，少量含量（5%-20%）混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
3、活性混合材料：具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。如粒化高炉矿渣，火山灰质混合材料以及粉煤灰等
4、非活性混合材料：活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰性的混合材料以及砂浆和石灰岩。
5、水泥熟料：由主要含CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3的原料按适当比例磨细成细粉烧至部分熔所得以硅酸钙为主要成分的矿物。
6、硅酸盐水泥分为两类，不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥（P·I）；掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣称为Ⅱ型硅酸盐水泥（P·Ⅱ）。
7、硅酸盐水泥（P）和普通硅酸盐水泥（P·O），粒化矿渣硅酸盐水泥（P·S），火山灰硅酸盐水泥（P·P），粉煤灰硅酸盐水泥（P·F）的品质指标：①不溶物：P·I ≤0.75%，P·Ⅱ≤1.5%；②烧失量：P·I ≤3.0%，P·Ⅱ≤3.5%，P·O≤5.0%；③三氧化硫含量：P·S≤4.0%，其余≤3.5%；④MgO：熟料中MgO≤5.0%；⑤初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于12h；⑥细度：P，P·O其值≥300m2/kg
关于水泥工艺的书
关于水泥工艺的书
以下是一些关于水泥工艺的书籍推荐：
1. 《水泥工艺学》（原书第2版）- 周新文，薛鸣志
这本书是国内权威的水泥工艺教材，详细介绍了水泥工艺的
历史、原理和流程，包括水泥的生产与成分控制、窑炉操作、熟料与煤粉燃烧等内容。
2. 《水泥工业技术（修订版）》- 于子川
该书从水泥工业发展历史、水泥原材料与生产工艺、水泥生
产设备与工艺流程等方面进行了全面介绍，适合对水泥工艺有较全面了解的人阅读。
3. 《水泥与混凝土工程》（第3版）- 孔祥垣，程小群，陈允
信
这本书从水泥和混凝土的基本理论出发，详细讲解了水泥的
生产和应用技术、混凝土的性质与应用、混凝土的设计与施工等内容，适合工程背景的读者。
4. 《水泥工程技术》（第8版）- 杨福家，罗炜
该书介绍了水泥工程技术的基本原理、材料选用、工地施工
等内容，对于从事水泥工程技术研究和实践的工程师和技术人员有很大的参考价值。
这些书籍都是较为权威、详细且全面地介绍了水泥工艺的书籍，适合对水泥工艺感兴趣的读者参考。
水泥工艺学
第一章
硅酸盐水泥的生产
通用水泥生产的主要工艺过程为：生料制备、熟料煅烧、水泥磨制，即“二磨一烧”。
生料制备：包括原料破碎、原料预均化、原料的配合、生料的粉磨和均化等。即原料(石灰石、粘土和少量铁质校正原料)经破碎后按一定比例配合、磨细，并调配成质量均匀的生料称为生料粉磨或生料制备。
熟料煅烧：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水泥熟料。称熟料煅烧。
水泥磨制：将熟料添加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细成水泥，称水泥粉磨。
六、硅酸盐水泥的生产方法(P10)
按生料制备方法的不同，分湿法和干法两种。
1．干法：将原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨制成生料粉，而后喂入干法窑内煅烧成熟料，称为干法生产。
出磨物料水分一般<1%，干法生产一般扬尘多，配料调和困难，但热耗低。随着生产技术的提高，采用预均化、生料均化、先进收尘设备、预热器、分解炉等使得单机生产能力大大提高，热耗大大降低。
半干法：将生料粉加入适量水分制成生料球(12%-16%)，而后喂入立窑或立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称为半干法，亦可归入干法。
立窑生产与回转窑相比投资省、见效快，可就地取材，但在生产水平和产品质量上不足。
六、硅酸盐水泥的生产方法(P10)
按生料制备方法的不同，分湿法和干法两种。
2．湿法：将原料加水磨制成含水分30-40%的料浆，在湿法回转窑内烧制成水泥熟料。优点是制备生料时扬尘少，易于调和均匀，有利于提高熟料质量。缺点是耗用大量能源蒸发多余水分，因而热耗高。
半湿法：将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧，称为半湿法生产，亦可归入湿法，但一般均称为湿磨干烧。
水泥工艺学
当配料不当、生料过粗或煅烧不良时，熟料中就会出现没有被吸收的以游离状态存在的氧化钙，称为游离氧化钙，常写成f-CaO （或fCaO ），也称为游离石灰（Free Lime 或f-CaO ）。 一次f-CaO 形成原因：
A 、配料不当，CaO 配得过高；
B 、生料过粗；
C 、生料成分不均匀；
D 、煅烧不良。 二次f-CaO 形成原因：
主要是由于冷却速度慢，或者由于阳离子置换了A 矿，引起A 矿的分解而析出的。 降低游离氧化钙的工艺措施有哪些？
（1）生料配料时，石灰饱和系数不能过高。（2）保证煤的质量、配比及细度。（3）原料、燃料、预均化，生料进行均化。（4）稳定窑的热工制度。
铝氧率（铁率）对熟料煅烧质量有什么影响？
1. 当IM 大时， C3A 含量高，液相粘度大，离子扩散困难，难烧。
2. 当IM 小时， C4AF 相对增多，液相粘度较小，有利于离子扩散，但粘度过小，烧结范围窄，生产上不易操作与控制。
3. 当IM=0.64时，正好是1mol Al2O3对1mol Fe2O3，此时矿物组成就会发生变化，熟料中无C3A 只有C4AF 。
熟料的率值能表示液相高低的参数是硅率（SM ）。
硅率SM
物理意义：SM 表示熟料中SiO2与Al2O3、Fe2O3之和的重量比，也表示了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例 铝率IM
物理意义：IM 说明熟料中Al2O3、Fe2O3含量的质量比，也表示熟料中矿物中C3A 与C4AF 的比例。
当IM ＞ 0.64时，可推导得到SM 及IM 与矿物组成的关系为：
石灰饱和系数KH
水泥工艺学复习资料
水泥工艺学复习资料
1.kh，sm,im各代表什么？其表达式是什么？
（1） KH：它被称为石灰饱和系数，代表熟料中C3S和C2S的百分比。KH越大，硅酸盐矿物中C3S的比例越高，熟料的强度越好。因此，提高KH有利于提高水泥熟料的质量。然而，如果KH过高，则难以煅烧熟料。因此，有必要提高煅烧温度，延长煅烧时间，否
则会出现f-CaO。同时，窑产量低，热量消耗高，窑衬干燥条件恶化。kh=（cao-
1.65al203-0.35fe203）/
2.8si02。
(2)sm:称为硅率，它表示熟料中sio2的百分含量与al203百分含量之比。sm：
=si02/(al203+fe203).
（3） Im：称为铝比，Im=Al203/Fe203
2.什么是水泥？加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水
它是一种细粉水硬性胶凝材料，中等硬度，能牢固地将砂、石和其他材料粘合在一起。它通常被称为水泥。
3.什么是矿化剂？其作用是什么？
1.它能加速结晶化合物的形成。水泥生料容易燃烧和流动。少量添加剂称为矿化剂。
2.矿化剂可以通过与反应物形成固溶体来激活晶格，从而提高反应能力；或与反应物形成
低共晶，使材料在低温下出现液相，加速扩散，溶解固相；或促进反应物断键，提高反应
速度；它能显著降低熟料烧结过程中的液相温度，降低液相粘度，从而使阿利特的形成温
度降低150~200℃，促进阿利特的形成。
4.什么是凝结时间？
水泥凝结时间是指水泥从开始加水到失去流动性，从塑性状态发展到固态所需的时间，分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从开始加水到水泥初始塑性状态的时间；终凝时
水泥工艺学
凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物称为硅酸盐水泥熟料（简称熟料）。
废品与不合格品
凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合国家标准规定时，均为废品。
凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合国家标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品标号规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。
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
SiO
2, 其次是R
2
O
3
（指Al
2
O
3
、Fe
2
O
3
），是水泥中的非活性组分之一。
I型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%，II型硅酸盐水泥中不溶物不得超
过1.5%。
烧失量
烧失量是指水泥在950～1000℃高温下煅烧失去的质量百分数。
I型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.0%。II型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.5%。普通硅酸盐水泥中烧失量不得大于5.0%。
细度
细度即水泥的粗细程度，通常用比表面积或筛余百分数表示。
水泥细度过粗，不利于水泥活性的发挥；而细度过细时需水量增加，粉磨电耗增加。
硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg，普通水泥80μm方孔筛筛余不得超过10.0%。
凝结时间
水泥凝结时间是水泥从加水开始到失去流动性，从可塑状态发展到固体状态所需要的时间，凝结时间分初凝时间和终凝时间。
初凝时间：水泥从加水开始到标准稠度净浆失去流动性并开始失去塑性的时间；
终凝时间：水泥从加水开始到标准稠度净浆完全失去塑性，开始产生机械强度的时间。
硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝不得迟于6.5h，普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝不得迟于10h。
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◄ 应用：破碎石灰石、白云石、长石、萤石、泥灰岩、石膏等。
(e) 反击wk.baidu.com破碎机 ※ 工作原理
◄ 物料进入破碎机中，在转子回转范围内受到板锤冲 击，
并被高速抛向反击板，再次受到冲击，然后又从反击板 反弹到板锤，继续重复上述过程。 ◄ 由于物料受到板锤的打击和反击板的冲击以及物料之 间的碰撞，物料不断产生裂缝而导致粉碎。
表示物料成分的相对波动情况，S或R越小则成分的均匀性越好。
◄ S值越大，曲线越平坦，测定值 xi的离散程度大，偏离 的距离越 大————混合程度不均匀。
◄ S值越小，曲线越尖锐，测定值 xi的离散程度小，偏离 的距离越 小————混合程度均匀。
x x
※ 均化效果
均化前物料的标准偏差与均化后物料的标准偏差之比。 ——进料和出料标准偏差之比。
连续式堆料
(b) 堆料、取料方式
❖ 人字形堆料——端面取料法； ❖ 波浪形堆料——端面取料法； ❖ 水平层堆料法——端面取料法； ❖ 横向倾斜层堆料法——侧面取料法； ❖ 纵向倾斜层堆料法——底部取料法；
※ “人”字形堆料 法
◄ 优点：堆料的方法和设备简单，
均化效果较高，使用普遍。
◄ 主要缺点：物料颗粒离析比较显著，料堆两侧及底部
另外，零件承受的负载较大。
※ 应用：主要用于中碎和细碎硬矿石和岩石，最适宜于破碎 抗压强度不高于320MPa的各种矿石。
(b) 圆锥破碎机 ※ 工作原理
◄ 在圆锥破碎机的工作过程中，电动机通过传动装
置带动偏心套旋转，动锥在偏心轴套的迫动下做旋 转摆动，动锥靠近静锥的区段即成为破碎腔，物料 受到动锥和静锥的多次挤压和撞击而破碎。
碎，破碎的物料，高速冲向架体内挡板，筛条，与此同时 物料相互撞击，遭到多次破碎，小于筛条之间隙的物料， 从间隙中排出，个别较大的物料，在筛条上再次经锤头的 冲击而破碎，物料被锤头从间隙中挤出。
❖ 单转子锤式破碎机
❖ 双转子锤式破碎机
※ 特点和应用
◄ 优点：生产能力高、粉碎比大、电耗低、机械结构简单、投资费用少。
多用于硬、脆性大块物料的破碎 多用于小块物料或韧性物料的粉碎 多用于脆性物料的破碎
(c) 粉碎比
◄ (平均)尺寸为D的物料，经过粉碎机粉碎后(平均)尺寸
为d，则D/d = i为粉碎比（平均粉碎比）。
即物料破碎前后的粒度之比。
◄ 为了更简便的衡量各种破碎机械的性能指标等，也可
用破碎机的最大进料口宽度与最大出料口宽度之比作为 粉碎比（公称粉碎比）。
生料库的均化，只能减小或解决短时间内的波动，不能解决周 期较长的大波动；
原料预均化堆场的均化作用是在储存原料的同时实现的，既有 利于减少投资费用，又能满足均化的需要。
(b) 均化的意义
✓ 有利于稳定水泥窑的正常热工操作制度，提高产品质量， 维持长期安全运转；
✓ 扩大原料资源； ✓ 尽量利用夹层废石，延长现有矿山的使用年限； ✓ 适应大型水泥企业要求，节约投资、降低成本。
※ 分类
※ 特点和应用
◄ 优点：生产能力大、电耗低、
磨损少、产品粒度均匀。 ◄ 缺点：防堵性能差、噪音大、
粉尘多。
◄ 应用：粉碎碎石灰石、水
泥熟料、石膏、煤等。
※ 各类破碎机机械的对比
2.1.1 概述
2.2 均化
(a) 均化的原因
某些矿山成分波动很大；eg. 生料CaCO3的质量分数不一；
入库生料波动大，仅仅用均化生料的方法来保证生料均齐性， 要耗用更多资金；
◄ 工作原理：动鄂相对定鄂做周期性摆动，使破碎腔内的 物料受到挤压、劈裂和折断作用而破碎。
按动鄂运动方式可分为：
简摆式
复摆式
综合摆动式
1—固定额板；2—动颚悬挂轴；3—可动颚板；4—前（后）推力板；5—偏心轴； 6—连杆；7—连杆液压油缸；8—调整液压油缸
◄ 特点：构造简单、管理维修方便、工作安全可靠、适用范围广。 ◄ 缺点：由于工作是间歇的，存在空行程，增加非生产性功率消耗，
粗碎
悬挂式
※ 分类 按用途分 细碎 按结构分 托轴式
◄ 特点 ◄ 缺点
相比于鄂式破碎机
✓生产能力较大 ✓单位电耗低 ✓工作较平稳 ✓破碎粒度均匀
结构复杂、造价较高、检修困难、机身高，要求厂方及基础 构建费用较高。
※ 应用对象
适用于生产能力较大的工厂中。
(c) 辊式破碎机 ※ 工作原理
◄ 主要采用特殊耐磨齿辊高速旋转对物料进行劈裂破碎。
※ 水平层堆料法
◄ 优点：
可以完全消除颗粒离析作用， 每层内部也比较稳定。
◄ 缺点： 堆料机结构复杂，操作也不简单。 一般用于多种原料混合配料的堆场。
※ 横向倾斜层堆料法
◄ 优点：
设备价格特别便宜。
◄ 缺点： 颗粒离析现象比“人”字形堆料法更严重，大颗粒几乎 全部落到了料堆底部，均化效果不理想。 一般用于对均化要求不高的原材料。
◄ 原料成分波动呈非线性正态分布
✓措施：原料矿山开采时注意搭配。 合理搭配开采时的台段、采区，合理规定各区的采掘量和 运输方式。
◄ 物料的离析作用
✓措施：减小物料颗粒级差； 加强堆料工作； 加强取料工作。
◄ 料堆端部椎体部分所造成的不良影响
✓措施： 尽量减小端锥的影响，研究端堆部分在布料时的特点。
※ 其他堆料方法
✓ 纵向倾斜层堆料法； ✓ 交替倾斜层堆料法； ✓ 三人字形； ✓ 双圆堆形； ✓ 人字形和圆锥形结合的chevcon法。
※ 取料方法
❖ 端面取料： 取料机从料堆的一端，包括圆形料堆的截面端开始，向另一端或整 个环形料堆推进。取料在整个断面上完成。 适用于：人字形、波浪形和水平层的料堆。
生产1t熟料所需比例
1.25
0.25 0.245 0.02
石灰石 粘土 铁质料 燃煤
生产1t水泥所需比例
72%
28%
熟料 混合材料
概述
水泥的生产工艺可以简述为两磨一烧，即原料要经过采掘、 破碎、磨细和混匀制成生料，生料经1450℃的高温烧成熟料， 熟料再经破碎，与石膏或其他混合材一起磨细成为水泥。由于 生料制备有干湿之别，所以将生产方法分为湿法，半干法或半 湿法，干法3种。
1. 水泥生产工艺过程
石 灰
原料
石
、
矿
破碎
渣
包装
包装
粉磨
、
粘
烘干 配料 粉磨 生料库 均化 煅烧 冷却 熟料库 配料
土
煤
煤磨
煤粉
石膏等
2.1 破 碎
2.1.1 基本概念
粉碎：固体物料在外力作用下，克服了内聚力，使固体物料破碎的过程。
(a) 定义、意义
破碎 粉碎
粉磨
粗碎：碎至100mm左右 中碎：碎至30～100mm左右 细碎：碎至3～30mm左右
◄ 堆料机布料不均匀造成的影响
✓措施：规定破碎机喂料制度、增添破碎机的喂料及控制系 统、定期检测预均化堆场进料量等等。
2.2.3 生料的均化
※ 均化方式
机械均化
均化在封闭的 圆库内完成
多库搭配
投资省，操作简便，均化效果差
机械倒库
小厂，立窑厂
间歇式
气力均化
双层式 连续式
均化效果好，投资高 大厂
多料流式
大块物料碎裂成小块
粗磨：碎至0.1mm左右
细磨：磨至0.06～0.1mm左右 小块物料碎裂成细末
超细磨：磨至5m或更小左右
(b) 方法和分类
水泥工业中采用的粉碎方法，主要是靠机械力的作用， 常见的粉碎方法有：
❖ 压碎
力的作用范围大，用于大块物料破碎
❖ 劈碎
多用于脆性物料的破碎
❖ 剪碎 ❖ 磨碎 ❖ 击碎
破碎机：3～100 粉磨机：500～1000
◄ 鉴于破碎机粉碎比较小，需要多台破碎机组合进行破碎
以达到要求，最后破碎产品与原料尺寸之比为总粉碎比。
i总= i1·i2·i3···in
2.1.2 破碎系统
目前，破碎系统不仅向减少破碎级数、简单生产流程，而 且在单一工序中同时进行破碎、烘干等多种作业的方向发展。
※ 圆形预均化堆场
特点：
❖ 原料由皮带机送到堆场中心，由可以 做360o回转的悬臂皮带机进行堆料；
❖ 取料由桥式刮板取料机完成，桥架的 一端架设在料堆外围的圆形轨道上， 可作360o回旋。取出的原料经刮机送 到堆料底部的中心卸料口，由地沟内 的出料皮带机运走。
云南兴建集团
作业方法：
3*120o人字型料堆
无机非金属材料工艺学 水泥工艺
Technology of Inorganic Non-Metallic Materials
水泥生产的原料及消耗
水泥生产主要是石灰石和粘土。 原料中钙质原料主要指石灰石、电石渣等； 硅铝质原料主要指砂岩、页岩、粘土、粉煤灰、煤矸等； 铁质原料主要指铁矿石、铁矿粉、硫酸渣等； 混合生材产1主t熟料要原指料需粉用比煤例灰、粒化高炉矿渣、火山生灰产质1t水材泥所料需等比例。
(c) 均化的评价
样品合格率
评价指标 标准偏差
均化效果
※ 样品合格率
◄ 物料中若干个样品在规定质量标准上下限之内的百分 率，即在一定范围内的合格率。
◄ 在一定范围内能够反映样品的波动情况，但并不 能反映全部样品的波动幅度，举例说明如下：
92.85% 92.03%
※ 标准偏差
S =
1 n 1
n i1
自动化、功能化。
开路流程：从破碎机卸除的物料全部作为产品。 破碎效率低 闭路流程：从破碎机卸除的物料全部作为产品。 破碎效率高
一级破碎系统-举例说明
1
二级破碎系统-举例说明
1 2
2.1.3 破碎设备 (a) 颚式破碎机
◄ 鄂式破碎机的工作部分是两块鄂板，一个是定鄂 (垂直固定在机体前壁上)，另一块是动鄂，位置倾 斜，与定鄂形成上大下小的破碎腔。
集中了大块物料而料堆中上部分多为细粒， 且有端堆。
※ 波浪形堆料法
◄ 优点：
均化效果好，特别是当 物料颗 粒相差较大，或者物料的成分 在粒度大小不同的颗粒中差别 很大的情况下，效果比较显著。
◄ 缺点： 堆料点要在整个堆场宽度范围内移动，堆料机必须能够 横向伸缩或回转，设备价格贵，操作比较复杂， 此法一般仅限于少数物料。
生料均化库的发展
20世纪50年代前,主要靠机械倒库,动力消耗大,均化效 果不好。因生料浆易于搅匀，当时积极发展湿法生产。
50年代初期，间歇式空气搅拌库开始迅速发展； 60年代，双层库（上层搅拌库，下层储存库）出现； 70年代德国缪勒、伊堡、克拉得斯·彼特斯等公司研究
开发了多种连续式均化库，随后伊堡、伯力休斯、史 密斯公司又研发了多料流式均化库。
H S进 S出
S——均化效果，按多少倍来计算； S进——均化前物料标准偏差； S出——均化后物料标准偏差。
H越大，表示均化效果越好
2.2.2 原、燃料的预均化
※ 定义
原燃料在储存、取用过程中，通过采用特殊的堆取料方式及设 施，使原料或燃料化学成分趋于均匀一致的过程。 简言之，所谓原燃料的预均化就是原料或燃料在粉磨之前所进 行的均化。
※ 特点：体积小，破碎比大、噪声低，结构简单，维修方便的优点。
※ 分类
单辊
双辊 按棍子数目分 三辊
四辊
光面棍
按辊面形式分
槽型辊 齿辊
※ 应用对象
适用于硬度不大的脆性或粘性物料的破碎； 通常指的是中硬或松软物料的中、细碎。
(d) 锤式破碎机 ※ 工作原理
◄ 物料进入破碎机中，遭受到高速回转的锤头的冲击而破
※ 原理： “平铺直取”
❖ 堆放时，尽可能地以最多的相互平行，上下重叠的同厚度的 料层构成料堆；
❖ 取料时，按垂直于料层方向的截面对所有料层切取一定厚度 的物料。
(a) 原料预均化堆场的布置形式 ※ 矩形预均化堆场
特点：
❖ 两个料堆，一个堆料，一个取料， 相互交替；
❖ 进料皮带机和出料皮带机分别布置 在堆场两侧，取料机一般堆料之间， 可向两个方向任意取料。
( xi
x )2
算数平均值
S——标准偏差（%） n——试样总数或测量次数，一般不应少于20~30个; xi——物料中某成分的各次测量值，xi~xn——各次测量值的平均值.
注: 标准偏差是一项表示物料成分均匀性的指标， 其值越小，成分越均匀。
波动范围(离散度)
一组测量数据偏离平均值的大小： R S x
❖ 侧面取料： 取料机从料堆的一侧到另一侧沿料堆纵向往返取料。在侧面沿纵长 方向一层层刮去物料。 适用于：横向倾斜层料堆。
❖ 底部取料： 在料堆底部设有缝形仓的巨型均化库，可在底部取料。 适用于：纵向倾斜层或圆锥形堆料。
※ 各式取料机
适用于端面取料
适用于端面取料 适用于侧面取料
(c) 影响均化效果的因素和防治措施
(a) 机械均化系统
多库搭配 均化库骨四个组成，编成两组，交替进料，交替均 化，交替排料。
机械倒库（漏斗均化及多库搭配） 几个库中的生料按一定的比例释放，再回到这几个 库中。
(b) 气力均化系统—间歇式均化库