化工工艺学课件：硅酸盐工业 -
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
熟料粉磨的設備是管磨機，其粉磨系統也有閉流、開流之分。
水泥的生產方法按生料製備方法的不同，可分為幹法，濕法和 半幹法三大類：
9.2 水泥工業
生產方法
(1)幹法。將原料先烘乾後粉磨或在烘乾磨內同時烘乾與粉磨成生 料粉，然後喂入幹法窯內煆燒成熟料，稱為幹法生產。如幹法中空 窯、懸浮預熱器窯和預分解窯均為幹法生產。
熟料礦物組成的選擇，一般應根據水泥的品種和標號、原料和燃料
的品質、生料製備和熟料煆燒工藝進行綜合考慮，以達到優質高產低消
水泥生產可概括為“兩磨一燒”，即生料粉磨、熟料煆燒和 水泥粉磨。原料經破碎後，按一定比例配合，經粉磨設備磨 細，並配合成為成分合適、品質均勻的生料；生料在水泥窯 內煆燒至部分熔融，成為熟料；熟料加入適量石膏和混合材 料，經粉磨設備磨細，即成為水泥。
原料破碎
原料预均
原料配料
生料的粉磨和均化
水泥的粉磨与贮运
9.2 水泥工業
矽酸三鈣是熟料的主要礦物，其含量通常在50%左右，有三種晶 系共七種變型。凝結時間正常，水化較快，強度發展快，早期強度 高，且強度增進率大（28天強度可達到一年強度的70～80%）。但 水化熱高，抗水性差
矽酸二鈣在熟料中含量一般為20%左右。有四種晶型， 鋁酸三鈣遇水反應最快，水化熱最高。其含量決定水泥的凝結速 率和放熱量 鐵鋁酸四鈣，通常含量為5％~15％。遇水反應較快．水化熱較高。 強度較低，但對水泥的抗折強度和耐磨性起重要作用。耐化學侵蝕 好、幹縮性小。
矽率大，則矽酸鹽礦物含量高，熟料品質高，但燒成困難；矽率小，液 相量，易燒性好，但熔劑礦物高，矽酸鹽礦物減少，會降低熟料強度，n 過低時易結大塊。一般矽酸鹽水泥熟料的矽率在1.7～2.7之間。
9.2 水泥工業
鋁率（鐵率、鋁氧率）
表示熟料中氧化鋁和氧化鐵的含量之比，也表示熟料熔劑礦物中C3A 與C4AF的比例。用IM或p表示。
熟料的煅烧
9.2 水泥工業
三個階段： (1)生料製備。 石灰質原料、粘土質原料及少量的校正材料經破碎後按一定的比例配合、 細磨，並經均化調配為成分合適、分佈均勻的生料。選用成分符合要求的 原料，經過破碎、烘乾，然後入磨進行粉磨。在粉磨過程中要嚴格控制原 料的配比，出磨生料要控制碳酸鈣的滴定值、氧化鐵的含量及細度。在立 窯生產過程中，還要對生料的含煤量進行測定。採用的磨機均為管磨，若 為幹法或半幹法生產可採用開流管磨、閉流管磨或烘乾兼粉磨系統。
9.2 水泥工業
控制生產的主要指標
水泥熟料中各氧化物之間的比例關係的係數稱為率值。通常採用矽
率（n）、鋁率（p）和石灰飽和係數（KH）三個率值。
矽率
表示水泥熟料中SiO2與Al2O3、Fe2O3之和的比值，也表示熟料中矽酸鹽礦 物與熔劑礦物的比例，常用n或SM表示。
SM(n)
SiO 2
Al2O3 Fe 2O3
9.2 水泥工業
矽酸鹽水泥熟料礦物組成的計算，是假設熟料平衡冷卻,並生成C3S 、 C2S、C3A和C4AF四種純礦物，其計算結果與熟料真實礦物組成並不完全 一致，有時甚至相差很大。
其原因有： (1)固溶體的影響。 (2)冷卻條件的影響。 (3)堿和其他微量組分的影響
9.2 水泥工業
5. 矽酸鹽水泥熟料礦物的配合
表9- 3 水泥熟料組成成分
主要成分 CaO SiO2
含量 /wt% 62～67 20～24
次要成分 Al2O3 Fe2O3
含量 /wt% 4～7 2.5～6
9.2 水泥工業
矽酸鹽水泥熟料中主要由以下四種礦物組成： ➢矽酸三鈣 3CaO·SiO2，通常簡寫為C3S； ➢矽酸二鈣 2CaO·SiO2，通常簡寫為C2S； ➢鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3，通常簡寫為C3A； ➢鐵鋁酸四鈣 4CaO·Al2O3·Fe2O3，通常簡寫為C4AF。 這四種主要礦物組成決定矽酸鹽水泥的主要性質，在矽酸鹽水泥熟料中， 四種礦物占95%以上，C3S和C2S含量占75%左右，稱為矽酸鹽礦物； C3A和C4AF占22%左右，它們在1250～1280℃時與氧化鎂、堿等熔融 形成液相並促進C3S形成，故稱為熔劑礦物。
有專門用途的 水泥，主要用於 專門建築工程
具有某種特殊 性能的水泥，主 要用於特殊建築 工程
矽酸鹽水泥 鋁酸鹽水泥 硫鋁酸鹽水泥 氟鋁酸鹽水泥 鐵鋁酸鹽水泥等
9.2 水泥工業
9.2.2 矽酸鹽水泥生產技術
1. 矽酸鹽水泥生產概述 凡由矽酸鹽水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細
製成的水硬性膠凝材料稱為矽酸鹽水泥（又稱純矽酸鹽水泥，國外通稱 波特蘭水泥）。
❖ 主要特點：以含矽的物質、碳酸鹽等為原料，在 高溫下經過複雜的物理、化學變化，生成某種矽 酸鹽物質。
❖ 矽酸鹽工業為國民經濟和人民生活的提高做出了 巨大的貢獻，但同時矽酸鹽工業所需的各種原料 一般為不可再生資源，且能耗很大，廢氣、廢物 的排放給環境帶來了嚴重的破壞。
9.1 概述
❖ 發展
傳統的矽酸鹽材料 陶瓷
煆燒是水泥生產的中心環節，也是水泥生產的關鍵
9.2 水泥工業
(3)熟料的粉磨階段。在燃燒出來的熟料中加入一定比例的石膏(緩凝作 用)，磨細制得具有水硬性膠凝材料的過程。
為了滿足不同工程對水泥性能的要求，在熟料粉磨過程中，按規定加 入一定量的混合材料，製成不同品種的水泥。但需注意加入的混合材料的 種類及多少必須符合國家規定，否則生產出的水泥就是不合格品。
9.2 水泥工業
❖ 矽酸鹽水泥技術指標：
➢ 不溶物：指水泥經酸和堿處理，不能被溶解的殘留物。 ➢ 燒失量：指水泥在950~1000 高溫下煆燒失去的品質百分
數。 ➢ 細度：水泥的粗細程度，通常用比表面積或篩餘百分數表
示。 ➢ 凝結時間：指水泥從加水開始到失去流動性，從可塑狀態
發展到固體狀態所需要的時間。凝結時間分初凝時間和終 凝時間。 ➢ 安定性：水泥漿硬化後體積變化的均勻性。 ➢ 氧化鎂含量、三氧化硫含量 ➢ 強度
KH CaO (1.65Al2O3 0.35Fe2O3 0.7SO3) 2.8SiO2
實際生產
KH CaO f - CaO (1.65Al 2O3 0.35Fe 2O3 0.7SO3百度文库 2.8(SiO 2 f - SO2 )
一般工廠應用
KH CaO 1.65Al 2O3 0.35Fe 2O3 2.8SiO 2
濕法粉磨電耗較低，生 回轉窯熱耗降低了 料易於均化，成分均勻， 50%以上。 熟料品質較高，且輸送 方便，揚塵少
爐篦子加熱機的結構
需要有複雜的攪拌系統。
水分蒸發需要吸收潛熱， 和操作較複雜，物料
熱耗較高。
受熱不均勻，熟料的
品質較差
水泥生產方法按熟料煆燒的設備可分為立 窯和回轉窯兩大類。
窯筒體立置不轉動的窯稱為立窯
17世紀矽酸鹽玻璃
無機非金屬材料
以某些元素的氧化物、碳化物、 氮化物、鹵素化合物、硼化物以 及矽酸鹽，鋁酸鹽、磷酸鹽、硼 酸鹽等物質組成的材料。
19世紀矽酸鹽水泥
高熔點、高硬度 耐腐蝕、耐磨損 高強度和良好的抗氧化性 寬廣的導電性、導熱性、透光性 良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性
9.2 水泥工業
9.2.1水泥的定義與分類
表9- 2 矽酸鹽水泥強度等級與技術指標
抗壓強度/MPa
抗折強度/MPa
3d
28d
3d
28d
17.0
42.5
3.5
6.5
22.0
42.5
4.0
6.5
23.0
52.5
4.0
7.0
27.0
52.5
5.0
7.0
28.0
62.5
5.0
8. 0
32.0
62.5
5.5
8. 0
9.2 水泥工業
3. 矽酸鹽水泥的生產工藝及方法
普通立窯
機械化立窯
人工加料和人工卸料 機械加料，人工卸料
機械加料和機械卸料
圖9-2 水泥生產中的立窯
9.2 水泥工業
4. 矽酸鹽水泥熟料的組成 矽酸鹽水泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四種氧化物組成， 含量占95%以上，此外還有少量其他氧化物。四種主要氧化物含量的波 動範圍見表9-3。
9.2 水泥工業
水泥強度是水泥技術要求中最基本的性能指標，直接反映了水泥的品質 水準和實用價值。水泥強度隨時間逐漸增大。到28d時強度已大部分發 揮出來，以後強度增加緩慢。水泥的強度等級是按規定齡期的抗壓強度 和抗折強度來劃分的。
強度等級
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R
9.2 水泥工業
KH＝1時，熟料中矽酸鹽礦物全部為C3S KH＝2/3＝0.667時，矽酸鹽礦物全部為C2S
KH值介於0.667～1之間
❖ KH高，C3S含量多，有利於提高水泥品質，但煆燒困難， 熱耗高，易產生f-CaO。
❖ KH低則C2S高，易燒性好，水化熱低，但水泥凝結硬化慢， 早期強度低。
❖ 為保證熟料品質，同時不出現過量f-CaO，KH值通常控制 在0.82～0.94之間。
9.2 水泥工業
(2)熟料的煆燒。將生料在水泥工業窯內煆燒至部分熔融，經冷卻 後得到以矽酸鈣為主要成分的熟料的過程。
生料經過高溫煆燒，碳酸鈣的分解、固相反應、固液相反應等複 雜的物理化學變化，生成以矽酸鈣為主要成分的熟料。
設備主要有立窯和回轉窯兩大類，立窯適用於生產規模較小的工 廠，大、中型廠宜採用回轉窯。
(2)濕法。將原料加水粉磨成生料漿後喂入濕法回轉窯煆燒成熟料， 稱為濕法生產。
(3)半幹法。將生料粉加入適量水分製成生料球，喂入立窯或立波 爾窯內煆燒成熟料的生產方法為半幹法生產。另外，將濕法制備的 生料漿脫水後入窯煆燒，稱為濕磨幹燒，也屬半幹法生產。
9.2 水泥工業
特點對比 幹法
濕法
半幹法
窯短產量高，節約電能， 可以充分利用窯尾排出 的熱量。
矽酸鹽水泥分： ➢ 沒有摻入混合材料的稱I型矽酸鹽水泥，代號為P·I。 ➢ 在矽酸鹽水泥熟料粉磨時摻入不超過水泥品質5%石灰石或粒化高爐礦
渣混合材料的稱II型矽酸鹽水泥，代號為P·II。
9.2 水泥工業
熟料：凡以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以矽酸鈣為 主要成分的產物稱為矽酸鹽水泥熟料（簡稱熟料）。
2. 矽酸鹽水泥生產技術要求 ❖ 技術要求即品質指標，是衡量水泥品質及保證水泥品質的
重要依據。 ❖ 水泥品質可以通過化學指標和物理指標加以控制和評定。
控制水泥中有害成分不超 過一定限量，若超過了最 大允許限量，即意味著對 水泥性能和品質可能產生 有害的或潛在有害的影響。
保證水泥具有一定的物理 性能，滿足水泥使用要求， 保證工程品質。
矽酸鹽工業
矽酸鹽工業
【教學目標】 學習矽酸鹽工業中的水泥、玻璃的性能和生產工 藝以及所產生的三廢治理與利用，瞭解無機非金 屬材料的性能、製備原理和應用，掌握工藝流程 中的共性和特點。
矽酸鹽工業
9.1 概述 9.2 水泥工業 9.3 玻璃工業 9.4 矽酸鹽工業中三廢治理及綜合利用
9.1 概述
❖ 以含矽物質為原料，經加工制得矽酸鹽產品的工 業稱為矽酸鹽工業。
按用途 和性能
按組成
9.2 水泥工業
表9—1 水泥的分類
通用水泥
矽酸鹽水泥 普通矽酸鹽水泥 礦渣矽酸鹽水泥 火山灰質矽酸鹽水泥 粉煤灰矽酸鹽水泥 複合矽酸鹽水泥等
專用水泥
油井水泥 砌築水泥
特性水泥
快硬矽酸鹽水泥 低熱礦渣矽酸鹽水泥 抗硫酸鹽矽酸鹽水泥 膨脹硫鋁酸鹽水泥
一般用途的水 泥，主要用於一 般民用建築工程
水泥：指細磨成粉末狀，加入一定量水攪拌後成為塑性漿體， 既能在水中硬化，又能在空氣中硬化，並能將砂、石等顆粒或 纖維材料牢固地膠結在一起，具有一定強度的水硬性的無機膠 凝材料。
【特別提示】 膠凝材料是指在建築工程中能將散粒材料（如砂、石）或塊狀 材料（如磚、瓷磚等）膠結成一個整體的材料。水硬性膠凝材料 是指不僅能在空氣中硬化，而且在水中能更好地硬化的材料。
IM(p) Al2O3 / Fe2O3
p值的大小，一方面關係到熟料水化速率的快慢，同時又關係到熟 料液相的粘度，從而影響熟料煆燒的難易。
9.2 水泥工業
石灰飽和係數
表示熟料中全部氧化矽生成矽酸鈣所需的氧化鈣含量與氧化矽生成矽 酸三鈣所需氧化鈣最大含量的比值，也即表示熟料中氧化矽被氧化鈣 飽和形成矽酸三鈣的程度。
由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按適當比例磨成細粉 燒至部分熔融所得以矽酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質。其中 矽酸鈣礦物不小於66%，氧化鈣和氧化矽品質比不小於2.0。
水泥熟料是各種矽酸鹽水泥的主要組分材料，其品質的 好壞直接影響到水泥產品的性能與品質的優劣。
9.2 水泥工業
水泥的生產方法按生料製備方法的不同，可分為幹法，濕法和 半幹法三大類：
9.2 水泥工業
生產方法
(1)幹法。將原料先烘乾後粉磨或在烘乾磨內同時烘乾與粉磨成生 料粉，然後喂入幹法窯內煆燒成熟料，稱為幹法生產。如幹法中空 窯、懸浮預熱器窯和預分解窯均為幹法生產。
熟料礦物組成的選擇，一般應根據水泥的品種和標號、原料和燃料
的品質、生料製備和熟料煆燒工藝進行綜合考慮，以達到優質高產低消
水泥生產可概括為“兩磨一燒”，即生料粉磨、熟料煆燒和 水泥粉磨。原料經破碎後，按一定比例配合，經粉磨設備磨 細，並配合成為成分合適、品質均勻的生料；生料在水泥窯 內煆燒至部分熔融，成為熟料；熟料加入適量石膏和混合材 料，經粉磨設備磨細，即成為水泥。
原料破碎
原料预均
原料配料
生料的粉磨和均化
水泥的粉磨与贮运
9.2 水泥工業
矽酸三鈣是熟料的主要礦物，其含量通常在50%左右，有三種晶 系共七種變型。凝結時間正常，水化較快，強度發展快，早期強度 高，且強度增進率大（28天強度可達到一年強度的70～80%）。但 水化熱高，抗水性差
矽酸二鈣在熟料中含量一般為20%左右。有四種晶型， 鋁酸三鈣遇水反應最快，水化熱最高。其含量決定水泥的凝結速 率和放熱量 鐵鋁酸四鈣，通常含量為5％~15％。遇水反應較快．水化熱較高。 強度較低，但對水泥的抗折強度和耐磨性起重要作用。耐化學侵蝕 好、幹縮性小。
矽率大，則矽酸鹽礦物含量高，熟料品質高，但燒成困難；矽率小，液 相量，易燒性好，但熔劑礦物高，矽酸鹽礦物減少，會降低熟料強度，n 過低時易結大塊。一般矽酸鹽水泥熟料的矽率在1.7～2.7之間。
9.2 水泥工業
鋁率（鐵率、鋁氧率）
表示熟料中氧化鋁和氧化鐵的含量之比，也表示熟料熔劑礦物中C3A 與C4AF的比例。用IM或p表示。
熟料的煅烧
9.2 水泥工業
三個階段： (1)生料製備。 石灰質原料、粘土質原料及少量的校正材料經破碎後按一定的比例配合、 細磨，並經均化調配為成分合適、分佈均勻的生料。選用成分符合要求的 原料，經過破碎、烘乾，然後入磨進行粉磨。在粉磨過程中要嚴格控制原 料的配比，出磨生料要控制碳酸鈣的滴定值、氧化鐵的含量及細度。在立 窯生產過程中，還要對生料的含煤量進行測定。採用的磨機均為管磨，若 為幹法或半幹法生產可採用開流管磨、閉流管磨或烘乾兼粉磨系統。
9.2 水泥工業
控制生產的主要指標
水泥熟料中各氧化物之間的比例關係的係數稱為率值。通常採用矽
率（n）、鋁率（p）和石灰飽和係數（KH）三個率值。
矽率
表示水泥熟料中SiO2與Al2O3、Fe2O3之和的比值，也表示熟料中矽酸鹽礦 物與熔劑礦物的比例，常用n或SM表示。
SM(n)
SiO 2
Al2O3 Fe 2O3
9.2 水泥工業
矽酸鹽水泥熟料礦物組成的計算，是假設熟料平衡冷卻,並生成C3S 、 C2S、C3A和C4AF四種純礦物，其計算結果與熟料真實礦物組成並不完全 一致，有時甚至相差很大。
其原因有： (1)固溶體的影響。 (2)冷卻條件的影響。 (3)堿和其他微量組分的影響
9.2 水泥工業
5. 矽酸鹽水泥熟料礦物的配合
表9- 3 水泥熟料組成成分
主要成分 CaO SiO2
含量 /wt% 62～67 20～24
次要成分 Al2O3 Fe2O3
含量 /wt% 4～7 2.5～6
9.2 水泥工業
矽酸鹽水泥熟料中主要由以下四種礦物組成： ➢矽酸三鈣 3CaO·SiO2，通常簡寫為C3S； ➢矽酸二鈣 2CaO·SiO2，通常簡寫為C2S； ➢鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3，通常簡寫為C3A； ➢鐵鋁酸四鈣 4CaO·Al2O3·Fe2O3，通常簡寫為C4AF。 這四種主要礦物組成決定矽酸鹽水泥的主要性質，在矽酸鹽水泥熟料中， 四種礦物占95%以上，C3S和C2S含量占75%左右，稱為矽酸鹽礦物； C3A和C4AF占22%左右，它們在1250～1280℃時與氧化鎂、堿等熔融 形成液相並促進C3S形成，故稱為熔劑礦物。
有專門用途的 水泥，主要用於 專門建築工程
具有某種特殊 性能的水泥，主 要用於特殊建築 工程
矽酸鹽水泥 鋁酸鹽水泥 硫鋁酸鹽水泥 氟鋁酸鹽水泥 鐵鋁酸鹽水泥等
9.2 水泥工業
9.2.2 矽酸鹽水泥生產技術
1. 矽酸鹽水泥生產概述 凡由矽酸鹽水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細
製成的水硬性膠凝材料稱為矽酸鹽水泥（又稱純矽酸鹽水泥，國外通稱 波特蘭水泥）。
❖ 主要特點：以含矽的物質、碳酸鹽等為原料，在 高溫下經過複雜的物理、化學變化，生成某種矽 酸鹽物質。
❖ 矽酸鹽工業為國民經濟和人民生活的提高做出了 巨大的貢獻，但同時矽酸鹽工業所需的各種原料 一般為不可再生資源，且能耗很大，廢氣、廢物 的排放給環境帶來了嚴重的破壞。
9.1 概述
❖ 發展
傳統的矽酸鹽材料 陶瓷
煆燒是水泥生產的中心環節，也是水泥生產的關鍵
9.2 水泥工業
(3)熟料的粉磨階段。在燃燒出來的熟料中加入一定比例的石膏(緩凝作 用)，磨細制得具有水硬性膠凝材料的過程。
為了滿足不同工程對水泥性能的要求，在熟料粉磨過程中，按規定加 入一定量的混合材料，製成不同品種的水泥。但需注意加入的混合材料的 種類及多少必須符合國家規定，否則生產出的水泥就是不合格品。
9.2 水泥工業
❖ 矽酸鹽水泥技術指標：
➢ 不溶物：指水泥經酸和堿處理，不能被溶解的殘留物。 ➢ 燒失量：指水泥在950~1000 高溫下煆燒失去的品質百分
數。 ➢ 細度：水泥的粗細程度，通常用比表面積或篩餘百分數表
示。 ➢ 凝結時間：指水泥從加水開始到失去流動性，從可塑狀態
發展到固體狀態所需要的時間。凝結時間分初凝時間和終 凝時間。 ➢ 安定性：水泥漿硬化後體積變化的均勻性。 ➢ 氧化鎂含量、三氧化硫含量 ➢ 強度
KH CaO (1.65Al2O3 0.35Fe2O3 0.7SO3) 2.8SiO2
實際生產
KH CaO f - CaO (1.65Al 2O3 0.35Fe 2O3 0.7SO3百度文库 2.8(SiO 2 f - SO2 )
一般工廠應用
KH CaO 1.65Al 2O3 0.35Fe 2O3 2.8SiO 2
濕法粉磨電耗較低，生 回轉窯熱耗降低了 料易於均化，成分均勻， 50%以上。 熟料品質較高，且輸送 方便，揚塵少
爐篦子加熱機的結構
需要有複雜的攪拌系統。
水分蒸發需要吸收潛熱， 和操作較複雜，物料
熱耗較高。
受熱不均勻，熟料的
品質較差
水泥生產方法按熟料煆燒的設備可分為立 窯和回轉窯兩大類。
窯筒體立置不轉動的窯稱為立窯
17世紀矽酸鹽玻璃
無機非金屬材料
以某些元素的氧化物、碳化物、 氮化物、鹵素化合物、硼化物以 及矽酸鹽，鋁酸鹽、磷酸鹽、硼 酸鹽等物質組成的材料。
19世紀矽酸鹽水泥
高熔點、高硬度 耐腐蝕、耐磨損 高強度和良好的抗氧化性 寬廣的導電性、導熱性、透光性 良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性
9.2 水泥工業
9.2.1水泥的定義與分類
表9- 2 矽酸鹽水泥強度等級與技術指標
抗壓強度/MPa
抗折強度/MPa
3d
28d
3d
28d
17.0
42.5
3.5
6.5
22.0
42.5
4.0
6.5
23.0
52.5
4.0
7.0
27.0
52.5
5.0
7.0
28.0
62.5
5.0
8. 0
32.0
62.5
5.5
8. 0
9.2 水泥工業
3. 矽酸鹽水泥的生產工藝及方法
普通立窯
機械化立窯
人工加料和人工卸料 機械加料，人工卸料
機械加料和機械卸料
圖9-2 水泥生產中的立窯
9.2 水泥工業
4. 矽酸鹽水泥熟料的組成 矽酸鹽水泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四種氧化物組成， 含量占95%以上，此外還有少量其他氧化物。四種主要氧化物含量的波 動範圍見表9-3。
9.2 水泥工業
水泥強度是水泥技術要求中最基本的性能指標，直接反映了水泥的品質 水準和實用價值。水泥強度隨時間逐漸增大。到28d時強度已大部分發 揮出來，以後強度增加緩慢。水泥的強度等級是按規定齡期的抗壓強度 和抗折強度來劃分的。
強度等級
42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R
9.2 水泥工業
KH＝1時，熟料中矽酸鹽礦物全部為C3S KH＝2/3＝0.667時，矽酸鹽礦物全部為C2S
KH值介於0.667～1之間
❖ KH高，C3S含量多，有利於提高水泥品質，但煆燒困難， 熱耗高，易產生f-CaO。
❖ KH低則C2S高，易燒性好，水化熱低，但水泥凝結硬化慢， 早期強度低。
❖ 為保證熟料品質，同時不出現過量f-CaO，KH值通常控制 在0.82～0.94之間。
9.2 水泥工業
(2)熟料的煆燒。將生料在水泥工業窯內煆燒至部分熔融，經冷卻 後得到以矽酸鈣為主要成分的熟料的過程。
生料經過高溫煆燒，碳酸鈣的分解、固相反應、固液相反應等複 雜的物理化學變化，生成以矽酸鈣為主要成分的熟料。
設備主要有立窯和回轉窯兩大類，立窯適用於生產規模較小的工 廠，大、中型廠宜採用回轉窯。
(2)濕法。將原料加水粉磨成生料漿後喂入濕法回轉窯煆燒成熟料， 稱為濕法生產。
(3)半幹法。將生料粉加入適量水分製成生料球，喂入立窯或立波 爾窯內煆燒成熟料的生產方法為半幹法生產。另外，將濕法制備的 生料漿脫水後入窯煆燒，稱為濕磨幹燒，也屬半幹法生產。
9.2 水泥工業
特點對比 幹法
濕法
半幹法
窯短產量高，節約電能， 可以充分利用窯尾排出 的熱量。
矽酸鹽水泥分： ➢ 沒有摻入混合材料的稱I型矽酸鹽水泥，代號為P·I。 ➢ 在矽酸鹽水泥熟料粉磨時摻入不超過水泥品質5%石灰石或粒化高爐礦
渣混合材料的稱II型矽酸鹽水泥，代號為P·II。
9.2 水泥工業
熟料：凡以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以矽酸鈣為 主要成分的產物稱為矽酸鹽水泥熟料（簡稱熟料）。
2. 矽酸鹽水泥生產技術要求 ❖ 技術要求即品質指標，是衡量水泥品質及保證水泥品質的
重要依據。 ❖ 水泥品質可以通過化學指標和物理指標加以控制和評定。
控制水泥中有害成分不超 過一定限量，若超過了最 大允許限量，即意味著對 水泥性能和品質可能產生 有害的或潛在有害的影響。
保證水泥具有一定的物理 性能，滿足水泥使用要求， 保證工程品質。
矽酸鹽工業
矽酸鹽工業
【教學目標】 學習矽酸鹽工業中的水泥、玻璃的性能和生產工 藝以及所產生的三廢治理與利用，瞭解無機非金 屬材料的性能、製備原理和應用，掌握工藝流程 中的共性和特點。
矽酸鹽工業
9.1 概述 9.2 水泥工業 9.3 玻璃工業 9.4 矽酸鹽工業中三廢治理及綜合利用
9.1 概述
❖ 以含矽物質為原料，經加工制得矽酸鹽產品的工 業稱為矽酸鹽工業。
按用途 和性能
按組成
9.2 水泥工業
表9—1 水泥的分類
通用水泥
矽酸鹽水泥 普通矽酸鹽水泥 礦渣矽酸鹽水泥 火山灰質矽酸鹽水泥 粉煤灰矽酸鹽水泥 複合矽酸鹽水泥等
專用水泥
油井水泥 砌築水泥
特性水泥
快硬矽酸鹽水泥 低熱礦渣矽酸鹽水泥 抗硫酸鹽矽酸鹽水泥 膨脹硫鋁酸鹽水泥
一般用途的水 泥，主要用於一 般民用建築工程
水泥：指細磨成粉末狀，加入一定量水攪拌後成為塑性漿體， 既能在水中硬化，又能在空氣中硬化，並能將砂、石等顆粒或 纖維材料牢固地膠結在一起，具有一定強度的水硬性的無機膠 凝材料。
【特別提示】 膠凝材料是指在建築工程中能將散粒材料（如砂、石）或塊狀 材料（如磚、瓷磚等）膠結成一個整體的材料。水硬性膠凝材料 是指不僅能在空氣中硬化，而且在水中能更好地硬化的材料。
IM(p) Al2O3 / Fe2O3
p值的大小，一方面關係到熟料水化速率的快慢，同時又關係到熟 料液相的粘度，從而影響熟料煆燒的難易。
9.2 水泥工業
石灰飽和係數
表示熟料中全部氧化矽生成矽酸鈣所需的氧化鈣含量與氧化矽生成矽 酸三鈣所需氧化鈣最大含量的比值，也即表示熟料中氧化矽被氧化鈣 飽和形成矽酸三鈣的程度。
由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按適當比例磨成細粉 燒至部分熔融所得以矽酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質。其中 矽酸鈣礦物不小於66%，氧化鈣和氧化矽品質比不小於2.0。
水泥熟料是各種矽酸鹽水泥的主要組分材料，其品質的 好壞直接影響到水泥產品的性能與品質的優劣。
9.2 水泥工業