硅酸盐工艺学(水泥)(谷风技术)
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相图理论：CaO-SiO2-Al2O3系统
业内相关
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§3 水泥生产的工艺过程简述
3.1 工艺流程（两磨一烧）
混合
磨细
煅烧
磨细
原料
生料
熟料
水泥
石膏
——生料制备、熟料煅烧、水泥制成
业内相关
16
3.2 工艺方法
1、生料制备
种类：干法、半干法、湿法、半湿法
工艺方法：干燥、机械（破碎、粉磨、均化）、脱水
2、熟料煅烧
工艺方法：燃流技术、冷却技术
种类：①立窑、旋窑 ②干法、半干法、湿法、半湿法
干法：普通旋窑、悬浮预热器窑、窑外分解窑
3、水泥制成
工艺方法：机械粉磨、包装
种类：各类磨机（球磨机、业内雷相关蒙磨、立磨）
17
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20
第二章 硅酸盐水泥熟料组成、原料 和配料计算
业内相关
22
§2 硅酸盐水泥的原料
水泥原料的基本要求 （1）价格合理，有稳定的数量和质量保证。 （2）化学成分容易满足配料要求，所含杂质对水泥性能不产
生有害影响。 （3）具有良好的工艺性能：
粉磨工艺——易磨性 燃流技术——易烧性、反应活性 （4）有效降低能耗和环境污染。
业内相关
23
2.1 钙质原料
传热、传质、结晶、生长
业内相关
13
基本要点：
（1）温度是反应的主要推动力。
——需要一定温度
（2）生成液相时，有利于反应物的扩散。
——需要有液相生成
（3）非晶态、新生态原料具有高的反应活性。
——原料应合理选择
（4）反应物细而均匀有利于反应的进行。
——原料应磨细，混合均匀
业内相关
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2.3 原料配料的理论基础
熟料矿物及其特性
矿物名称 水化速度 水化热 强度
C3S C2S C3A C4AF
快 慢 最快 快
大 小 最大 中
高
早低后 高
早高后 低
早低后 中
干燥收 缩 中 小
大
小
耐腐蚀 中 稍大 小 大
含量% 37~60 15~37 7~15 10~18
C3A、C4AF的作用：
——称为熔剂矿物，生成液相，利于烧成
1.3 水泥的分类
1、按矿物组成分类 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、 铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥
2、按用途分类 通用水泥：常用硅酸盐水泥（六大品种） 特性水泥：低热水泥、耐酸水泥、膨胀水泥、
防辐射水泥、白水泥 专用水泥：油井水泥、大坝水泥、道路水泥、
水工水泥、
业内相关
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§2 水泥生产的理论基础
无机非金属材料生产的常见工艺方法
烧结、熔制、燃流、粉碎等
2 学习目的
掌握典型无机非金属材料的制备工艺
建立开发、研究、生产新型无机非金属材料的工艺
基础
业内相关
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四、本课程性质和学习方法
1 课程性质
无机非金属材料专业的重要专业课程
2 学习方法
理论联系实际——注意相同工艺在生产不同产品时的应用 注重与其他课程的相关性、交叉性
2.1 依据目标矿物选择原材料 硅酸盐水泥：
钙质原料
硅质原料 铁质原料
C3S、C2S、C3A、C4AF
含铝原料
铝酸盐水泥：
钙质原料 含铝原料
CA、CA2、C12A7、
业内相关
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2.2 原料反应的理论基础
1、反应的热力学基础 热力学第一定律：G。 f (T )
2、反应机理和动力学基础
固相反应 烧结过程
§1 硅酸盐水泥熟料组成
矿物组成
化学组成
C3S：37~60%（阿利特） CaO：62~67%
C2S：15~37%（贝利特） SiO2：20~24%
C3A：7~15%
Al2O3：4~7%
C4AF：10~18%（才利特） Fe2O：2.5~6.0%
玻璃体、游离CaO、MgO（有害）
——1、如何选取原料
2、如何获得业内一相关定矿物组成的熟料 21
业内相关
3
二、无机非金属材料工艺分类
1 按无机非金属材料种类分类
水泥工艺、混凝土制品工艺、蒸压材料工艺、 陶瓷工艺、砖瓦烧结工艺、玻璃工艺、耐火材料工 艺、其他化学建材工艺
2 按典型工艺分类
浇注工艺——混凝土制品 原料、配料以某种稠度浆体形态，按一定模具形成所
需形状，得到硬化合成材料的一种制造过程。
业内相关
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烧结工艺——陶瓷、耐火材料、砖瓦制品
以粘土为主要原料，经配料、成型、烧结等操作得到制品的 工艺。
熔制工艺——玻璃、电熔耐火材料
将原料熔融，经成型、冷却、固化得到制品的工艺。
机械化学工艺——原料粉碎、纳米材料
固体物质通过施加各种形式的机械能量后诱发产生物理和化 学性质的变化，得到最终产品的工艺。
运用材料表面和界面理论，采用研磨与抛光、镀膜、 着色、涂装、气相沉淀、表面强化等方法制备具有一定材 料表面性能产品的工艺。
自蔓延合成工艺——各种新材料 化学合成工艺 复配合成工艺——干粉砂浆、复合矿物外加剂
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三、本课程的学习内容和学习目的
1 学习内容
典型无机非金属材料的制备工艺
水泥工艺、陶瓷工艺、玻璃工艺
《胶凝材料学》——一般基础知识
《土木工程材料》——应用基础知识
《材料科学基础》——理论基础
《混凝土学》——浇注工艺
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8Baidu Nhomakorabea
第一篇 水泥工艺学
第一章 水泥的基础理论知识
§1 水泥的概念、组成和分类
1.1 水泥的概念 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，可将砂石等散粒或纤维材料牢固胶 结在一起的水硬性胶凝材料。
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1.2 水泥的组成
化学组成： CaO（C）、SiO2（S）、Al2O3（A）、Fe2O3（F）
矿物组成：
硅酸盐——C3S、C2S、C3A、C4AF
铝酸盐——CA、CA2、C12A7
铁铝酸盐——
、 C2S、 C6AF2
硫铝酸盐——
、C2S
氟铝酸盐——C11A7·CaF2、C2S
业内相关
10
燃流技术——水泥、陶粒
按设计目的配制的粉状或颗粒状混合物与燃烧产生的高温热气
流之间在相对运动过程中进行热量交换，形成预期产物的工艺。
业内相关
5
溶胶-凝胶法工艺——微细粉、纳米材料、精细陶瓷
无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经 热处理得到氧化物或其他化合物固体的方法。
表面加工工艺——各种新材料
无机非金属材料 工艺学
业内相关
1
绪论
一、无机非金属材料与无机非金属材料工艺学
1 无机非金属材料
胶凝材料
烧土制品(砖、瓦)
陶瓷
玻璃
混凝土及制品
耐火材料
化学建材
天然石材
业内相关
2
2 无机非金属材料工艺学
有关无机非金属材料产品或中间体的生产原 理、工艺路线（原料选择、原料处理、配料、生 产设备、生产工序）以及工艺参数控制等基础知 识的学科。
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§3 水泥生产的工艺过程简述
3.1 工艺流程（两磨一烧）
混合
磨细
煅烧
磨细
原料
生料
熟料
水泥
石膏
——生料制备、熟料煅烧、水泥制成
业内相关
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3.2 工艺方法
1、生料制备
种类：干法、半干法、湿法、半湿法
工艺方法：干燥、机械（破碎、粉磨、均化）、脱水
2、熟料煅烧
工艺方法：燃流技术、冷却技术
种类：①立窑、旋窑 ②干法、半干法、湿法、半湿法
干法：普通旋窑、悬浮预热器窑、窑外分解窑
3、水泥制成
工艺方法：机械粉磨、包装
种类：各类磨机（球磨机、业内雷相关蒙磨、立磨）
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20
第二章 硅酸盐水泥熟料组成、原料 和配料计算
业内相关
22
§2 硅酸盐水泥的原料
水泥原料的基本要求 （1）价格合理，有稳定的数量和质量保证。 （2）化学成分容易满足配料要求，所含杂质对水泥性能不产
生有害影响。 （3）具有良好的工艺性能：
粉磨工艺——易磨性 燃流技术——易烧性、反应活性 （4）有效降低能耗和环境污染。
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2.1 钙质原料
传热、传质、结晶、生长
业内相关
13
基本要点：
（1）温度是反应的主要推动力。
——需要一定温度
（2）生成液相时，有利于反应物的扩散。
——需要有液相生成
（3）非晶态、新生态原料具有高的反应活性。
——原料应合理选择
（4）反应物细而均匀有利于反应的进行。
——原料应磨细，混合均匀
业内相关
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2.3 原料配料的理论基础
熟料矿物及其特性
矿物名称 水化速度 水化热 强度
C3S C2S C3A C4AF
快 慢 最快 快
大 小 最大 中
高
早低后 高
早高后 低
早低后 中
干燥收 缩 中 小
大
小
耐腐蚀 中 稍大 小 大
含量% 37~60 15~37 7~15 10~18
C3A、C4AF的作用：
——称为熔剂矿物，生成液相，利于烧成
1.3 水泥的分类
1、按矿物组成分类 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、 铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥
2、按用途分类 通用水泥：常用硅酸盐水泥（六大品种） 特性水泥：低热水泥、耐酸水泥、膨胀水泥、
防辐射水泥、白水泥 专用水泥：油井水泥、大坝水泥、道路水泥、
水工水泥、
业内相关
11
§2 水泥生产的理论基础
无机非金属材料生产的常见工艺方法
烧结、熔制、燃流、粉碎等
2 学习目的
掌握典型无机非金属材料的制备工艺
建立开发、研究、生产新型无机非金属材料的工艺
基础
业内相关
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四、本课程性质和学习方法
1 课程性质
无机非金属材料专业的重要专业课程
2 学习方法
理论联系实际——注意相同工艺在生产不同产品时的应用 注重与其他课程的相关性、交叉性
2.1 依据目标矿物选择原材料 硅酸盐水泥：
钙质原料
硅质原料 铁质原料
C3S、C2S、C3A、C4AF
含铝原料
铝酸盐水泥：
钙质原料 含铝原料
CA、CA2、C12A7、
业内相关
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2.2 原料反应的理论基础
1、反应的热力学基础 热力学第一定律：G。 f (T )
2、反应机理和动力学基础
固相反应 烧结过程
§1 硅酸盐水泥熟料组成
矿物组成
化学组成
C3S：37~60%（阿利特） CaO：62~67%
C2S：15~37%（贝利特） SiO2：20~24%
C3A：7~15%
Al2O3：4~7%
C4AF：10~18%（才利特） Fe2O：2.5~6.0%
玻璃体、游离CaO、MgO（有害）
——1、如何选取原料
2、如何获得业内一相关定矿物组成的熟料 21
业内相关
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二、无机非金属材料工艺分类
1 按无机非金属材料种类分类
水泥工艺、混凝土制品工艺、蒸压材料工艺、 陶瓷工艺、砖瓦烧结工艺、玻璃工艺、耐火材料工 艺、其他化学建材工艺
2 按典型工艺分类
浇注工艺——混凝土制品 原料、配料以某种稠度浆体形态，按一定模具形成所
需形状，得到硬化合成材料的一种制造过程。
业内相关
4
烧结工艺——陶瓷、耐火材料、砖瓦制品
以粘土为主要原料，经配料、成型、烧结等操作得到制品的 工艺。
熔制工艺——玻璃、电熔耐火材料
将原料熔融，经成型、冷却、固化得到制品的工艺。
机械化学工艺——原料粉碎、纳米材料
固体物质通过施加各种形式的机械能量后诱发产生物理和化 学性质的变化，得到最终产品的工艺。
运用材料表面和界面理论，采用研磨与抛光、镀膜、 着色、涂装、气相沉淀、表面强化等方法制备具有一定材 料表面性能产品的工艺。
自蔓延合成工艺——各种新材料 化学合成工艺 复配合成工艺——干粉砂浆、复合矿物外加剂
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三、本课程的学习内容和学习目的
1 学习内容
典型无机非金属材料的制备工艺
水泥工艺、陶瓷工艺、玻璃工艺
《胶凝材料学》——一般基础知识
《土木工程材料》——应用基础知识
《材料科学基础》——理论基础
《混凝土学》——浇注工艺
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8Baidu Nhomakorabea
第一篇 水泥工艺学
第一章 水泥的基础理论知识
§1 水泥的概念、组成和分类
1.1 水泥的概念 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，可将砂石等散粒或纤维材料牢固胶 结在一起的水硬性胶凝材料。
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1.2 水泥的组成
化学组成： CaO（C）、SiO2（S）、Al2O3（A）、Fe2O3（F）
矿物组成：
硅酸盐——C3S、C2S、C3A、C4AF
铝酸盐——CA、CA2、C12A7
铁铝酸盐——
、 C2S、 C6AF2
硫铝酸盐——
、C2S
氟铝酸盐——C11A7·CaF2、C2S
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燃流技术——水泥、陶粒
按设计目的配制的粉状或颗粒状混合物与燃烧产生的高温热气
流之间在相对运动过程中进行热量交换，形成预期产物的工艺。
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溶胶-凝胶法工艺——微细粉、纳米材料、精细陶瓷
无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经 热处理得到氧化物或其他化合物固体的方法。
表面加工工艺——各种新材料
无机非金属材料 工艺学
业内相关
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绪论
一、无机非金属材料与无机非金属材料工艺学
1 无机非金属材料
胶凝材料
烧土制品(砖、瓦)
陶瓷
玻璃
混凝土及制品
耐火材料
化学建材
天然石材
业内相关
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2 无机非金属材料工艺学
有关无机非金属材料产品或中间体的生产原 理、工艺路线（原料选择、原料处理、配料、生 产设备、生产工序）以及工艺参数控制等基础知 识的学科。