【正文】 1 2020年 1月 某水泥公司原燃材料及配料管理知識講座教材 品質(zhì)部培訓(xùn)材料 2 目 錄 緒言 一、水泥基礎(chǔ)知識 三、試生產(chǎn)期質(zhì)量控制注意事項 二、硅酸鹽熟料生產(chǎn)的主要原料及控制 三、配料方案的設(shè)計及生熟料質(zhì)量控制 3 緒 言 水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一，使用廣、用量大、 素有 “ 建筑工業(yè)的糧食 ” 之稱。生產(chǎn)水泥雖需要較多的能源，但水泥與砂、石等材料的混泥土是一種低能耗新型建筑材料。例如，在相同荷載的條件下，混泥土柱的耗能量僅為鋼柱的1/51/6,磚柱的 1/4。根據(jù)預(yù)測，在未來的幾十年內(nèi)，水泥依舊是主要建筑材料。 水泥具有較好的可塑性， 與砂、石等膠合后的混和物具有較好的和易性，可澆注成多種形狀及尺寸的構(gòu)件，以滿足設(shè)計上的不同要求； 水泥的適應(yīng)性較強(qiáng) ，適用于海上、地下、深水、嚴(yán)寒、干熱、腐蝕、輻射等多種條件下；水泥還可與多種有機(jī)、無機(jī)材料制成多種用途的水泥復(fù)合材料； 水泥耐久性較好 ，維修工作量小，不易生銹、耐腐朽。目前，水泥已廣泛用于建筑、水利、道路、國防等工程中。近年來，宇航、信息及其它新興工業(yè)中對各種具有特種性能的水泥復(fù)合材料的需求也越來越大。因此，水泥工業(yè)在整個國民經(jīng)濟(jì)中起著十分重要的作用。在目前甚至未來相當(dāng)長的時期內(nèi)，水泥仍將是人類社會的主要的建筑材料。 4 原始水泥可追溯到 5000年前，埃及的金字塔、古希臘和古羅馬時代用石灰摻砂制成的混和沙漿，曾被用于砌筑石塊和磚塊，這種用來做砌筑用的膠凝材料被稱為原始水泥。它為現(xiàn)代水泥的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。 1824年，英國泥水工 J．阿斯普丁發(fā)明了一種把石灰石和粘土混和后加以煅燒來制造水泥的方法，并獲得了專利權(quán)。這種水泥同英國附近波特蘭小城盛產(chǎn)的石材顏色相近，故稱為波特蘭水泥。人類最早是利用間歇式土窯（后發(fā)展成土立窯）煅燒水泥熟料。 1877年回轉(zhuǎn)窯燒制水泥熟料獲得了專利權(quán)，繼而出現(xiàn)了單筒冷卻機(jī)、立式磨及單倉鋼球磨等，從而有效地提高了水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。 5 1905年濕法回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)。 1910年土立窯得到了改進(jìn)，實現(xiàn)了立窯機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)。 1928年德國的立列波博士和波利休斯公司在對立窯、回轉(zhuǎn)窯綜合分析研究后，創(chuàng)造了帶回轉(zhuǎn)爐箅子的回轉(zhuǎn)窯，為了紀(jì)念發(fā)明者與創(chuàng)造公司，取名為 “ 立波爾窯 ” 。 1950年，懸浮預(yù)熱器由德國發(fā)明成功并開始應(yīng)用，大幅度降低了熟料生產(chǎn)的熱耗，極大地提高了生產(chǎn)規(guī)模。 20世紀(jì) 60年代初，日本將德國的懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯技術(shù)引進(jìn)后，于 1971年開發(fā)了水泥窯外分解技術(shù)，從而揭開了現(xiàn)代水泥工業(yè)的新篇章，并且很快在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了各具特點的預(yù)分解窯，形成了新型干法生產(chǎn)技術(shù)。隨著原料與均化、生料均化、高功能破碎和粉磨，環(huán)境保護(hù)技術(shù)和 X射線熒光分析等在線檢測方法的配套發(fā)展，加上電子計算機(jī)和自動化控制儀表等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使新型干法水泥生產(chǎn)的熟料質(zhì)量明顯提高，能耗明顯下降，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。 6 水泥基礎(chǔ)知識 第一節(jié) 基本概念 一、膠凝材料 在物理化學(xué)作用下，能從漿體變成堅固的石狀體，并能膠結(jié)其它物料而有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。它分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)膠凝材料又按照硬化條件，又可分為水硬性和非水硬性兩種。水硬性膠凝材料指在拌水后既能在空氣中又能在水中硬化的材料，如水泥。非水硬性膠凝材料不能在水中硬化，而只能在空氣中硬化，故稱為氣硬性膠凝材料，如石灰、石膏等。 二、水泥 廣義上說，水泥泛指一切能夠硬化的無機(jī)膠凝材料；而狹義的水泥則專指現(xiàn)代水泥，即具有水硬性的膠凝材料。 7 三、水泥的品種和分類 對水泥的分類通常有兩種方法：一是按用途及性能分類，二是按其主要水硬性物質(zhì)名稱分類。 按水泥用途分為 ：通用水泥、專用水泥、特性水泥三大類。 通用水泥： 是指適用于大多數(shù)工業(yè)、民用建筑工程的硅酸鹽系列品種水泥。主要有硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥以及復(fù)合硅酸鹽水泥。 專用水泥 :是指有專門用途的水泥，如油井水泥、中熱硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥等。 8 特性水泥： 是指某種性能較突出的一類水泥。 如：快硬水泥系列、膨脹水泥系列、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥等。 專用特種水泥包括： 快硬高強(qiáng)水泥、膨脹水泥、自應(yīng)力水泥、水工水泥、油井水泥、裝飾水泥、砌筑水泥、低堿水泥、道路水泥等種類。 按其主要水硬性物質(zhì)名稱分為 :硅酸鹽水泥系列、硫鋁酸鹽水泥系列、鋁酸鹽水泥系列、鐵鋁酸鹽水泥系列、氟鋁酸鹽水泥系列、其他系列六大類。 9 第二節(jié) 硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分與礦物組成 水泥的質(zhì)量主要決定熟料的質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)的熟料應(yīng)該具有合適的礦物組成和巖相結(jié)構(gòu)。因此控制熟料的化學(xué)成分，是水泥生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)之一。 一、熟料的化學(xué)組成 硅酸鹽水泥熟料的主要化學(xué)組成為氧化鈣（ CaO），一般范圍為 6267%；二氧化硅（ SiO2），一般范圍為 2024%；三氧化二鋁（ Al2O3）一般范圍為 47%；三氧化二鐵（ Fe2O3），一般范圍為 %。這四種氧化物組成通常在熟料中占 95%以上，同時含有 5%以下的少數(shù)氧化物，如氧化鎂（ MgO）、三氧化硫（ SO3）、氧化鈦（ TiO2）、氧化磷（ P2O5）以及堿（ K Na20） 等。 10 這四種氧化物構(gòu)成水泥熟料的最主要的化學(xué)成分。它們在水泥熟料生產(chǎn)中是按一定含量和一定比例進(jìn)行配比生產(chǎn)的。配比不恰當(dāng)，都會直接影響到熟料的質(zhì)量進(jìn)而影響到水泥的質(zhì)量。如熟料中若 CaO含量過高，則 CaO不能充分與硅酸性氧化物化合，部分呈現(xiàn)游離狀態(tài)存在于熟料中，成 “ 死燒狀態(tài) ” 。這種 “ 死燒狀態(tài) ” 的氧化鈣，其水化作用非常緩慢，常發(fā)生在水泥凝結(jié)硬化過程之后的水泥石中，致使水泥石膨脹變形、破裂。如氧化鋁和氧化鐵，它們是熟料燒成過程中產(chǎn)生液相的主要氧化物，如果它們的含量過高，則產(chǎn)生的液相量過多，使物料易結(jié)大塊而影響操作；如果含量過低，則產(chǎn)生液相量過少，使燒成困難，熟料易于 “ 粉化 ” 。所以在熟料生產(chǎn)中化驗人員要對原料進(jìn)行認(rèn)真分析計算，作出科學(xué)合理的配料方案，指導(dǎo)熟料生產(chǎn)。 11 二、硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物組成 硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物有以下四種： C3S、 C2S、C3A、 C4AF，另外還有少量的 fCaO、方鎂石、含堿礦物、玻璃體。通常，熟料中 C3S+C2S含量 75%左右， C3A+C4AF含量 22%左右。 C3S含量通常占熟料的 50%以上，其特點：水化較快，早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度增進(jìn)就率大，干縮性、抗凍性較好，但水化熱較高，抗水性差，抗硫酸鹽浸蝕能力較差。C3S形成需要較高的燒成溫度和較長的燒成時間，含量過高，燒成困難，易導(dǎo)致 fCaO增多，熟料質(zhì)量下降。 C2S含量通常分熟料的 20%左右，其特點：水化較慢，早期強(qiáng)度低，水化熱低，體積干縮小，抗水性和抗硫鹽日浸蝕能力好，后期強(qiáng)度增進(jìn)快。 12 C3A C3A水化速度、凝結(jié)硬化很快，放熱多，硬化快，早期強(qiáng)度較高，但絕對值不高，后期幾乎不再增長，甚至倒縮， C3A干縮變形大，抗硫酸鹽性能差，脆