【正文】 五、課程內(nèi)容 ? 水泥工藝學(xué) ? 玻璃工藝學(xué) ? 陶瓷工藝學(xué) ?耐火材料工藝學(xué) ? 材料分類 ： ? ① 金屬材料； ? ② 無機(jī)非金屬材料： ⑴ 礦物巖石材料；⑵ 水泥 、 玻璃； ⑶ 陶瓷 、 耐火材料； ? ③ 高分子材料； ? ④ 復(fù)合材料； ? 材料工藝 ? ? 定義 ：我們將任何一種材料從原料 →成品的整個(gè)過程稱為材料工藝過程 。 ? 它包括原料制備工藝、成型工藝、溶制（窯爐工藝），制品工藝等。 ? 無機(jī)非金屬材料工藝 ： 將原料選擇 →粉碎 →配方設(shè)計(jì) →混合→高溫 （ 成型 ） →制品 →后期處理的整個(gè)過程稱為工藝過程 ， 研究工藝過程中的各種物理化學(xué)變化 、 機(jī)械加工方法 、生產(chǎn)各種的控制等以確保產(chǎn)品質(zhì)量的過程稱為工藝學(xué) 。 ? 不同無機(jī)非金屬材料其各自的工藝過程不盡相同 ， 但有著許多的共性和相似性 ， 下面就硅酸鹽水泥 、平板玻璃 、 普通陶瓷 、 常用耐火材料的制備工藝過程分別加以闡述 。 第一篇 水泥工藝學(xué) 第一章 引 言 一、膠凝材料的定義和分類 ? 定義 ： ? 在物理化學(xué)的作用下 ， 能從漿體變成堅(jiān)硬的石狀體 ， 并能膠結(jié)其它物料而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì) ， 統(tǒng)稱為膠凝材料 。 ? 分類 ： ? ① 有機(jī)：瀝青 ， 樹脂等； ? ② 無機(jī)： ? a 水硬性：拌水后在空氣中或水中硬化 。 如：各種水泥 、 化學(xué)溶膠凝膠； ? b 非水硬性：又稱氣硬性 ， 只在空氣中硬化 ， 不在水中硬化 。 如：石灰 、石膏 、 耐酸膠結(jié)料等 。 二、凝膠材料發(fā)展史 ? 公元前 2021— 3000年如中國(guó)（長(zhǎng)城 — 石灰）、埃及（金子塔 — 煅燒石膏）、羅馬（龐貝圣廟 — 石灰）使用石膏膠凝材料，十八世紀(jì)后期發(fā)展水硬性石灰，十九世紀(jì)初 (1810— 1825)，Portland 水泥即硅膠鹽水泥制成。英國(guó)（ J. Aspdin） 1824年首獲 Portland cement 專利。1907— 1909，制成快硬性高鋁水泥，近年又發(fā)展了硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥等。（要學(xué)會(huì)用材料的眼光看世界，你會(huì)有意想不到的收獲）。 三、水泥的定義和分類 ? 定義 ： ? 加入水后成塑性漿體 ， 能在空氣和水中硬化 ， 并能膠結(jié)砂 、 石等材料的細(xì)粉狀水硬性膠凝材料稱為水泥 。 ? 分類 ： ? ① 通用水泥： Portland等各種硅酸鹽水泥； ? ② 專用水泥：油井 、 砌筑水泥 、 大壩水泥等； ? ③ 特性水泥：快硬 、 抗硫酸 、 膨脹 、 自應(yīng)力水泥等 。 ? 目前 ， 水泥種類已達(dá) 200多種 。 四、水泥在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 ? 水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一 ， 可廣泛用于民用 、 工業(yè) 、 農(nóng)業(yè) 、 水利 、 交通和軍事等工程 。 雖然制造水泥能耗較多 ， 但它與砂 、 石等集料制成的混凝土卻是一種低能耗的建筑材料 。 因此 ， 水泥工業(yè)具有極其廣闊的前景 。 五、水泥工藝發(fā)展概況及方向 ? ? 規(guī)模擴(kuò)大； ? 窯爐改變； ? 粉末工藝改進(jìn)； ? 能源 、 資源 、 環(huán)境 第二章 硅酸鹽水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 及其生產(chǎn) 第一節(jié) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ? 一 、 定義 ：是以硅酸鈣為主要成分的熟料所制得的水泥統(tǒng)稱為硅酸鹽水泥 。 ? 二 、 分類 ： 硅酸鹽水泥：熟料＋ （ 05%）石灰石或爐渣＋石膏 ? 即波特蘭水泥： PⅠ 為不摻混合料 （ Ⅰ 型 ） ? PⅡ 為摻混合料 5% （ Ⅱ 型 ） ? 普通硅酸鹽水泥：熟料＋ （ 6%15%）混合料＋石膏 。 代號(hào) PO. ? 二 、 分類 ： ? 硅酸鹽水泥：熟料＋ （ 05%） 石灰石或爐渣＋石膏 ? 即波特蘭水泥： PⅠ 為不摻混合料 （ Ⅰ型 ） ? PⅡ 為摻混合料 5% （ Ⅱ 型 ） ? 普通硅酸鹽水泥：熟料＋ （ 6%15%） 混合料＋石膏 。 代號(hào) PO. 三、水泥組成及要求： ? 熟料： 以適當(dāng)成分的生料 ，燒至部分熔融 ， 所制得以硅酸鈣成分為主的產(chǎn)物稱為硅酸鹽水泥熟料高 分子熟料 。 ?石膏 ：滿足 GB5483。 ? 作用：緩凝。 ? 活性混合料： ?符合 GB1 5 9 6 的粉煤灰；GB2847的火山灰； ?GB203的爐渣 。 ? 非活性混合料： ?活性指標(biāo)終于 GB1596，GB2 8 4 7 ， GB2 0 3 ，AI2O3≤%。 ? 窯灰 ：符合 ZBQ12021。 ? 回轉(zhuǎn)窯粉塵 。 ? 助磨劑 ： 1% ?四 、 標(biāo)號(hào) ： ? Portland cement分為： ? 425R， 525， 525R， 625， 625R，725R， 6個(gè)標(biāo)號(hào) ? 普通硅酸鹽水泥分為： ? 325， 425， 425R， 525， 525R，625， 625R， 7個(gè)標(biāo)號(hào) ? R：快硬型 水泥標(biāo)號(hào)的含義： 一般以 28d抗壓強(qiáng)度值作為水泥的標(biāo)號(hào) 。 而特性水泥和專用水泥則不同 。 ?五 、 技術(shù)指標(biāo)： ? ? 不溶物： P.Ⅰ . %。 ? P.Ⅱ . % ? MgO: % ? SO3% ?4 、 燒 矢 量 3 . 0 % ( P . Ⅰ . ) 。 %( P.Ⅱ .)。 普通 %. ? 細(xì)度： P. 300m2/Kg的比表面積；普通： 80μm方孔篩余 10%； ? 凝結(jié)時(shí)間： P 初凝 45min, 終凝；普通初凝 45min, 終凝 10h。 ? 安定性：煮沸檢驗(yàn)合格； ? 堿： Na2O＋ % ? 強(qiáng)度：滿足下表 。 表 21 GB17592各齡期、各類型水泥強(qiáng)度 品種 標(biāo)號(hào) 抗壓強(qiáng)度（ Mpa） 抗折強(qiáng)度（ Mpa） 3d 28d 3d 28d 硅酸鹽水泥 425R 525 525R 625 625R 725R 普通水泥 325 425 425R 525 525R 625 625R ?六 、 廢品與不合格： ? 廢品： ? MgO、 SO 初凝時(shí)間 、 安定性之一不合格為廢品； ?不合格品： ? 細(xì)度、終凝、不溶物、燒矢量之一不合格或摻入物超標(biāo)為不合格 品。 ?第二節(jié) 硅酸鹽水泥的生產(chǎn) ?一 、 生產(chǎn)步驟 ： ?a、 生料制備：石灰＋粘土＋鐵粉 +少量校正材料 →粉磨 。 ?b、 熟料煅燒：部分熔融 →硅酸鈣為主成分 。 ? c、 水泥制備：熟料＋石膏＋少量混合料 →粉磨 。 ? 即 ： “ 兩磨一燒 ” 。 ?二 、 生產(chǎn)方法： ? 干法： ? “ 兩磨一燒 ” ? 濕法： ? 原料加入水 →（ 磨 ） 生料漿 →燒→磨 。 目的：生料均 化 。 三、工藝過程： 圖 2— 1 立窯生產(chǎn)工藝過程 1 破碎機(jī)； 2 烘干機(jī)； 3 原料庫(kù)； 4 原煤庫(kù)； 5 生料磨； 6 生料庫(kù)； 7 成球盤； 8 立窯； 9 碎煤機(jī)； 10 熟料庫(kù)； 11烘干機(jī)； 12 混合材料； 13 水泥磨； 14 水泥庫(kù)； 15 包裝機(jī) 圖 2— 2窯外分解窯（回轉(zhuǎn)窯）工藝過程 1 石灰石； 2黏土； 3鐵粉； 4煤； 5石膏； 6一級(jí)破碎； 7二級(jí)破碎； 8碎石庫(kù)； 9均化庫(kù)； 10破碎機(jī)； 11生料磨； 12提升泵； 13攪拌庫(kù)； 14懸浮預(yù)熱器； 15窯外分解窯； 16回轉(zhuǎn)窯； 17冷卻； 18電收塵； 19加熱塔； 20煤磨； 21煤庫(kù)； 22熟料庫(kù)； 23熟料磨； 24選粉機(jī)； 25輸送泵； 26水泥庫(kù)； 27包裝機(jī)； 28袋裝出廠； 29散裝出廠 第三章 硅酸鹽水泥熟料礦物組成及配料計(jì)算 ? 熟料主要化學(xué)組成 ： ? 普通水泥： CaO 62— 67%； SiO2 20—24%； Al2O3 4— 7%； Fe2O3 — 15%. ? 白水泥： Fe2O3%： SiO2 24— 27%. ? 少量： MgO， SO3， K2O， Na2O， CaO，TiO2， P2O5. 第一節(jié) 礦物組成 水泥礦物組成主要有： ? 一、硅酸三鈣 ? 二、硅酸二鈣 ? 三、鋁酸三鈣（中間相） ? 四 、 鐵鋁酸四鈣 （ 中間相 ） ? 五 、 玻璃體 （ 中間相 ） ? 六、游離氧化鈣和方鎂石 ?一 、 硅酸三鈣 ? 3 CaO SiO2 (C3S) 含量 5060%；它有三種晶系七種變形； ? R[三方 （ 含雜質(zhì) ） ]←→（ 1070℃ ） MⅢ（ 單斜 ） ←→（ 1060℃ ） M Ⅱ ←→（ 990℃ ） MⅠ ←→（ 960℃ ） TⅢ [三斜（ 純 C 3 S） ]←→（ 920℃ ） T Ⅱ ←→（ 520℃ ） TⅠ ?在 C3S中含有 MgO， Al2O3， Fe2O3等固溶體時(shí)稱為阿利特 （ Alite） 或 A礦（ 即不太純的 C3S） ?C3S：水化較快 ， 粒徑為 4050μm，28d水化 70%.在四種水泥礦物中強(qiáng)度最高 。 二、硅酸二鈣 ?2 CaO SiO2 (C2S) 含量 20%左右；是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一，熟料中硅酸二鈣并不是以純的形式存在，而是與少量 MgO， Al2O3，F(xiàn)e2O3， RaO等氧化物形成固溶體，通常稱為 貝利特（ Belite）或 B礦 。純 C2S在 1450℃ 以下有下列多晶轉(zhuǎn)變。 ? 晶型： α←→（ 1425℃ ） αH←→（ 1160℃ ）αL←→（ 630680℃ ） /690℃ ? 780860℃ ↑ ? β（ 單斜 ） — →（ 500℃ ） γ ? α型不穩(wěn)定 ， 熟料中一般不存在 ， β型只有在高溫快冷的水泥中 ， T500℃ ， 一般為 γ型 。 ?通常所指的 C2S或 B礦為 β型硅酸二鈣 。 ?β 型 B礦：?jiǎn)涡本w，圓錐狀，雙晶紋，交叉為高溫，平行為低溫。水化反應(yīng)較慢， 28d水化 20%.凝結(jié)硬化慢，一年后硬度可趕上 Alite， 抗水性好。 三、鋁酸三鈣（中間相） ? 3 CaO Al2O3 （ C3A），為中間相。即 A礦和 B礦之間的產(chǎn)物。含量 7%—5%。水化迅速，放熱多。 3d硬化99%，加入石膏起緩凝作用。絕對(duì)強(qiáng)度小。 四、鐵鋁酸四鈣（中間