水泥:凡細磨成(chéng)粉末狀,加入适量水後(hòu)成(chéng)爲塑性漿體,既能(néng)在空氣中硬化,又能(néng)在水中硬化,并能(néng)將(jiāng)砂、石等散粒或纖維材料牢固地膠結在一起(qǐ)的水硬性膠凝材料。1.分類:(1)按組成(chéng)可分爲以下兩(liǎng)種(zhǒng):①常用水泥/矽酸鹽水泥(以矽酸鹽水泥熟料)如:矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥等②特種(zhǒng)水泥(以非矽酸鹽類水泥熟料爲主要組分)如:高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥等(2)按化學(xué)成(chéng)分分:①矽酸鹽系水泥,其中包括矽酸鹽水泥、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、複合矽酸鹽水泥等六大常用水泥,以及快硬矽酸鹽水泥、白色矽酸鹽水泥、抗硫酸鹽矽酸鹽水泥等;② 鋁酸鹽系水泥,如鋁酸鹽自應力水泥、鋁酸鹽水泥等;③ 硫鋁酸鹽系水泥,如快硬硫鋁酸鹽水泥、Ⅰ型低堿硫鋁酸鹽水泥等;④ 氟鋁酸鹽水泥;⑤ 鐵鋁酸鹽水泥;⑥ 少熟料或無熟料水泥。(3)按水泥的特性與用途劃分,可分爲:① 通用水泥,是指大量用于一般土木工程的水泥,如上述“六大”水泥;② 專用水泥,是指專門用途的水泥,如砌築水泥、油井水泥、道(dào)路水泥等;③ 特性水泥,是指某種(zhǒng)性能(néng)比較突出的水泥,如快硬水泥、白色水泥、膨脹水泥、低熱及中熱水泥等。
2.相關概念(1)生料:由石灰質原料、黏土質原料及少量校正原料按比例配合,粉磨到一定細度的物料,稱爲水泥生料。(2)熟料:以适當成(chéng)分的生料燒至部分熔融,所得以矽酸鈣爲主要成(chéng)分的産物。(3)校正原料:當石灰質原料和粘土質原料配合所得生料成(chéng)分不能(néng)符合配料方案要求時,必須根據所缺少的組分摻加相應的原料,這(zhè)種(zhǒng)以補充某些成(chéng)分不足爲主的原料稱校正原料。 原料準備:⑴ 石灰石質原料(主要成(chéng)份爲碳酸鈣,提供氧化鈣),如石灰岩、泥灰岩、白垩、貝殼等。⑵ 粘土質原料(提供氧化矽和氧化鋁及部分氧化鐵),如黃土、粘土、頁岩、泥岩、粉砂岩及河泥等⑶ 少量校正原料(鐵質校正原料和矽質校正原料,提供氧化鐵和氧化矽),鐵質校正原料如低品位鐵礦石、煉鐵廠尾礦以及硫酸廠工業廢渣硫酸渣(硫鐵礦渣)等;矽質校正原料如砂岩、河砂、粉砂岩等。生産矽酸鹽系水泥的原料主要是石灰石和粘土質原料兩(liǎng)類。石灰質原料主要提供CaO,常采用石灰石、白垩、石灰質凝灰岩等。粘土質原料主要提供SiO2、Al2O3及Fe2O3,常采用粘土、粘土質頁岩、黃土等。有時兩(liǎng)種(zhǒng)原料化學(xué)成(chéng)分不能(néng)滿足要求,還(hái)需加入少量校正原料來調整,常采用黃鐵礦渣等。另外,還(hái)要加入石膏來調節水泥的凝結時間。現在水泥生産中還(hái)經(jīng)常加入一些活性摻合料,如粉煤灰、礦渣等。3.水泥立窯和回轉窯(1)立窯的煅燒方式是采用一種(zhǒng)靜置的立式煅燒設備,其生料煅燒過(guò)程與回轉窯不完全相同,而且其資源浪費大、環境污染嚴重。立窯中的物料是成(chéng)球後(hòu)入窯的,在煅燒過(guò)程中物料的變化特點是料球的外部已燒結反應完畢,内層可能(néng)還(hái)在進(jìn)行固相反應,而核心部分可能(néng)還(hái)在進(jìn)行碳酸鈣分解。(2)回轉窯的煅燒方式是采用一種(zhǒng)旋轉式的橫式煅燒設備,物料是先經(jīng)預熱器和窯外分解,與回轉窯噴出的火焰成(chéng)相向(xiàng)運動,因而其煅燒較立窯而更完全、更徹底。回轉窯内的物料能(néng)上下自由翻滾,水泥産量和質量大幅提高,能(néng)耗和生産成(chéng)本大大降低。由于立窯内的物料是依靠重力使料層整體下移,因而立窯燒成(chéng)的水泥熟料則具有較多的孔隙和較大的不均勻性,回轉窯熟料均勻性和質量均高于立窯水泥。
4.生産工藝:矽酸鹽水泥生産的大體步驟是:先把幾種(zhǒng)原材料按适當的比例配合好(hǎo)後(hòu)在磨機中磨成(chéng)生料;然後(hòu)將(jiāng)制得的生料入窯進(jìn)行煅燒;再把燒好(hǎo)的熟料配以适當的石膏(和混合材料)在磨機中磨成(chéng)細粉,即得水泥。矽酸鹽系水泥的生産概括起(qǐ)來就是“兩(liǎng)磨一燒”。生料制備:石灰質原料,粘土質原料與少量校正原料經(jīng)破碎後(hòu),按一定比例配合、磨細,并配合爲成(chéng)分合适,質量均勻的生料熟料煅燒:生料在水泥窯内煅燒至部分熔融所得以矽酸鈣爲主要成(chéng)分的矽酸鹽水泥熟料水泥粉磨:熟料加适量石膏,有時還(hái)加适量混合材料或外加劑共同磨細爲水泥生産方法①幹法生産 將(jiāng)原料同時烘幹并粉磨,或先烘幹經(jīng)粉磨成(chéng)生料粉後(hòu)喂入幹法窯内煅燒成(chéng)熟料的方法。但也有將(jiāng)生料粉加入适量水制成(chéng)生料球,送入立波爾窯内煅燒成(chéng)熟料的方法,稱之爲半幹法,仍屬幹法生産之一種(zhǒng)。②濕法生産 將(jiāng)原料加水粉磨成(chéng)生料漿後(hòu),喂入濕法窯煅燒成(chéng)熟料的方法。也有將(jiāng)濕法制備的生料漿脫水後(hòu),制成(chéng)生料塊入窯煅燒成(chéng)熟料的方法,稱爲半濕法,仍屬濕法生産之一種(zhǒng)。 幹法和濕法生産特點①幹法生産特點:幹法是將(jiāng)生料粉直接送入窯内煅燒,入窯生料的含水率一般僅1%~2%,省去了烘幹生料所需的大量熱量。不僅可以制備出質量均勻的生料而且逐步向(xiàng)大型方向(xiàng)發(fā)展。現在將(jiāng)懸浮預熱和預分解窯統稱爲新型幹法窯,它們成(chéng)爲幹法生産今後(hòu)發(fā)展的方向(xiàng)。②濕法生産特點:將(jiāng)生料制成(chéng)含水32%一36%的料漿,在回轉窯内將(jiāng)生料漿烘幹并燒成(chéng)熟料。濕法制備料漿,粉磨能(néng)耗較低,約低30%,料漿容易混勻,生料成(chéng)分穩定,有利于燒出高質量的熟料。但球磨機易磨件的鋼材消耗大,熟料出窯溫度較低,不宜燒高矽酸率和高鋁氧率的熟料。