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20世纪70年代开始,国外一些水泥公司已研究和推进废弃物替代自然资源的工作,随着科学技术的发展和人们环境意识的增强,可持续发展的问题越来越得到重视。

90年代中期,在日本出现了ECO-cement水泥厂,城市垃圾焚烧灰和下水污泥的配料量已近50%以上,一般替代率也在10%-20%,美国水泥厂对有毒有害废弃物处置已有很好的经验。

随之而出现了用于处置废弃物的破碎机、分选机、燃烧器、专用燃烧炉、环境状态检测装置和仪器的研究与开发,以及防止二次污染技术,生态水泥混凝土的性能研究等都兴旺起来。

三、我国水泥工业的发展概况

1、我国水泥历史回顾:

中国水泥工业具有悠久的历史,第一个水泥厂唐山细棉土厂建于1889年,最早的回转窑于1906年运转,但由于战乱直到1949年水泥实际产量只有66万吨,解放后,先后建设巢湖等10个厂,水泥工业得到了一定发展,到20世纪90年代中期,是我国水泥工业发展壮大期,1995年建材工业提出了“由大变强、靠新出强”的跨世纪发展战略,使我国连续19年居世界第一。

2、我国新型干法水泥的发展

近两年,生产规模大型化被市场效益所验证,成为大型企业的共识,形成了投资热点。

2007年元月11日,国家公布确定了十二家大型水泥企业和六十家区域性大型企业名单,在土地、资金等方面进行大力扶持,为我国水泥工业加速发展提供新的发展机遇。

第二章厂家简介

(略)

第三章:

水泥生产基本知识

一、基本概念

1、水泥:

凡细磨材料,加水拌和后成为塑性浆体,既能在空气中硬化又能在水中硬化,并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料,称为水泥。

2、胶凝材料:

在物理、化学作用下,能从浆体变成坚固的石状体,并能胶结其它物料而有一定机械强度的物质统称为胶凝材料。

3、硅酸盐水泥熟料:

凡以适当成分的生料烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要成分的产物。

二、水泥生产方法

(一)分类

1、按生料的制备方法分类;

a湿法:

将原料加水粉磨成生料浆后喂入湿法回转窑煅烧成熟料,则称为湿法生产;

将湿法制备的生产浆脱水后,制成生料块入窑煅烧,称之为半湿法,亦可归入湿法。

b干法:

将原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨成生料粉,而后喂入干法窑内煅烧成熟料,称为干法生产;

将生料粉加入适量水分制成生料球,而后喂入立窑成立波尔窑内煅烧成熟料的方法叫半干法。

亦可归入干法。

2、按煅烧熟料窑的结构分类:

a立窑:

有普通立窑和机械化立窑。

b回转窑

回转窑分为湿法窑和干法窑,湿法窑包括中空式窑、湿法长窑、带料浆蒸发机回转窑,干法窑包括带余热锅炉回转窑、带炉篦子加热机回转窑(立波尔窑)、带悬浮预热器窑、预分解窑

(二)特点:

1、立窑生产的特点:

a基本建设投资小,投入生产快;

b窑内填充系数高,单位体积产量高;

c就地取材,充分利用地方资源;

d传热效率高,散装损失小,单位热耗低;

e需要设备和动力容量小,可节约钢材和动力;

f生产规模小,劳动效率低,劳动强度大,单机产量低,熟料质量较差;

2、回转窑生产的特点:

a湿法生产生料易均化,成分均匀,熟料质量较高,输送方便,粉尘少,但熟料单位热耗高,设备大型化给加工、运输、安装带来困难;

b干法生产熟料单位热耗较低,窑的单位面积产量较高,随着生料的均化和原料预均化技术的发展,以及新技术、新设备的成功运用,熟料质量可与湿法生产相比。

窑外分解窑已成当前世界各国竞相发展的窑型;

三、水泥的生产过程:

水泥的生产过程包括:

矿山的开采与运输、生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨、水泥包装等过程。

简称:

生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨(两磨一烧)三个阶段。

1、硅酸盐水泥的原料:

a种类:

石灰石原料(主要提供氧化钙Cao)

粘土质原料(主要提供二氧化硅Sio2三氧化二铝AL2O3)

校正原料:

铁质校正原料(主要提供三氧化二铁Fe2o3)

铝质校正原料(主要提供AL2O3)

硅质校正原料(主要提供二氧化硅Sio2)

b过程:

原料的开采和运输、预均化;

2、生料的制备:

将原料经过一系列的加工过程后,制成具有一定细度,适当化学成分,并且均匀的生料,使其满足各种窑型的煅烧要求。

过程:

破碎、烘干、配料、粉磨、调整与均化。

3、熟料的煅烧:

(1)回转窑内物料的煅烧过程:

a干燥带(物料温度150℃)

主要是自由水的蒸发。

b预热带(物料温度150-750℃)

粘土脱水分解、碳酸镁分解。

c分解带(物料温度750-1000℃)

主要是CaCO3的分解。

d放热反应带(物料温度1000-1300℃)

进行放热反应,生成C3A、C4AF和C2S。

e烧成带(物料温度1300-1450-1300℃)形成C3S。

f冷却带(物料温度1300-1000℃)

(2)立窑内的煅烧:

大致分为干燥预热、高温和冷却三个带。

(3)熟料的主要矿物组成:

四种矿物组成:

硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S

铝酸三钙C3A、铁铝酸四钙C4AF

4、水泥的制成和包装:

水泥细度:

水泥的粗细程度。

表示方法:

筛余百分数、颗粒级配、比表面积。

加入石膏的作用:

①调节凝结时间;

②强化水泥硬化程度

③改善水泥的某些性能。

水泥的包装:

有袋装和散装两种。

包装机有固定式和回转式两种型式。

干法水泥生产工艺流程

石灰石   粘 土   铁 粉   煤   石 膏   混合材

破碎机   烘干机   烘干机

贮 库   贮 库   贮 库  煤 磨  破碎机   烘干、(破碎)

生料磨        煤粉仓

生料库

回转窑

冷却、破碎

熟料库             石膏库   混合材库

水泥磨

水泥库

散装水泥出厂

 

包装机

成品库     袋装水泥出厂

第四章:

水泥的分类、命名及质量管理要求

1水泥的命名、定义和术语

1.1 

为了便于水泥命名,水泥按其用途及性能分为三类;

1.1.1 

通用水泥:

用于一般土木建筑工程的水泥。

六大通用水泥:

1、硅酸盐水泥;

      2、普通硅酸盐水泥

3、矿渣硅酸盐水泥;

    4、火山灰硅酸盐水泥

5、粉煤灰硅酸盐水泥;

   6、复合硅酸盐水泥

1.1.2 

专用水泥:

专门用途的水泥。

1.1.3 

特性水泥:

某种性能比较突出的水泥。

1.2 

水泥按其主要水硬性物质名称分为:

1.2.1 

硅酸盐水泥即国外通称的波特兰水泥。

1.2.2 

铝酸盐水泥。

1.2.3 

硫铝酸盐水泥。

1.2.4 

氟铝酸盐水泥。

1.2.5 

以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。

1.3 

需要在水泥命名中标明的主要技术特性划分如下

1.3.1 

快硬性:

分为快硬和特快硬两类。

1.3.2 

水化热:

分为中热和低热两类。

1.3.3 

抗硫酸盐性:

分为抗硫酸盐和高抗硫酸盐两类。

1.3.4 

膨胀性:

分为膨胀和自应力两类。

1.3.5 

耐高温性:

铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。

2水泥命名的一般原则

2.1 

水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行,并力求简明准确,名称过长时,允许有简称。

2.2 

通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。

例如:

普通硅酸盐水泥;

矿渣硅酸盐水泥;

混合硅酸盐水泥。

2.3 

专用水泥以其专门用途命名,并可冠以不同型号。

G级油井水泥;

425道路水泥。

2.4 

特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名,并可冠以不同型号或混合材料名称。

快硬硅酸盐水泥;

低热矿渣硅酸盐水泥;

膨胀硫铝酸盐水泥。

2.5 

以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组分的名称冠以活化材料的名称进行命名,也可再冠以特性名称。

石膏矿渣水泥;

石灰火山灰水泥。

水泥命名的有关术语

3.1 

水泥定义

3.1.1 

水泥

加水拌和成塑性浆体,能胶结砂石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。

3.1.2 

硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料;

即国外通称的波特兰水泥。

性能指标应符合GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的规定。

3.1.3 

普通硅酸盐水泥 

.

由硅酸盐水泥熟料、6-15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

3.1.4 

矿渣硅酸盐水泥 

由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

性能指标应符合GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》的规定。

3.1.5 

火山灰质硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

性能指标应符合GB1344-1999的规定。

3.1.6 

粉煤灰硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

性能指标应符合GB1344—1999的规定

3.1.7复合硅酸盐水泥.

由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料和适量石膏磨细制成的水泥。

性能指标应符合GB12958-1999的规定。

3.1.8中热硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、少量粒化高炉矿渣或火山灰混合材料(掺量不超过15%)和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

性能指标应符合GB200《硅酸盐大坝水泥、普通硅酸盐大坝水泥,矿渣大坝水泥》的规定。

3.1.9 

低热矿渣硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料,粒化高炉矿渣(掺量为20—60%)和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

性能指标应符合GB200的规定。

3.1.10 

快硬硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏,磨细制成的以3天抗压强度表示标号的水泥。

3.1.11 

抗硫酸盐硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料,加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐性能良好的水泥。

其熟料矿物组成应符合CB748《抗硫酸盐硅酸盐水泥》的规定。

3.1.12 

白色硅酸盐水泥

由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏,磨细制成的白色水泥。

其白变应符合GB2015《白色硅酸盐水泥》的规定。

3.1.13 

砌筑水泥

由活性混合材料,加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏,磨细制成主要用于配制砌筑砂浆的低标号水泥。

3.1.14 

油井水泥

由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。

3.1.15 

石膏矿渣水泥

以粒化高炉矿渣为主要组分材料(70%以上),加入少量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。

3.1.16道路水泥

由道路硅酸盐水泥熟料、0-10%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

与水泥有关的名词术语

4.1 

硅酸盐水泥熟料 

以适当成分的生料烧至部分熔融,所得以硅酸钙为主要成分的产物。

4.2 

铝酸盐水泥熟料

适当成分的生料,烧至完全或部分熔融,所得以铝酸钙为主要成分的产物。

4.3 

硫铝酸盐水泥熟料

适当成分的生料,经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸钙为主要成分的产物。

4.4 

氟铝酸盐水泥熟料

适当成分的生料,经煅烧所得以氟铝酸钙和硅酸钙为主要成分的产物。

4.5 

水硬性

一种材料磨成细粉和水成浆后,能在潮湿空气和水中硬化并形成稳定化合物的性能。

4.6 

火山灰性

一种材料磨成细粉,单独不具有水硬性,但在常温下与石灰一起和水后能形成具有水硬性的化合物的性能。

4.7 

水泥混合材料

在水泥生产过程中,为改善水泥性能、调节水泥标号而加到水泥中的矿物质材料。

4.8活性混合材料

具有火山灰性或潜在水硬性,以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料。

4.9 

非活性混合材料

在水泥中,主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料。

4.10 

火山灰质混合材料

具有火山灰性的天然的或人工的矿物质材料。

4.11粒化高炉矿渣

高炉冶炼生铁所得以硅酸钙与铝硅酸钙为主要成分的熔融物,经淬冷成粒后的产品

4.12 

粉煤灰

从煤粉炉烟道气体中收集的粉末,以二氧化硅和氧化铝为主要成分,含少量氧化钙,具有火山灰性。

4.13 

高钙粉煤灰 

·

某些褐煤燃烧而得的粉煤灰,除二氧化硅和氧化铝外一般含10%以上氧化钙,本身具有一定的水硬性。

4.14 

窑灰

从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘。

4.15 

石膏缓凝剂

在水泥生产过程中,主要为调解水泥的凝结时间而加入的石膏、半水石膏、硬石膏以及他们的混合物或工业复产石膏。

4.16 

助磨剂

在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂,其加入量应不超过水泥重量的

与水泥性能和试验方法有关的名词术语

5.1 

细度

粉状物料的粗细程度。

通常以标准筛的筛余百分数或比表面积或粒度分布表示。

5.2 

标准筛

测定粉状物料细度时所用的具有标准规格的筛子。

测定水泥细度用标准筛是孔边为0.08mm的方孔筛。

5.3 

筛余

粉状物料细度的表示方法。

一定重量的粉状物料在标准筛上筛分后所残留于筛上部分的重量百分数。

5.4 

比表面积

单位重量的物料所具有的表面积。

单位是m2/kg。

通常用透气法比表面积仪测定水泥的比表面积。

5.5 

粒度分布

不同尺寸的颗粒在粉状物料中分布的重量百分比。

5.6 

水泥净浆标准稠度 

为测定水泥的凝结时间,体积安定性等性能,使其具有准确的可比性,水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度。

5.7 

水泥净浆标准稠度需水量

拌制水泥净浆时为达到标准稠度所需的加水量。

5.8 

凝结时间

水泥从和水开始到失去流动性,即从可塑状态发展到固体状态所需要的时间。

水泥凝结时间分初凝时间和终凝时间。

5.9 

水泥体积安定性

水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。

5.10 

试饼法 

检验水泥熟料中游离氧化钙影响水泥体积安定性的常用方法。

用标准稠皮需水量拌制的水泥净浆试饼,经养护及沸煮一定时间后,检查试饼有无裂缝或弯曲。

5.11 

压蒸法

检验水泥熟料中因游离氧化钙和氧化镁影响水泥体积安定性的快速方法。

用标准稠度需水量拌制的水泥净浆试件经养护及沸蒸一定时间后,置于压蒸釜内在高温高压下压蒸一定时间。

根据压蒸前后试件外形或长度的变化,判断水泥体积安定性是否合格。

5.12 

标准砂 

检验水泥强度专用的细集料。

由高纯度的天然石英砂经筛洗加工制成。

对二氧化硅含量和粒度组成有规定质量要求。

5.13 

水泥胶砂

以水泥、标准砂和水按特定配合比所拌制的水泥砂浆,用于标准试验方法中测试各种水泥的物理力学性能。

5.14 

水泥胶砂流动度

表示水泥胶砂流动性的一种量度。

在一定加水量下,流动度取决于水泥的需水性。

流动度以水泥胶砂在流动桌上扩展的平均直径(mm)表示。

5.15 

水泥胶砂强度

表示水泥力学性能的一种量度。

按水泥强度检验标准规定所配制的水泥胶砂试件,经一定龄期的标准养护后所测得的强度。

5.16 

水泥胶砂需水量

使水泥胶砂达到一定流动度时所需要的加水量。

5.17 

水灰比

水泥浆、水泥胶砂、混凝土混合料中拌合水与水泥的重量比值。

5.18 

水泥胶砂需水量比

两种水泥胶砂达到规定的同一流动度范围时的加水量之比。

5.19 

养护

在测定水泥物理力学性能时,水泥试件需在规定温、湿度的空气中和水中放置一定时间,以使水泥较好水化的过程。

5.20 

龄期

测定水泥浆、水泥胶砂和混凝土的物理力学性能时,从水泥加水拌和时起至性能实测时为止的养护时间。

5.21 

水泥标号

根据水泥强度的高低划分水泥产品质量的等级。

5.22 

水化热

水泥和水之间化学反应放出的热量,通常以J/kg表示。

5.23 

耐蚀系数

水泥耐蚀性能的一种指标。

以同一龄期下水泥试体在侵蚀性溶液中的强度与在淡水中养护强度之比表示。

表示水泥力学性能的一种量度。

5.24安定性

水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。

有试饼法和雷氏夹法。

5.25假凝与快凝

假凝不产生大量的热量,而且经剧烈搅拌后,浆体又可恢复塑性,并达到正常凝结,对强度不会产生不利影响,只是给施工带来较大困难。

快凝或急凝是指浆体在较短时间内固化,并产生一定强度,重新搅拌并不能使其再具有塑性。

5.26强度

硬化的水泥石能够承受外力破坏的能力称为水泥强度。

分为抗压、抗折强度。

5.27水化热

水泥熟料矿物水化作用释放出的热量。

5.28抗渗性

硬化水泥石或混凝土抵抗水的渗透作用的性能。

5.29抗冻性

硬化水泥石抵抗冻融循环的能力。

5.30泌水性

又称析水性,指水泥浆所含水分从浆体中析出的难易程度

6水泥(熟料)质量管理要求

6.1出厂水泥(熟料)质量管理:

出厂水泥(熟料)质量必须按相关的水泥标准严格检验和控制,经确认水泥各项质量指标及包装质量符合要求时,方可出具水泥出厂通知单。

各有关部门必须密切配合,确保水泥质量合格率和28天抗压富裕强度合格率两个100%,努力提高水泥均匀性、稳定性以及一等品率和优等品率。

要加强出厂水泥的质量控制,其内控指标必须严于现行国家(行业)标准,以保证出厂水泥的实物质量。

出厂水泥质量的主要要求是:

(一)出厂水泥合格率100%。

(二)28天抗压富裕强度合格率100%。

通用水泥28天抗压富裕强度不小于2.0MPa。

白水泥28天抗压富裕强度不小于1.0MPa。

中、低热水泥28天抗压富裕强度不小于1.0MPa。

道路水泥28天抗压富裕强度不小于2.5MPa。

钢渣水泥28天抗压富裕强度不小于2.5MPa。

(三)袋装水泥20包的总质量不小于1000㎏,单包净含量不小于49㎏,合格率100%。

(四)28天抗压强度控制值≥水泥国家(行业)标准规定值+富裕强度值+3S。

(S-月<

或一统计期>

平均28天抗压强度标准偏差)

(五)28天抗压强度月(或一统计期)平均变异系数(Cv)目标值不大于4.1%。

(六)均匀性试验的28天抗压强度变异系数(Cv)目标值不大于3.0%。

(七)专用水泥和特性水泥其它特性指标的目标值要求。

1、白水泥富裕白度0.5%;

2、A级油井水泥稠化时间为:

标准值+5分钟,

G级油井水泥稠化时间为:

90分钟标准值+5分钟,

120分钟标准值-5分钟;

3、中热硅酸盐水泥水化热为:

标准值-8KJ/㎏,

低热矿渣硅酸盐水泥水化热为:

标准值-6KJ/㎏;

4、道路硅酸盐水泥磨损量为:

标准值-0.5㎏/㎡;

5、钢渣水泥比表面积为:

标准值+30㎡/㎏;

要加强水泥的均化,采用空气搅拌、机械倒库或多库搭配等均化措施,提高均匀性,缩小标准偏差,企业每季度要进行一次水泥均匀性试验,努力实现单包水泥各项质量指标达到产品标准要求。

严禁无均化功能的水泥库单库包装,要严格按照化验室签发的书面通知,按库号和比例放库,决不允许随意改变库号和比例。

水泥库要定情清理和维修,卸料设备要保持完好,保证正常出库。

水泥入散装库前必须经过均化,确保散装水泥的均匀性。

水泥包装标志必须齐全、清晰,与内装的出厂水泥品种、质量相符。

包装物也必须符合GB9774-2002《水泥包装袋》或JC579-1995《水泥吨袋装》的规定。

企业要建立包装质量抽查制度,每班每台包装机至少抽查20包,其包装质量和标志必须符合标准要求,发现不符合

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