水泥的制作流程(精)
2024年4月4日发(作者：)
水泥的制作流程
水泥的制作过程是很复杂的。水泥的生产主要分为三个阶段:生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。其中,制造水泥的主要原料是石灰石、粘土、铁粉、萤石、石膏。
制造水泥的主要原料是石灰石（80％～90％，为质量分数，以下同）、粘土（10％～15％）和铁矿粉（1％～2％）。为了控制凝结速率），还要在熟料中加入3％以下的石膏。
（1）水泥生料煅烧成熟料的物理、化学变化过程
混合生料进入回转窑的上端，受热到100℃时，主要是水分蒸发，这一段叫干燥带。干燥的生料继续在窑中前进，在与更热的气体相遇时，被加热到600℃左右，这时发生有机物燃烧和高岭土脱水。此时，由于粘土可塑性减低，块料粉碎成粉料，这一带叫做“预热带”。
温度升高到900℃，石灰石发生分解，生成的CaO和粘土组成里的二氧化硅、氧化铝开始发生固态反应，这一段叫“分解带”。当温度升高到1100℃以上，CaO和酸性氧化物的反应大为加快，反应主要是：
3CaO+Al2O3—→3CaO·Al2O3（铝酸三钙）（1200℃时）
这一段叫做“煅烧带”或称“放热反应带”。
温度到达1400℃左右，窑内物料开始烧结，部分开始熔融。这时硅酸二钙仍保持为固态，它熔于熔融液里，与游离的CaO继续反应生成硅酸三钙（3CaO·SiO2）。硅酸三钙以微小的结晶析出，即成熟料。这一段称为“烧结带”。
经过烧结带后，熟料开始冷却而出窑，这一段叫做“冷却带”。
（2）熟料中加入石膏，为什么可以延缓水泥硬化速率？
首先来分析一下水泥的硬化过程：
水泥配上适当分量的水后，调和成浆，经过相当时间，凝固成块，最后成为坚硬如石的物体，这一过程叫做水泥的硬化。硬化时发生下列反应
3CaO·SiO2+2H2O=2CaO·SiO2·H2O+Ca（OH）2（水解）
2CaO·SiO2+H2O=2CaO·SiO2+H2O（水化）
3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O（水化）
第一个反应生成的Ca（OH）2由于开始时量少而溶解，随着量的增多，变成饱和溶液而后析出胶体Ca（OH）2，引起水合硅酸钙和水合铝酸钙凝成凝胶状胶体，这时水泥具有可塑性。胶状物经过一段时间，渐渐变结实，水泥就失去可塑性而凝结了。由于以上反应随着时间增加从水泥表面向内部慢慢进行，使凝胶更多且更结实。同时在形成胶体时，氢氧化钙凝胶和水合铝酸钙开始结晶，随着时间的增加，结晶的量增多，形成的晶体和无定形水合硅酸钙相结合，使之机械强度不断增大而硬化。
在水泥组成中，和水作用的速率最大的是铝酸三钙和硅酸三钙，因此它们的含量对水泥的凝结硬化速率起着主要作用。当加入石膏时，硫酸钙和铝酸三钙作用，而生成难溶的铝硫酸钙。由于这种化合物的生成，减小了铝酸三钙的作用，使胶凝速率变慢，因而延迟水泥的凝结时间和硬化速率。
（3）水泥的标号
水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结28d后的强度。例如检验得到28d的抗压强度为310kg/cm2，则水泥的标号定为300号。抗压强度在300～400kg/cm2者均算为300号。普通水泥有：200、250、300、400、500、600六种标号。200号～300号的可用于一些房屋建筑。400号以上的可用于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重要路面和制造预制构件。
补偿收缩混凝土和氧化镁微膨胀水泥
一、混凝土的收缩与微膨胀水泥
大体积混凝土的收缩、裂缝是很受混凝土工作者关注的问题。
大体积混凝土的收缩，主要是由下述原因造成的：一是水泥水化硬化后，生成的矿物体积小于水化前的矿物，使得硬化后混凝土的体积小于硬化前各种原材料与水的体积之和；二是水泥水化是放热反应，产生的热量（水化热）使混凝土在浇筑初期内部温度升高，随着龄期增长，温度逐渐下降，体积也随之收缩。收缩所产生的拉应力往往导致混凝土裂缝，破坏了它的整体性。解决这个问题的办法，一是采取多种措施控制混凝土的温度，二是使水泥（或胶凝材料）水化硬化时具有一定的膨胀性能，以补偿混凝土的收缩。具有一定膨胀性能超群能的水泥（胶凝材料）主要以氧化钙、氧化镁或硫铝酸钙为膨胀源，其生产工艺则有“内含”和“外掺”之分。“内含”是有意识地控制水泥生料的成分，使烧成的熟料含有膨胀组分；“外掺”主要是将膨胀源掺入胶凝材料中。硫铝酸钙和氧化钙水化反应快，在水泥水化初期很快就达到最大膨胀率，而大体积混凝土内部降温缓慢，因此硫铝酸钙或氧化钙的膨胀和混凝土的降温收缩不同步，补偿收缩的效果不够理想。于是，人们又想到方镁石。MgO（方镁石）与水反应生成Mg(OH)2（水镁石），体积膨胀，膨胀率不很大，属微膨胀型；由于反应缓慢，膨胀持续时间较长，发生膨胀的时间与混凝土内部降温的时间有可能同步（我们称之为“延滞性微膨胀效应”），对补偿混凝土的收缩较为有效。然而，由于水泥熟料中所含氧化镁的水化膨胀性质受烧成条件，形成固熔体的比例以及颗粒大小……等诸多因素影响，难以掌握其规律，若氧化镁含量超过一定的限值，会造成膨胀破坏。因此，水泥熟料的氧化镁长期以来一直被看作是造成水泥安定性不合格的有害成分之一，生产厂家都力求降低熟料的氧化镁含量，以确保水泥的安定性合格。但另一方面，利用氧化镁的膨胀性能以补偿混凝土收缩的研究又是人们感兴趣的课题，特别是20多年前，我国兴建吉林省白山水库大坝时，发现混凝土“没有裂缝”（应该是裂缝很少），经研究，认为是使用抚顺水泥厂熟料中氧化镁含量为5%～6%之间的水泥产生的效果（该厂用矿渣配生料，熟料的氧化镁含量一直保持在这个水平）。此后，在大坝混凝土施工中曾出现过利用氧化镁微膨胀的“热潮”。现在，三峡工程大坝混凝土所用的中热水泥，也是采用了熟料氧化镁含量较高的方案。因此，长江科学院理所当然地做了许多研究，本文归纳的是其中的一部分。
二、氧化镁含量对水泥性质的影响
为便于讨论，先说明几个基本问题。
1、作为“膨胀源”的氧化镁，是指游离态的、矿物学称为方镁石的物质。
水泥混合材或混凝土掺合料的化学成分中，也有MgO，但大都不是方镁石，因为化学分析（或物理化学分析）测定结果所表示的，不是矿物成分而是化学成分，即在测定试样的Mg++（或镁元素）含量以后，不管它们以什么形式存在，一律以MgO表示，例如矿渣的化学成分中有MgO，但研究结果证实：当矿渣中MgO含量<5%时，它和SiO2、CaO化合成方柱石（C2MS2）；当矿渣中MgO含量>5%时，则化合成钙镁橄榄石（CMS）等等矿物。由于MgO实际上不以游离状态存在，即使矿渣中的MgO含量高达20%，水化后也没有观察到生成Mg（OH）2（水镁石）。但我们也曾发现，在一定条件下，矿渣有膨胀效应，经研究认为，这不是MgO生成水镁石造成的，而是水泥水化时，矿渣受激发，溶出Al2O3，加快了钙矾石的形成所产生的效果。
熟料中的MgO也有一部分与CaO，SiO2等物质形成固熔体而不起水化膨胀作用。有些研究者认为这部分MgO约为2%；也有人指出：当熟料中 MgO含量为5%时，固熔态的 MgO为1.08%-1.15%。
2、控制水泥（胶凝材料）中氧化镁含量的方法有三类
“外掺”、“磨掺”和“内容”。所谓“外掺”，就是将氧化镁粉末直接和其他原材料一起输入搅拌机中拌机中拌制混凝土。这个方法简便，二十世纪80年代以来，我国水工混凝土施工曾一度盛行这种方法。但我们认为这个方法有较严重的缺点：
（1）熟料中氧化镁含量过高，水泥的安定性就不合格，同理，混凝土中胶凝材料氧化镁含量也应有所限制。因此，外掺氧化镁的量要根据水泥中方镁石的含量而定，如果水泥中方镁石含量不稳定，则外掺氧化镁的数量也要经常随之改变，在施工中容易发生差错。
（2）氧化镁粉末的掺量一般为水泥重量的5%以下，在混凝土中所占的比例很小，即使延长搅拌时间，亦难以使其在混凝土中分布均匀。未搅拌均匀的氧化镁在混凝土中局部富集，就会造成局部膨胀过大导致混凝土破坏。
（3）方镁石的烧成温度（低温轻烧或高温僵烧）、粒径大小都直接影响它的水化性能，从而影响膨胀速度和膨胀率，因此要求所掺的氧化镁的质量必须十分稳定。
菱镁水泥缓凝抗卤剂
品名：菱镁水泥缓凝抗卤剂
型号：GX-1#
性能特征：
GX-1#缓凝抗卤剂可有效延缓高温（25~40℃）生产环境下菱镁水泥的初凝时间，提高料浆的可操作性能。同时GX-1#缓凝抗卤剂可以改善5·1·8晶种的堆积状态，堵塞体系中的毛细管道，从而达到辅助抗卤的目的。[1]
理化性能指标：
外观：无色透明到淡绿色粘稠液体；
密度：1.30~1.35g/cm；
粘度：500c s
固含量：≥ 55%
PH值：1~2；
功能及作用原理：
GX-1#改性剂可以通过与氧化镁反应，生成一层“薄膜”覆盖在5·1·8晶种的表面，降低5·1·8晶种的发育速度，从而达到延长菱镁水泥固化时间、提高料浆操作性能的目的。同时GX-1#改性剂可释放出大量凝胶物质，堵塞毛细管道，从而在一定程度上达到抗卤的目的。
使用方法及注意事项：
GX-1#改性剂用量一般为氧化镁重量的5~10‰，根据生产条件、所需操作及固化时间进行微调。使用时直接加入到已陈化清澈的氯化镁溶液中即可。GX-1#改性剂为酸性液体，不能与碱值质共存。
水泥制造工艺
水泥窑目前主要有两大类，一类是窑筒体卧置（略带斜度），并能作回转运动的称为回转窑（也称旋窑）；另一类窑筒体是立置不转动的称为立窑。 水泥回转窑的类型即特点：
水泥工业在发展过程中出现了不同的生产方法和不同类型的回转窑，按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产，与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿发回转窑两类。由于窑内窑尾热交换装置不同，又可分为不同类型的窑。回转窑的分类大致如下：
1、 湿法回转窑的类型：
用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑，湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆，所以各原料之间混合好，生料成分均匀，使烧成的熟料质量高，这是湿法生产的主要优点。
2、 干法回转窑的类型：
干法回转窑与湿法回转窑相比优缺点正好相反。干法将生料制成生料干粉，水分一般小于1%，因此它比湿法减少了蒸发水分所需的热量。中空式窑由于废气温度高，所以热耗不低。干法生产将生料制成干粉，其流动性比泥浆差。所以原料混合不好，成分不均匀。
水泥立窑的类型即特点
我国目前使用的立窑有两种类型：普通立窑和机械立窑。
普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料，人工卸料；机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的，它的产、质量及劳动生产率都比普通立窑高。 根据建材技术政策要求，小型水泥厂应用机械化立窑，逐步取代普通立窑。
水泥生产中的质量控制及标准
水泥生产质量管理主要有二个方面：一方面是控制主机设备—窑、磨在指标控制范围内的正常运转；另一方面是管理好各种库，原料、煤、生料、熟料、水泥各库内物料的数量与质量，掌握进库与出库，保证生产的正常运转。确定质量控制点和控制指标是一项非常重要的工作，一定要从本厂工艺流程和设备的具体情况出发，制定合理的、可行的方案，才能更好地指导生产。
四川华蓥山广能（集团）有限责任公司
四川华蓥山广能（集团）有限责任公司座落在中国改革开放总设计师邓小平的故乡广安市，其前身是原国家煤炭工业部直属国有大型骨干企业—华蓥山矿务局，始建于1970年，1998年国家体制改革下放到四川省（广安市）管理，2000年改制为国有控股公司，2005年上划四川省国资委管理，成为四川省煤炭产业集团的子公司。广能集团是一个集煤炭开采、洗选加工、发电、建材、机械制造等为一体的国有控股综合型企业，下属17个子（分）公司，现有煤炭设计生产能力270万吨、发电1.4亿度、生产水泥55万吨的生产规模；在建龙滩、李子垭南二井设计生 产能力135万吨，勘探建设的龙门峡南矿设计生产能力60万吨/年，拥有总资产11亿多元，员工6000余人。
广能集团拥有优质炼焦精煤、高热值动力煤，以及Po42.5、Po52.5普通、中热、缓凝特水泥和矿用防爆柴油机车、DZ大载重自卸（梭）式矿车、急倾斜（60度）综采液压支架等“三大产品系列”，产品畅销西南、华中近10个省市，深受广大用户青睐。
广能集团先后多次荣获全国煤炭工业100强、四川企业集团综合实力100强、四川企业集团资产规模100强、四川省优秀政工企业、四川省“重合同、守信用”先进单位、四川省质量金榜企业、全国煤炭系统优秀企业、广安市十大杰出贡献企业等100多项地(市)级以上荣誉称号。企业技术力量雄厚，是四川省唯一的“采煤机械化矿务局”，急倾斜（45-60
度）、大倾角、薄煤层综合机械化采煤技术和急倾斜综采液压支架制造技术国内领先，并达到国际先进水平。
广能集团力争通过5—10年的努力，使煤炭产量达到800万吨/年，电力装机容量达30万KW，机械制造产值达2亿元，力争2010年产值达20亿元，2015年产值达40亿元，努力把广能集团建成全国复杂地质条件下煤炭综采的典范，西南地区动力煤供给的重要基地，四川省发展循环经济的样板矿区，广安市最具带动力的现代化企业，构建安全、法治、文明、和谐的新广能。
