现代水泥工艺学
时间：2021-01-09 20:02:53 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：凡细磨材料、加入适量水后，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、石等材料牢固的胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。就现代水泥工艺学加以简单的阐述和探讨。
关键词：水泥 工艺学 探讨
中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）002-022-02
水泥的种类很多。按性质和用途可分为一般用途水泥和特种用途水泥。一般用途水泥如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。特种用途水泥如用于快速和抢修工程的早强水泥和快硬快凝水泥、用于水利工程的水工水泥、用于防渗堵漏的膨胀水泥、用于自应力压力管的自应力水泥、用于油井开发的油井水泥、用于炉衬材料的耐火水泥以及其他专用水泥等；也可按组成分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。目前水泥品种已达一百多种。用水泥制成的砂浆和混凝土，坚固耐用，是重要的建筑材料和工程材料。
1 水泥的性质
1.1 水泥的物理性质
水泥加水搅拌后放置2-3小时开始凝固，此时还可以用小刀简单地切开，随着时间的推移，水泥浆的硬度会增加。水泥的这种遇水凝固的性质叫做水硬性。
水泥所要求的性质中首先是强度，水泥几乎没有单一使用的，多以沙浆或混凝土的形式使用，所以在强调试验时，是以水泥沙浆的形式进行。一般将水泥沙浆搅拌后测定3天、7天、28天的强度。水泥中加入适当的水和其他材料后，必须马上施工，所以自搅拌至施工之间的凝结时间是非常重要的要素。凝结时间过长、过短对工程都有很大的影响，所以要测定水泥的凝结时间。
一般来讲煅烧不充分的水泥中有很多未反应的f-CaO，f-CaO水化时膨胀率高，容易造成混凝土出现裂缝，检查裂缝可能出现的程度的试验叫做安定性试验。
根据国标还需测定水泥的粉末细度。测定粉末细度用80微米标准筛，根据筛余量进行细度试验，同时可以用比表面积方法进行比表面积试验。
1.2 水泥的化学性质
硅酸盐水泥的定义是由水泥熟料加上适量的石膏后经粉磨而产生的。
水泥为什么能够凝结，人们已经知道熟料中的矿物与水化合后产生水合矿物质，但是对于水合矿物质的具体结构还不能说是十分明了。因此，对于水泥的化学成分的管理具有非常重要的意义。只要充分管理好化学成分，生产水泥就不是太难的事情。
2 水泥原料
2.1 石灰石
石灰石大部分是由CaCO3形成的水成岩。大致可分为由含有碳酸石灰质的孔虫、珊瑚礁、石灰藻等生物化石形成的和海水中的钙物质因某种原因经化学反应沉淀而形成的两种。
石灰石自地球形成开始，经古生代、中生代、新生代至现代，在地球的各处经过各个时代而生成，数量最多的要数古生代。
石灰石的需求范围很广，用于水泥的生产、建筑材料、石灰、防止公害脱硫等。
石灰石有致密质和结晶质两种，石灰石原本是有机物的残骸，受低压、温度等的影响，形成非常细小的方解石结晶，这种结构就叫做致密质。方解石的结晶可以用肉眼看到的结构叫做结晶质。
致密质的石灰石在破碎时无需太大的动力，但粉磨时需要大的动力。
2.2 粉煤灰（FA）
粉煤灰又叫做“飞散灰”。是火力发电车的煤灰经收尘器收集的物质。其比表面积为10000cm2/g球型微粉。和火力发电厂煤炭的成分不同。优质的煤灰（未含碳素而且质量稳定）可以直接掺入水泥中生产水泥。
粉煤灰的烧失量高，未燃尽碳素残留的可能性就大，如果将这种粉煤灰直接掺入水泥中，水泥混凝土施工时未燃碳素会浮到表面，给施工带来问题，同时对强度带来不良影响。粉煤灰碱含量低（R2O），粉磨所消耗的功几乎为零，作为Al2O3、SiO2的来源是有益的原料。
2.3 矿山表土
通常SiO2、Al2O3的来源一般使用粘土，烟台三菱水泥有相当的矿山表土。由于粉煤灰中Al2O3高、SiO2低，而SiO2在水泥的主要化学成分中占第二位，因此矿山表土是很重要的。
对矿山表土有以下要求：
（1）易磨性好。石灰石是比较容易粉磨的，这样当SiO2、Al2O3、Fe2O3等主要原料呈粗颗粒时，熟料烧成时固相反应比较迟缓，不容易烧出好的熟料矿物，所以要求粘土具有较好的易磨性。
（2）运输、使用方便。如果粘土含水量大，在输送过程中容易发生故障。在日本缺乏优良的粘土，所以各个工厂都在积极地采取措施。
2.4 铁质原料
铁质原料一般熔点低，在烧成过程中最先形成液相，然后与其他成分化合，对熟料矿物的生成起促进作用。水泥中的Fe2O3约占3%，粉煤灰和矿山表土所提供的还不到3%，所以要补充铁质原料。
3 原料工程
3.1 原料方面的主要设备
石灰石自矿山用矿车运送到工厂，粉碎到25mm以下，用堆料机堆料。作为主要原料的石灰石，经过粉碎后，在石灰石预均化堆场得到充分均化，这是保证主机设备（原料磨、回转窑、水泥磨）长期稳定运转并生产优质水泥的首要条件。
烟台三菱水泥计划使用的燕地石灰石有以下三个问题：
（1）不同的采掘现场石灰石的易碎性差异性较大。
（2）烟台三菱水泥计划用的石灰石CaO%在45%--50%之间，纯石灰石CaO%含量为56%，由于烟台三菱水泥的矿石中含有矿山表土以及粘土夹层，所以矿石品位降低。
（3）在不同的采掘现场MgO%在1.5%～4.0%之间波动。
为了克服以上问题，在石灰石进厂处理过程中设有破碎机，石灰石堆取料机和预均化厂。
