[材料科学]水泥原料与配料知识讲座.ppt

习水赛德水泥有限公司 蔡维平 2010年8月12日 水泥原料和配料知识讲座 石灰质原料 粘土质原料 校正原料 （1）硅质 （2）铝质 （3）铁质 水泥原材料 是水泥熟料中氧化钙（CaO）成分的主要来源， 生产1吨熟料约需用石灰石1.3~1.5吨石灰石， 占生料中原料总量的80%以上。因此，石灰质原料性能对熟料煅烧有很大影响。 石灰岩矿床一般呈层状、 块状构造，密度2.6~2.8g/cm3，耐压强度为80~140MPa， 纯净的石灰石为白色，CaO含量54%；由于它常含有白云石、 菱镁矿、 燧石、 石英、 蛋白石、 含铁矿物和粘土矿物而呈青灰、 灰黑、 浅黄或浅红色，CaO含量也随之减少，一般 一级品CaO含量为48~53%，二级品为45~47%，而泥灰岩的CaO含量则为35~44%。 石灰质原料 石灰质原料等级 石灰石的主要矿物为方解石。 常见的结构类型有： 隐晶结构、 结晶粒状结构、 生物结构、碎屑结构及鲕状结构等。因之， 方解石矿物结构、 结构形态、 结晶体完整程度及晶体大小等都对熟料煅烧活性有着很大影响。同时，其所含杂质多少，杂质成分、结构、分布状况，特别是燧石中的 石英晶体， 以及石英晶体的发育状况等，对生料的化学反应活性影响也是显著的。 石灰质原料 所以在工厂建设资源选择时， 对石灰石的化学成分及以上所述的矿物性能， 特别是对燧石、石英等杂质含量应加以限制外， 在对水泥窑热工系统工程研究中， 亦应首先对此加以分析研究，以便对水泥窑的热工性能作出全面、 客观地分析评价。 石灰质原料 粘土质原料可分黄土、 粘土、 页岩及粉砂岩、 河泥及湖泥等四类。 它是水泥熟料中酸性氧化物的主要来源，生产1吨熟料约需 0.3~0.4吨粘土质原料，占生料中原料总量的11~17%；其矿物性能对熟料煅烧亦有很大影响。 粘土质原料 黄土化学组成以SiO2及Al2O3为主。硅酸率一般为3.5~4.0，铝氧率为2.3~2.8，CaO在5~8%之间，R2O主要由云母、长石带入，一般为3.5~4.5 %，之间。黄土中的粗粉砂级一般在（0.005~0.01mm）颗粒一般占25~50%，粘土级（0.005）一般占20~40%。黄土的塑性指数一般在8~12之间. 粘土质原料 石英，α—SiO2，β—SiO2， 高岭石，Al2[Si2O5](OH)4， 蒙托石（Al，Mg）2（Si4O10）(HO)·n(H2O) 粘土质原料矿物组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O CaO 粘土中SiO2含量较低，Al2O3、Fe2O3 含量较高，硅酸率在1.4~2.6之间，铝氧率在2~5之间，塑性指数为18~27；南方地区的红壤和黄壤主要形成于第四系更新世，主要矿物为石英、长石、赤铁矿等，主要粘土矿物为高岭土， 其次为伊利石、 叙承石、 三水铝矿等，硅酸率偏低，一般为2.5~3.3， 铝氧率2~3 %，R2O含量较低，塑性指数介于17~45之间， 一般为 20~25。 粘土质原料 粘土品位 粘土反应活性 水泥工业生产中， 往往使用石灰质及粘土质原料配料尚不能满足规定的生料化学成分要求时，则需添加第三、 四种校正原料。 常用的校正原料有铁质、 硅质或铝质原料等三种。 近年来，为了保护环境，综合利用废渣，水泥企业在原来利用煅烧的煤矸石及粉煤灰作混合材外，亦重视利用它们作水泥原料。比如电厂粉煤灰。 以校正原料代替粘土质原料对于保护环境、保护耕地，意义深远。 校正原料 铁质校正料为硫酸渣、硫铁矿渣、钢渣、硫磺渣等。 硅质校正料多为砂岩，个别厂采用河沙。 铝质校正料多为铝矾土、 煤矸石、 铁矾土、粉煤灰等。 但是，在硅质校正料中，所用的砂岩及河沙等多为结晶的，对粉磨及煅烧均甚不利，应特别慎重选用。 尤其是选用石英砂的，结晶更加粗大，尽量避免使用。 校正原料 校正原料品位要求 部分硅质原料（砂岩）成分 部分铁质原料成分 部分铝质原料(煤矸石)成分 部分铝质原料(粉煤灰)成分 在水泥实际生产过程中，原料配比、匹配，生料化学成分等对熟料的形成过程、水泥窑的产、质量、热耗等都有着较大影响。为此，在原料特性研究的基础上，还必须进一步对生料易烧性能进行研究。 生料易烧性 众所周知，对某种特定的石灰石而言，在选用辅助原料时，应考虑它们之间的物理化学性能的协调性。如晶质石灰石与无定形氧化硅相作用，以及活性较大的隐晶质石灰石与砂岩中的游离氧化硅之间的反应仍然还是很慢的。 因水泥熟料矿物的形成包括碳酸盐分解，固相反应， 烧成等多个过程，不仅与单项原料的性质有关，而且还与它们之间的相互配合比，相互作用所表现出来的性质都有很大关系。 生料易烧性 理论计算(公式法) 从化学成分的角度,但忽略了----,有局限性 游离氧化钙吸收 从生成物质量的角度,但忽