水泥生产工艺基本知识问答

1、生产硅酸盐水泥常用的原料种类及其化学成份是什么?

答：水泥生产通常采用石灰质原料（如石灰石）、粘土质原料、铁质校正原料、硅质校正原料，进行适当配合，制成符合化学成份要求的混合料。

石灰质原料（石灰石）主要化学成份为氧化钙（CaO）；

粘土质原料的主要化学成份是二氧化硅（SiO2）和三氧化二铝（Al2O3）；

硅质校正原料（如砂岩）主要化学成分是二氧化硅（SiO2），用以补充粘土中二氧化硅含量的不足；

铁质校正原料（铁粉，亦称硫铁渣）主要化学成份是三氧化二铁（Fe2O3）。

2、生产水泥对石灰石的质量要求有什么规定?

答：石灰石质量要求如下表一：

石灰石质量要求（％）

3、生产水泥对粘土质原料的技术要求是什么？

答：粘土质原料的技术要求如表二：

注：当 n=2.0－2.7时，一般需掺用硅质原料，当 n=3.5－4.0时，一般需与n值低的二级品粘土质原料搭配使用，或掺用铝质原料。

4、矿山生产的工艺流程是什么？

答：矿山生产的工艺流程是：工作面整平→穿孔→爆破→电铲装车→汽车运输→破碎机破碎→皮带输送→石灰石均化堆场。

5、原料生产的工艺流程是什么？

答：原料生产的工艺流程是：石灰石均化堆场→原料磨头仓计量配料输送→原料磨→生料均化库

6、熟料生产的工艺流程是什么？

答：熟料生产的工艺流程是：生料均化库→计量喂料系统→预热器预热和分解→回转窑煅烧→篦冷机冷却熟料→熟料输送→熟料储存。

7、水泥生产主要环节是什么？

答：水泥泥生产三大环节是：原料制备→熟料煅烧→水泥制成→水泥包装。

8、生产水泥用的铁质校正原料有哪些?

答：目前水泥厂常用的铁质校正原料有铁粉（硫酸厂废渣），它是将黄铁矿经过煅烧脱硫后的废渣。铁矿石或炼铁厂的尾矿也可作铁质原料。

9、什么是胶凝材料？胶凝材料分几类？

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

胶凝材料分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两类。

10、什么叫水硬性?

答：一种材料磨成细粉成浆后，能在潮湿空气和水中硬化并形成稳定化合物的性能，叫做水硬性。

11、什么叫做水泥?

答：凡细磨材料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，称为水泥。

12、水泥一般分为哪几类?

答：《水泥命名原则》规定，按其用途和性能，水泥分为以下三类：

（1）通用水泥：用于一般土木建筑工程的水泥（如普通硅酸盐水泥等）。

（2）专用水泥：具有专门用途的水泥（如75℃油井水泥等）。

（3）特性水泥：某种性能比较突出的水泥（如膨胀硫酸盐水泥等）。

13、什么叫硅酸盐水泥熟料?

答：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，即为硅酸盐水泥熟料。

14、硅酸盐水泥的定义、分类和代号是什么？

答：凡由硅酸盐水泥熟料，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，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。

硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称 I 型硅酸盐水泥，代号 P·I。

在硅酸盐水泥熟料粉磨时，掺加水泥重量 5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号 P·Ⅱ。

15、普通硅酸盐水泥的定义和代号是什么?

答：凡由硅酸盐水泥熟料、6－15％混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）。代号 P·O。

16、矿渣硅酸盐水泥的定义和代号是什么?

答：凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）。代号 P·S。

水泥中粒化高炉矿渣的掺加量按重量百分比为20－70％。

17、什么叫做水泥混合材料?混合材料分哪两类?

答：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，称为水泥混合材料。

混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料两种。

18、什么是活性混合材料?

答：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，称为活性混合材料。

19、什么是非活性混合材料?

答：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，称为非活性混合材料。

20、什么是粒化高炉矿渣?

答：凡在高炉冶炼生铁时，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，即为粒化高炉矿渣。

21、国家标准中对粒化高炉矿渣的质量要求是如何规定的?

答：（1）粒化高炉矿渣的质量系数

（CaO+MgO＋Al2O3）/（SiO2 ＋MnO＋TiO2）不得小于1.2。

（2）粒化高炉矿渣中锰化合物的含量，以 MnO计，不得超过 4％；钛化合物的含量，以 TiO2计，不得超过10％；氟化合物含量，以F计不得超过2％。

（3）高炉矿渣的淬冷必须充分。粒化高炉矿渣的容重不得大于1.1公斤／升；未经充分淬冷的块状矿渣，经直观剔选，以重量计不得大于5％，其最大尺寸不得大于100mm。

（4）粒化高炉矿渣不得混有任何外来夹杂物。金属铁的含量亦应严格控制。

22、磨制水泥掺加混合材的作用是什么?

答：磨制水泥时加入混合材不仅可以调节水泥标号与品种；增加水泥产量，降低成本。而且加入混合材在一定程度上能够改善水泥的某些性能，满足工程上对水泥的某些特殊技术要求。此外。还可综合利用某些工业废渣，具有节能意义。

23、什么是石膏缓凝剂?

答：在水泥生产过程中，主要为调节水泥凝结时间而加入的石膏(CaSO4·2H2O)、半水石膏(CaSO4·1/2H2O)、硬石膏（CaSO4），以及它们的混合物或工业副产石膏。即为石膏缓凝剂。

24、磨制水泥时掺加石膏的作用是什么?

答：因为石膏是缓凝剂，能延缓水泥凝结时间，防止水泥调水后产生急凝。加入石膏能调节水泥的凝结时间达到正常要求，以利于施工。同时，加入适量石膏还可以改善水泥的一系列性能。

25、简述石膏对水泥的缓凝机理是什么？

答：通常认为石膏的缓凝机理是：水泥加入石膏后，C3A在饱和石灰－石膏溶液中主要生成溶解度极低的水化硫铝酸钙(即钙矾石)晶体，这些棱柱状的小晶体长在水泥颗粒表面，成为一层保护薄膜，封闭了水泥组分的表面，从而阻滞了水分子向颗粒内部扩散，延缓了水泥颗粒，特别是C3A矿物的继续水化，使水泥不至于产生快凝现象。随着钙矾石晶体的增大，所产生的结晶压力达到一定数值时，就将钙矾石薄膜局部胀裂，而使水化继续进行。随后新生成的钙矾石又将破裂处封闭，再使水化延缓。如此反复进行，从而控制了水泥的凝结时间。

概括说来，石膏的缓凝作用是在水泥颗粒表面形成的钙矾石保护膜，阻碍了 水分子渗透的缘故。

26、什么是水泥假凝现象?产生假凝的原因是什么?

答：假凝是指水泥的一种不正常的早期固化，或过早变硬现象。在水泥加水拌和的头几分钟内就显示出凝结。

假凝与快凝不同，经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结。

假凝现象的产生，除熟料中C3A含量偏高、石膏掺量较多等影响条件外，一般认为主要是由于水泥在粉磨过程中受到高温(有时超过150℃)影响，使部分二水石膏脱水成半水石膏的缘故。而当水泥调水后，它们又重新水化为二水石膏并析出晶体，在水泥浆中形成二水石膏的结构网，从而引起水泥浆的固化，亦即常说的水泥产生假凝现象。

但这种现象由于不是水泥组成的水化，所以不象快凝那样放出大量的热，这种假凝的水泥浆经剧烈搅拌，破坏二水石膏的结构网后，水泥浆又能恢复原来塑性状态，进行施工。

27、硅酸盐水泥熟料的化学成份是什么?含量为多少?

答：硅酸盐水泥熟料的化学成份主要由氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2 )、三氧化二铝 (Al2O3)及三氧二铁(Fe2O3)四种氧化物组成，它们的总和占熟料成份的95％以上。它们的含量一般为：CaO：62－67％；SiO2：20－24％；Al2O3：4－7％；Fe2O3：2.5－6.0％。

28、硅酸盐水泥熟料的矿物组成是什么?

答：在水泥熟料中，CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3不是以单独的氧化物存在，而是以二种或二种以上氧化物反应生成的多种矿物组成的，主要为以下四种矿物。即：

硅酸三钙，简写C3S。通常含量50％左右，有时高达 60％；

硅酸二钙，简写C2S。通常含量20％左右；

铝酸三钙，简写C3A。

铁铝酸四钙，简写C4AF。

通常熟料中C3S 和 C2S含量占75％左右，称为硅酸盐矿物。C3A和C4AF占22％左右，称为熔剂矿物。

29、什么是游离氧化钙?它对水泥质量有什么影响?

答：当配料不当、生料过粗或煅烧不充分时，熟料中就会出现没有被吸收的游离状态存在的氧化钙，称为游离氧化钙，或者叫做游离石灰。以 f－CaO 表示。

在烧成温度下死烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常在三天以后才明显起来。水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9％，在硬化水泥石内部造成局部膨胀应力。随着游离氧化钙含量的增加，首先是抗拉、抗折强度的降低，进而引起三天以后强度的倒缩，严重时引起安定性不良。

窑外分解窑工艺管理规程中规定，熟料中 f－CaO控制在 1.5％以下。

30、水泥凝结时间的定义是什么?

答：水泥从拌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，称为水泥凝结时间。

水泥凝结时间有初凝时间和终凝时间两种。

31、水泥强度与标号的概念是什么?

答：水泥强度是表示水泥力学性能的一种量度。是按照检验标准规定，将水泥试样经一定龄期的标准养护后所测得的结果。分为3天、7天、28天龄期的抗折强度和抗压强度。

水泥标号是根据水泥强度的高低划分产品质量的等级。水泥标号是按规定龄期的抗压强度和抗折强度的高低综合结果来划分的。也就是说，标号是由最低的某一龄期的强度值决定的。

32、水泥体积安定性是什么意思?

答：水泥体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。

33、筛余的含义是什么?

答：筛余是粉状物料细度的表示方法。是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比。

34、什么是废品水泥?

答：按现行国家标准规定，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定时，均为废品。

35、什么是不合格品水泥?

答：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定，或混合材掺量超过最大限量和强度低于商品标号规定的指标时，称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。

36、出磨水泥为什么要送入水泥库内贮存?

答：水泥出磨后不能直接出厂，而要经过一定时间的储存。水泥储存的目的是：

（1）严格控制水泥质量。一般应看到三天强度检验结果。确认28天抗压强度有2.5MPa 以上富余把握时方可出库，确保出厂水泥全部合格。

（2）改善水泥质量。存放过程中，水泥吸收空气中的水分，可促使水泥中所含的部分游离氧化钙消解，改善水泥质量。同时，经过存放也可以使过热的水泥得到冷却。

（3）水泥库可以分别存放不同标号、品种的水泥。为了减少出厂水泥的质量波动，按要求需进行同品种标号水泥的多库搭配出厂，缩小出厂水泥28天抗压强度标准偏差。

（4）水泥储库在生产过程中可以起平衡调节作用，保证水泥粉磨车间的连续生产和水泥及时出厂。

37、窑外分解新型干法生产对生料制备过程应采取哪些均化措施?

答：为使入窑生料质量均匀稳定，应对生料制备过程的四个主要环节采取均化措施：

（1）矿山开采环节。在矿山采掘时，对不同质量的矿体进行选择性开采，按质量等级进行搭配使用。

（2）原料预均化环节。对石灰质原料、粘土质原料、原煤等物料设置预均化堆场或储库，进行原料预均化。

（3）原料配料与粉磨环节。用电子皮带秤与计算机控制入磨原料的配比，经过粉磨后原料得到充分的均匀混合。

（4）气力搅拌均化环节。出磨生料送入生料均化库内储存搅拌，经过气力搅拌后，提高生料均化系数，缩小成份波动。

38、什么是一次风？

答：跟随煤粉一起通过燃烧器进入窑内的风是一次风。

39、什么是二次风？

答：从篦冷机直接进入窑的热风叫做二次风。

40、什么是三次风？

答：从篦冷机通过热风管道进入分解炉的热风叫做三次风。

41、熟料中 f-CaO 过高的原因及危害是什么？

答：原因：

①配料不当石灰饱和系数KH 过高。

②煤的质量突然变化而未能及时调整，煤的颗粒过大。

③生料细度太粗，生料在窑内煅烧反应不完全。

④熟料冷却系统出现故障致使冷却速度太慢。

⑤操作不当，热工制度不稳定。

f-CaO 过高的危害：f-CaO 水化生成后体积膨胀97.9%，随 f-CaO 增加，抗拉抗折强度降低，3天强度倒缩，严重时引起安定性不良。

42、碱对熟料的影响是什么？

答：熟料中含有微量碱时，能降低最低共溶温度，降低熟料的烧成温度，增加液相量起助熔作用，但碱含量过高时，首先与硫结合成硫酸盐，多余的碱则和熟料矿物反应生成含碱矿物和固熔体，并且增加液相粘度，难以吸收CaO形成C3S，影响熟料质量，并易形成结皮，堵塞现象，影响煅烧制度。国家规定水泥中碱含量 Na2O+0.658K2O≤0.60%。

43、熟料成分波动的原因是什么？

答：熟料成分波动的原因是：

①生料成分的波动；②燃料成分的波动不均匀；③取样点缺少代表性。

44、研磨体在磨内的运动状态有哪几种？

答：研磨体在磨内有三种运动状态。

①泻落式运动状态。②抛落式运动状态。③离心式运动状态。

45、为什么要控制水泥中的MgO？

答：水泥中MgO含量过高时，其中未化合的游离MgO水化速度很慢且水化后体积会发生膨胀，这会造成硬化后的水泥石结构破坏。因此要控制水泥中MgO。

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