水泥工艺学第4章原料
煤矸石、石煤的应用：
1、代替粘土配料； 2、经煅烧处理后作混合材； 3、作沸腾燃烧室燃料，其渣作水泥混合材。
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粉煤灰及炉渣的利用
n 粉煤灰：是火力发电厂煤粉燃烧后所得的粉状灰烬。 炉渣：煤在工业锅炉燃烧后排出的灰渣。
n 成分： 以SiO2、 Al2O3为主 n 利用：1、作混合材料；
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§4-1 石灰质原料
n 主要成分：CaCO3
n 天然（常用） n 人工(工业废渣)
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石灰质原料
一、种类及性质
种类：
石灰石（最常用） 大理石 泥灰岩、
白垩土、贝壳、珊瑚类
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石灰石
•定义：是由碳酸钙组成的化学与生物化学沉积岩。 •主要矿物：为方解石（CaCO3）微粒组成，并常含有白云石 （CaCO3·MgCO3）、石英（结晶SiO2）、燧石（又称玻璃质 石英、火石，主要成分为SiO2，属结晶SiO2）粘土质及铁质等 杂质。 •分类：白云质石灰岩、硅质石灰岩、粘土质石灰岩 •CaO含量：纯石灰石含CaO 56%，CO2烧失量为44%，白色， 随杂质含量增加CaO含量减少。 •含水量：一般不大于1.0%，具体值随气候而异。含粘土杂质 越多，水分越高。
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一、校正原料
n （一）铁质校正原料 n 常用：低品位的铁矿石，炼铁厂尾矿及硫酸
厂工业废渣硫铁渣等。 n 目前有用铅矿渣或铜矿渣的，既是校正原料，
又兼做矿化剂。（FeO） n 表3.8
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一、校正原料
n （二）、硅质校正原料 n 常用：硅藻土、硅藻石、含SiO2多的河砂、砂岩、粉砂岩
二、粘土质原料的品质要求及选择 n （二）、选择粘土质原料时应注意的问题 n 1、SM、IM值要适当。 n 2、尽量不含碎石、卵石，粗砂含量应小于5%。
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n 为了便于配料又不掺硅质校正原料，要求黏 土质原料的硅率最好为2.7～3.1，铝率为 1.5～3.0，此时黏土质原料中氧化硅含量应 为55％～72％。
工业副产石膏
硬石膏： CaSO4
n 掺量：3%~6% 最佳掺量由试验决定；多了会
影响水泥安定性
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§3-4 低品位原料和工业废渣的利用
n 低品位原料：指那些化学成分、杂质含 量与物理性能等不符合一般水泥生产要 求的原料。如：低品位石灰质原料
n 工业废渣：主要指煤矸石、石煤、粉煤 灰、炉渣等
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二、粘土质原料的品质要求及选择
（一）品质要求
品位
SM
IM
MgO R2O SO3 塑性 （%） （%） （%） 指数
一级品
2.7~3.5
1.5~3.5 ＜3.0
＜ 4.0
＜2.0 ﹥12
二级品
2.0~2.7; 3.5~4.0
不限
＜3.0
＜ 4.0
＜2.0 ﹥12
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n 煤 正常煤 低质煤 灰分高 热值低
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一、固体燃料
石灰质原料的一般要求如下：
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石灰质原料的一般要求如下
名称品位
石 一级品 灰 石 二级品
泥灰岩
CaO ＞48
MgO ＜2.5
R2O ＜1.0
SO3 ＜1.0
燧石或石英 （f-SiO2）
＜4.0
45~48 ＜3.0 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0
35~45 ＜3.0 ＜1.2 ＜1.0 ＜4.0
2、代替部分或全部粘土参与配料。 n 作原料使用时应注意：1、加强均化；2、精确计量；
3、注意可燃物对煅烧的影响； 4、因其可塑性差，立窑生产时要搞好成球。
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四、其他原料
n 珍珠岩：是一种以玻璃态存在的火成非晶类物质，属富含SiO2 的酸性岩石，可用作粘土质原料配料。
n 赤泥：是烧结法从矾土中提取氧化铝时所排出的赤色废渣， Al2O3和Fe2O3含量高，CaO含量低，赤泥浆含水大，可作湿法 生产的粘土质原料。
n 共同化学式：mSiO2·Al2O3·nH2水O泥工艺学第4章原料
黄土
黄土是没有层理的粘土与微粒矿物的天然混合物。成因 以风积为主，也有成因于冲积、坡积、洪积和淤积的。颜 色以黄褐色为主。
页岩是粘土经长期胶结而成的粘土岩。一般形成与海相或陆 相沉积，或海相与陆相交互沉积。
化学成分类似于粘土，可作为粘土使用，但其硅率较低，通 常配料时需掺加硅质校正原料。
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目前水泥原料结构的一个新的技术方向 n 石灰质原料低品位化； n Si 、Al质原料岩矿化； n Fe质原料废渣化。
使用低品位原料急工业废渣时应注意
这些原料成分波动大，使用前先要取样分析， 且取样要有代表性；
使用时要适当调整一些工艺。
一、低品位石灰质原料的利用
n 低品位石灰质原料：CaO＜48%或含较多杂质。 其中白云石质岩不适宜生产硅酸盐水泥熟料，其 余均可用。
n 电石渣：是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含水约 85%~90%的废渣。主要成分是Ca(OH)2,可替代部分石灰质原 料。
n 碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造纸厂的白泥： 其主要成分都是CaCO3，均可做石灰质原料。
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§2-4 燃 料
n 固体燃料 煤 n 液体燃料 重油 n 气体燃料 煤气
铅矿渣 铜矿渣 兼作矿化剂
Fe2O3＞40%
硅藻土、硅藻石、蛋 SiO2:70%~90%
白石、砂岩
n: ﹥4.0；R2O﹤4.0%
炉渣、煤矸石、矾土
Al2O3﹥30%
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二、 矿化剂
n 定义：在煅烧过程中，能加速熟料矿物的形成，
本身不参加反应或只参加中间反应的物质。
n 类型：
矿化剂
页岩颜色不定，一般灰黄、灰绿、黑色及紫色等， 结构致密坚实，层理发育，通常呈页状或薄片状。
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粉砂岩
n 粉砂岩是由直径为0.01~0.1mm的粉砂经长期胶结 变硬后碎屑沉积岩。
n 主要矿物是石英、长石、粘土等 n 胶结物质有粘土质、硅质、铁质及碳酸盐质。 n 颜色呈淡黄、淡红、淡棕色、紫红色等，质地一般
含氟化合物：如：CaF2(萤石) 硫化物：如：石膏
氯化物：CaCl2 其他:如：铜矿渣、磷矿渣
复合矿化剂
n 作用：加速分解反应；加速固相反应；降低液
相出现的温度；加速C3S的形成
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三、 缓凝剂

n 常用：石膏
n 石膏的作用： 缓凝
提高水泥早强，改善水泥性能
n 类型： 天然石膏
石膏： CaSO4·2H2O
n 使用：代替粘土质原料 n 使用注意事项：因其可塑性、易磨性差，使用时
要强化粉磨。
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三、煤矸石、石煤的利用
n 煤矸石：煤矿生产时的废渣，是采煤和选矿 过程中分离出来的，属泥质岩，夹杂一些砂 岩。
n 化学成分：以SiO2、Al2O3为主，少量Fe2O3、 CaO，少量热值。
n 石煤：古生代和晚古生代菌藻类低等植物所 形成的低炭煤。其组成性质及生成等与煤无 本质差别，属可燃沉积岩。
n 但立窑和立波尔窑煅烧时的生料都要成球后入 窑，成球质量对生产的影响非常显著，因此要 求黏土质原料具有良好的可塑性。
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§2-3 校正原料、矿化剂、缓凝剂
n 一、校正原料
n 当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料 成分不能符合配料方案要求时，必须根据 所缺少的组分掺加相应的原料，这种以补 充某些成分不足为主的原料称校正原料。
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2020/11/22
水泥工艺学第4章原料
生产硅酸盐水泥所用原料
原料名称 石灰质原料
主要提供的成分 CaO
配比（%） ~80
粘土质原料
SiO2、Al2O3少量Fe2O3 10~15
校正 原料
外 加 剂
铁质校正原料
硅质校正原料 铝质校正原料
矿化剂 晶种 助磨剂
Fe2O3 SiO2 Al2O3 如：CaF2 熟料
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粘 土、页 岩
n 粘土是多种微细的呈疏松或胶状密实的含水铝硅酸 盐矿物的混合体，它是由富含长石等铝硅酸盐矿物 的岩石经漫长地质年代风化而成。
n 主导矿物：粘土类同时含有几种粘土矿物时，其含 量最多的矿物。
n 类型：高岭石类: 2SiO2·Al2O3·2H2O如：红壤、 黄壤 蒙脱石类:4SiO2·Al2O3·nH2O 水云母类: 如黄土
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§2-2 粘土原料
n 概念：粘土质原料系指含水铝硅酸盐矿 物原料的总称。
n 主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3
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一、粘土质原料的种类与特性
n 种类： 粘土：东北的灰色、灰黄色粘土；南方的红壤、黄 壤 黄土：主要分布在西北、华北 页岩、粉砂岩： 河泥、湖泥：靠近江河湖海的地区 n 使用最多的是粘土和黄土。近年来多用页岩、粉 砂岩等
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泥灰岩
n 定义：是碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀 混合的沉积岩，属石灰岩向粘土过渡的中间类型岩 石。是一种极好的水泥原料。(混合均匀，易于煅烧)
n 分类：高钙泥灰岩：CaO≥45%,KH>0.95
n
低钙泥灰岩：CaO＜45%,KH<0.8
n 有些地方产的泥灰岩成分接近制造水泥的原料(CaO 43.5%~45%)，可直接烧制水泥，称天然水泥岩。
疏松，但也有较坚硬的。 n 粉页岩的硅率较高，一般大于3.0，可作为硅铝质