唐 山 学 院

水泥方向综合实验开题报告

题目： 普通硅酸盐水泥的研制

环境与化学工程系 系 别：_________________________ 08无机非金属材料（2）班 专 业：_________________________ 姓 名：_________________________ 朱晓丽 指 导 教 师：_________________________ 辅 导 教 师：_________________________ 李悦

20xx年 6 月 23 日

一、概述

普通硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、5%－20%活性混合材料（或不超过8%非活性混合材料），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）。水泥与砂、石等材料的混泥土是一种低能耗新型建筑材料。水泥具有较好的可塑性，与砂、石等胶合后的混和物具有较好的和易性，可浇注成多种形状及尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；水泥的适应性较强，适用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种条件下；水泥还可与多种有机、无机材料制成多种用途的水泥复合材料；水泥耐久性较好，具有维修工作量小，不易生锈、耐腐朽等特点。

二、普通硅酸盐水泥的经济效益与社会效益

(1) 普通硅酸盐水泥的经济效益

水泥是国民经济的基础原材料，改革开放以来，随着经济建设规模扩大。我国水泥工业得到较快的发展。20xx年水泥产量12.04亿吨，约占世界的50％，已连续22年居世界第一位。20xx年前三个月，累计生产24181.75万吨，同比增长达14.52%，比上年的增长幅度降低了五个百分点。我国水泥工业得到较快的发展，20xx年水泥工业总产值达到2683.8亿元；20xx年工业总产值达到3341亿元，同比增长25.63%，增幅比上年同期上升了12.63 个百分点。20xx年前三个月，累计工业总产值达到了1066.13亿元，同比增长达23%，比上年的增长幅度略有降低。水泥工业的快速增长，很好的满足了国民经济持续快速发展和大规模经济建设的需要。

(2)普通硅酸盐水泥的社会效益

水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广、用量大、素有“建筑工业的粮食”之称。生产水泥虽需较多能源，但是水泥与沙、石等集料所制成的混凝土则是一种低能耗型建筑材料，其单位质量的能耗只有钢材的1/6～1/5，铝合金的1/25，比红砖的能耗还低35%。近年来，宇航、信息及其它新兴工业中对各种具有特种性能的水泥复合材料的需求也越来越大。因此，水泥工业在整个国民经济中起着十分重要的作用。在目前甚至未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要的建筑材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。随着我国经济的高速发展，水泥在国民经济中的作用越来越大。

三、普通硅酸盐水泥的理论及技术现状与发展趋势

(1) 国内水泥制造理论及技术分析

<1>新型干法水泥生产技术

窑外预分解技术是新型干法水泥技术的核心，也是当代新型干法水泥煅烧技术发展的主流技术，它是在悬浮预热器窑的基础上进一步发展而成。现代窑外预分解技术按分解炉与回转窑的相对位置关系的不同，又分为在线式预分解窑系统和离线式预分解窑系统。“三传一反”过程变成了悬浮态气固间的“三传一反”过程，大

大地提高了各过程的效率和速率，达到了提高回转窑生产能力的目的，降低了单位熟料的各种物资消耗，最终实现了提高经济效益的目的。

<2>回转窑生产技术

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。

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。

(2)普通硅酸盐水泥的发展趋势

随着国家４万亿元投资计划的落实以及各地基础建设项目启动，水泥行业被视为有望迎来最早的一缕阳光的行业之一。有专家乐观地预计，20xx年全国水泥消费量将达到15.41亿吨，同比增长6.3％，增量为9170万吨。但是，由于受国内水泥需求增长趋弱的影响，20xx年１月，我国水泥产量增速几乎为零。1月份我国水泥产量为8200万吨，与20xx年１月持平。进入2月份之后，情况似乎发生了逆转，据统计数据显示，2月份我国水泥产量同比激增42.5％；1月～2月累计产量也增长17.0％。

有专家指出，虽然数据显示2月份水泥产量大幅增长，但并不表明目前国内水泥需求回暖。20xx年2月我国广大地区都受到雪灾影响，各项工程建设都被迫停工，水泥需求下降，当月我国水泥产量仅为5958.3万吨，同比下降6.2％；而20xx年2月我国水泥产量达8290万吨，同比劲增42.5％，但环比却仅增长1.10％．此外，政府4万亿元扩大基础建设投资对水泥企业扩大生产也产生一定积极作用。 行业发展受阻结构性矛盾

纵观水泥行业的发展可以看出，行业的整体发展水平粗放，不符合新型工业化的要求，资源、能源消耗高，污染严重，生态和环境压力大，单产能耗与国际先进水平相比还有不小的差距。有专家指出，目前我国水泥行业的结构性矛盾依然突出。企业规模小、装备落后、布局不合理、恶性竞争激烈等现象仍然较为普遍，劳动生产率均比较低，落后生产能力比重大，产品质量档次低。截至20xx年，我国落后装备生产的熟料比例仍占全国熟料生产量的三分之一以上。另外就是集中度问题。20xx年数据显示，其他国家水泥行业集中度已经达到了80％，而我国的集中度仅为30％左右。现在的水泥行业，企业数量已经足够多、产量足够大，但大而不强，企业过分分散、恶性竞争不断加剧。要改变这一现状不能仅靠企业自身滚动发展，必须通过联合重组的方式进行。

水泥行业前景看好

20xx年后，受国际金融危机影响，经济增长放缓，水泥需求能否增长存在较大的不确定性，未来中短期水泥供过于求将成为严重影响公司未来产能投放后的经济效益最为不利的因素。虽然，政府不断出台刺激经济的措施，但未来３年内固定投

资下降引起下游需求不足，加之水泥工业投资在20xx年～20xx年加速，打破供需的弱平衡，将对水泥企业业绩增长构成较大威胁。中国水泥协会统计数据显示，20xx年和20xx年，水泥行业产能利用率为84.3％和81.4％。但20xx年水泥工业投资完成1051.46亿元，同比增长60.76％。20xx年全国已开工建设的新水泥熟料生产线初步统计有208条，如投产将新增熟料产能24177万吨，将进一步加剧产能过剩。全国水泥行业整体不景气的情况，给大型水泥企业进行重组整合提供了良好的契机。值得关注的是，由于基础建设和房地产开发落后，当地水泥产能不足，加之国家的基础建设投资将刺激水泥需求,西部地区的水泥企业的长期发展前景尤其值得看好。

四、普通硅酸盐水泥实验的实施方案

（1） 原材料的准备

<1> 主要原料的分析检验

可选用天然矿物原料及工业废渣或化学试剂作原料。

① 将需要的主要原料备齐。

② 对所备齐的原料进行采样与制样，进行CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO和烧失量等分析。要求分析者提出分析报告单作原始凭证。

③ 对某些原料做易碎性和易磨性实验，强度，粒度，比表面积等物性检验。

<2>主要原料的加工

对天然矿物原料及工业废渣需进行加工处理。一些经上述物性检验(粒度，比表面积等)不合格的原料也要进行加工处理。

① 石灰石

选取化学成分符合要求的石灰石，用实验室常用的小颚式破碎机，小球磨机进行破碎与粉磨至要求的细度。

② 粘土

选取化学成分符合要求的粘土。如果水分大时，应烘干，然后用小颚式破碎机，小球磨机破碎并粉磨至要求的细度。

③ 铁粉

选取符合要求的铁粉，检查细度，如不符合要求则要进行粉碎。

上述主要原料经加工处理后，要用桶或塑料袋等密封保存。

如果缺乏所选用天然矿物原料及工业废渣的加工处理数据，还应进行原料易磨性(易磨系数)的测定。

<3>石膏与混合材料的制备

石膏

首先对石膏进行化学成分分析，填写化验报告单作原始凭证。然后检查细度。

<4>燃料分析

气，液体燃料(如油类，煤气)或固体燃料(如焦炭，煤粉等)都须了解其性质与质量。如用焦炭，煤，要作工业分析，水分与热值分析。

（2） 合格生料的制备

<1>配料计算

① 根据实验要求确定实验组数与生料量。

② 确定生料率值。

<2> 配制生料

① 按配料称量各种原料，放在研钵中研磨。如果量大，则置入球磨罐中充分混磨，直至全部通过0.080 mm的方孔筛。

② 将混磨好的粉料加入5～7%的水，放入成型模具中，置于压力机机座上以30～35 MPa的压力压制成块，压块厚度一般不大于25 mm。

③ 将块状试样在105～110℃下缓慢烘干。

<3>。。生料质量的检验

① 生料碳酸钙含量的测定。

② 生料化学全分析。

③ 生料细度，表面积测定。

（3） 试烧(生料易烧性测定)

<1> 试烧所需仪器，设备及器具

① 电炉

试烧用电炉有硅碳样电炉与硅钼棒电炉，根据最高烧成温度决定。

② 试烧用坩埚的选择

坩埚在试烧过程中不能与熟料起化学反应，因此要根据生料成分，所确定的最高煅烧温度及范围来选用坩埚。

③ 辅助设备及器具

为了给熟料冷却，炉子降温，需要吹风装置或电风扇等。

<2>试烧

① 将生料块放进坩埚或匣钵中，按预定的烧成温度制度进行试烧。试烧结束后，用坩埚钳从电炉中拖出，稍冷后取出试样，置于空气中自然冷却。并观察熟料的色泽等。

② 将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细(要求全部通过0.080 mm的筛)，装在编号的样品袋中，置于干燥器内。

取一部分样品，用甘油乙醇法测定游离氧化钙，以分析水泥熟料的煅烧程度。

<3>。。如果游离氧化钙高，易烧性不好，就应按上述步骤反复进行试烧(生料易烧性测定)，直到满意为止。

（4） 水泥熟料的煅烧

根据试烧(生料易烧性实验)的结果，对生料及烧成制度等进行调整。

<1> 首先根据各原料成分及生料化验分析单提供的数据，进行熟料率值的修改，熟料矿物组成的再设计与再计算。此外，为获得优质高产低能耗的熟料，还要考虑以下几个问题:

① 熟料煅烧的热工制度对其熟料质量的影响。

② 熟料的矿物组成与生料化学成分的关系。

③。 熟料易烧性和易磨性试验效果与联系。

④ 熟料的冷却速度及其对熟料质量的影响等。

<2> 按调整后的参数，配制新的生料。

<3>将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细，装在编号的样品袋中，置于干燥器内。

（5） 水泥熟料性能试验

将制备好的熟料作如下实验:

<1>熟料成分全分析并提供分析报告单。

<2> 根据化验单上的数据进行熟料矿物组成等计算以检查配料方案是否达到预期效果。

<3> 取部分熟料作岩相检验。

<4>熟料游离氧化钙的测定。

<5> 熟料中氧化镁的测定。

<6> 细度测定。

<7>掺适量石膏于熟料中，磨细至要求的细度后，对熟料标准稠度，凝结时间和安定性及强度检验以及确定熟料标号。

参考文献:

《水泥工艺技术》 肖征明 李坚利 化学工艺出版社 2006.6.1

《水泥工艺学》 沈威 武汉理工大学出版社 1991.7

《面向可持续发展的水泥工业》 蒋尔忠 化学工艺出版社 2005.11.8

第二篇：粉煤灰水泥开题报告格式1

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水泥方向综合实验开题报告

题目： 粉煤灰硅酸盐水泥的研制

环境与化学工程系 系 别：_________________________ 08无机非金属材料（2）班 专 业：_________________________ 姓 名：_________________________ 朱晓丽 指 导 教 师：_________________________ 辅 导 教 师：_________________________ 李悦

20xx年 6 月 23 日

一、粉煤灰硅酸盐水泥概述

凡是由硅酸盐水泥熟料粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为粉煤灰硅酸盐水泥。水泥中粉煤灰的参加量按质量百分比计为20%~40%。允许参加不超过混合材总量的1/3的粒化高炉矿渣。此时混合材总参加量可达50%，但粉煤灰量仍不得少于20%或超过40%。

粉煤灰水泥结构比较致密，内比表面积较小，而且对水的吸附能力小得多，同时水泥水化的需水量又小，所以粉煤灰水泥的干缩性就小，抗裂性也好。此外，与一般掺活性混合材的水泥相似，水化热低，抗腐蚀能力较强等

二、粉煤灰硅酸盐水泥的经济效益与社会效益

(1) 粉煤灰硅酸盐水泥的经济效益

粉煤灰是具有一定活性的火山灰质混合材料它具有潜在活性高，矿物体化学稳定性好，颗粒细，有害物质少，可以改善混凝土或砂浆物理性能等优点。综合利用粉煤灰做水泥混合材能够改善生态环境、变废为宝、节约能源，增产水泥，，降低成本，具有显著的社会效益、环境效益、经济效益，是一项利国、利民、利企业的工作，符合保护土地，合理开发自然资源的基本国策。

我国因为有效地推广粉煤灰硅酸盐水泥的生产和使用，特制定了粉煤灰硅酸盐水泥标准，为我国五大水泥品种之一。

(2) 粉煤灰硅酸盐水泥的社会效益

我国是煤炭资源丰富的国家，是世界最大的煤炭生产国和煤炭消费国。以煤为燃料的火力发电发展迅速，发电量达1.3亿千瓦小时，其中火力发电占79.6%，由此而产生的粉煤灰排放量逐年增加，至20xx年底，全国粉煤灰排放量1.6亿吨，粉煤灰的堆存量达8亿多吨，占地20多万亩，随着电力工业的发展，其排出量还将逐步增加，如不加以好的利用，就会占用农田，堵塞江河，污染环境。粉煤灰的处置受到整个社会的关注。因此，自从19xx年国家把它确立为资源综合利用突破口以来，如何对粉煤灰资源进行合理有效的利用，成为我国经济和社会发展的一项长远战略方针。

三、粉煤灰硅酸盐水泥的理论技术分析与发展趋势

(1) 国内水泥制造理论及技术分析

<1>新型干法水泥生产技术

窑外预分解技术是新型干法水泥技术的核心，也是当代新型干法水泥煅烧技术发展的主流技术，它是在悬浮预热器窑的基础上进一步发展而成。现代窑外预分解技术按分解炉与回转窑的相对位置关系的不同，又分为在线式预分解窑系统和离线式预分解窑系统。“三传一反”过程变成了悬浮态气固间的“三传一反”过程，大大地提高了各过程的效率和速率，达到了提高回转窑生产能力的目的，降低了单位熟料的各种物资消耗，最终实现了提高经济效益的目的

<2>回转窑生产技术

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。

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。

(2)粉煤灰硅酸盐水泥的现状及技术发展趋势

采用"两高三分超细法"新工艺生产早强型粉煤灰硅酸盐水泥技术是现今工艺最合理，技术最成熟的粉煤灰水泥生产技术。它的特点是：

（1）成功地解决了粉煤灰早期强度低，凝结时间长的问题。

（2）采用两点掺入三分法利用，粉煤灰利用量大掺量高达40%，效益显著。

（3）使熟料高强，快凝，从技术上来说是一个突破。

（4）解决了代塑性生料同样烧出优质熟料的重大问题。

（5）采用干法排灰，粉煤灰分制堆放均化和使用高细粉磨是"两高三分超细法"的重大技术措施。

采用"两高三分超细法"新工艺生产早强粉煤灰硅酸盐水泥，吨水泥利用灰渣

40%~50%（用作混合材30~35%，代替粘土料10%左右），若建一条20万吨/年生产线，年可创产值4000多万元，利税500多万元，利用粉煤灰12万吨。经济效益、社会效益和环境效益都十分可观。

未来，国际水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、改善水泥质量和提高劳动生产率为中心，实现清洁生产和高效率集约化生产，走可持续发展的道路。研究的重点主要是围绕水泥工业节能降耗、减少了有害气体(CO：、SO：等)排放以及低品位原燃料、工业废弃物的资源化利用等方面．具体表现在两个方面：一是国际水泥工业技术装备上新型干法水泥生产技术向着大型化、节能化以及自动化方向发展。二是水泥及水泥基材料的研究是以水泥的生态化制备、先进水泥基材料、水泥的节能和高性能化、废弃物的资源化利用以及水泥制备和应用中的环境行为评价和改进等方面为研究开发重点，两者相辅相承，推动了水泥工业的可持续发展。

四、粉煤灰硅酸盐水泥实验的实施方案

（1） 原材料的准备

<1> 主要原料的分析检验

可选用天然矿物原料及工业废渣或化学试剂作原料.

① 将需要的主要原料备齐.

② 对所备齐的原料进行采样与制样，进行CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO和烧失量等分析.要求分析者提出分析报告单作原始凭证.

③ 对某些原料做易碎性和易磨性实验，强度，粒度，比表面积等物性检验.

<2>主要原料的加工

对天然矿物原料及工业废渣需进行加工处理.一些经上述物性检验(粒度，比表面积等)不合格的原料也要进行加工处理.

① 石灰石

选取化学成分符合要求的石灰石，用实验室常用的小颚式破碎机，小球磨机进行破碎与粉磨至要求的细度.

② 粘土

选取化学成分符合要求的粘土.如果水分大时，应烘干，然后用小颚式破碎机，小球磨机破碎并粉磨至要求的细度.

③ 铁粉

选取符合要求的铁粉，检查细度，如不符合要求则要进行粉碎.

上述主要原料经加工处理后，要用桶或塑料袋等密封保存.

如果缺乏所选用天然矿物原料及工业废渣的加工处理数据，还应进行原料易磨性(易磨系数)的测定.

<3>石膏与混合材料的制备

① 石膏

首先对石膏进行化学成分分析，填写化验报告单作原始凭证.然后检查细度.

② 混合材

粉煤灰混合材在化学成分分析后.

石膏与混合材料加工处理后，要用桶或塑料袋等密封保存.

<4>.燃料分析

气，液体燃料(如油类，煤气)或固体燃料(如焦炭，煤粉等)都须了解其性质与质量.如用焦炭，煤，要作工业分析，水分与热值分析.

（2） 合格生料的制备

<1>配料计算

① 根据实验要求确定实验组数与生料量.

② 确定生料率值.

<2> 配制生料

① 按配料称量各种原料，放在研钵中研磨.如果量大，则置入球磨罐中充分混磨，直至全部通过0.080 mm的方孔筛.

② 将混磨好的粉料加入5～7%的水，放入成型摸具中，置于压力机机座上以30～35 MPa的压力压制成块，压块厚度一般不大于25 mm.

③ 将块状试样在105～110℃下缓慢烘干.

<3>..生料质量的检验

① 生料碳酸钙含量的测定.

② 生料化学全分析.

③ 生料细度，表面积测定.

（3） 试烧(生料易烧性测定)

<1> 试烧所需仪器，设备及器具

① 电炉

试烧用电炉有硅碳样电炉与硅钼棒电炉，根据最高烧成温度决定。

② 试烧用坩埚的选择

坩埚在试烧过程中不能与熟料起化学反应，因此要根据生料成分，所确定的最高煅烧温

度及范围来选用坩埚.

③ 辅助设备及器具

为了给熟料冷却，炉子降温，需要吹风装置或电风扇等。

<2>试烧

① 将生料块放进坩埚或匣钵中，按预定的烧成温度制度进行试烧.试烧结束后，用坩埚钳从电炉中拖出，稍冷后取出试样，置于空气中自然冷却.并观察熟料的色泽等.

② 将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细(要求全部通过0.080 mm的筛)，装在编号的样品袋中，置于干燥器内.

取一部分样品，用甘油乙醇法测定游离氧化钙，以分析水泥熟料的煅烧程度.

<3>..如果游离氧化钙高，易烧性不好，就应按上述步骤反复进行试烧(生料易烧性测定)，直到满意为止.

（4） 水泥熟料的煅烧

根据试烧(生料易烧性实验)的结果，对生料及烧成制度等进行调整.

<1> 首先根据各原料成分及生料化验分析单提供的数据，进行熟料率值的修改，熟料矿物组成的再设计与再计算.此外，为获得优质高产低能耗的熟料，还要考虑以下几个问题: ① 熟料煅烧的热工制度对其熟料质量的影响.

② 熟料的矿物组成与生料化学成分的关系

③. 熟料易烧性和易磨性试验效果与联系.

④ 熟料的冷却速度及其对熟料质量的影响等.

<2> 按调整后的参数，配制新的生料.

<3>将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细，装在编号的样品袋中，置于干燥器内.

（5） 水泥熟料性能试验

将制备好的熟料作如下实验:

<1>熟料成分全分析并提供分析报告单.

<2> 根据化验单上的数据进行熟料矿物组成等计算以检查配料方案是否达到预期效果.

<3> 取部分熟料作岩相检验.

<4>熟料游离氧化钙的测定.

<5> 熟料中氧化镁的测定.

<6> 细度测定.

<7>掺适量石膏于熟料中，磨细至要求的细度后，对熟料标准稠度，凝结时间和安定性及强度检验以及确定熟料标号.

五、参考文献:

[1]《水泥工艺技术》 肖征明 李坚利 化学工艺出版社 2006.6.1

[2] 《面向可持续发展的水泥工业》 蒋尔忠 化学工艺出版社 2005.11.8

[3]《水泥工艺学》（重排版） 沈威 武汉理工大学出版社 1991.7