水泥工艺学复习资料
1.KH，SM,IM各代表什么？其表达式是什么？
(1)KH：称为石灰饱和系数，表示了熟料中C3S与C2S百分含量的比例。KH越大，则硅酸盐矿物中的C3S的比例越高，熟料强度越好，故提高KH有利于提高水泥熟料质量。但KH过高，熟料煅烧困难，必须提高煅烧温度，延长煅烧时间，否则会出现f-Cao，同时窑的产量低，热耗高，窑衬干燥条件恶化。KH=(CaO-1.65Al203-0.35Fe203)/2.8Si02.
(2)SM:称为硅率，它表示熟料中SiO2的百分含量与Al203百分含量之比。SM：= Si02/(Al203 +Fe203).
(3)IM:称为铝率，IM= Al203/ Fe203.
2.什么是水泥？加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水
中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料，通称为水泥。
3.什么是矿化剂？其作用是什么？
1.能加速结晶化合物的形成，是水泥生料易烧流动少量外加物称为矿化剂。 2.矿化剂可以通过与反应物形成固溶体而使晶格活化，从而增加反应能力；或是与反应物形成低共熔物，使物料在较低温度下出现液相，加速扩散和对固相的溶解作用；或是可促使反应物断键而提高其反应速度；能显著降低熟料烧成时液相出现的温度、降低液相的黏度，从而使阿利特的形成温度降低了150~200℃，促进了阿利特的形成。
4.什么是凝结时间？
水泥的凝结时间是指水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要的时间，分初凝时间和终凝时间。初凝时间是指水泥从加水开始到初步失塑性状态的时间；终凝时间是指水泥从加水拌和开始到完全失去塑性的时间。
5.什么水泥的强度和安定性，及其影响因素？
水泥的强度：强度是水泥的一个重要指标，又是设计混凝土配合比的重要数据。质量合格的水泥在硬化过程中，强度是逐渐增长的。一般将3d强度称为早期强度，28d及以后的强度称为后期强度，也有将三个月以后的强度称为长期强度。由于水泥经28d后强度已大部分发挥出来，所以用28d强度划分水泥的强度等级。 水泥的安性：水泥加水硬化后体积变化的均匀性称为水泥安定性，即在水泥加水以后，逐渐水化硬化，水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂、不变形、不溃散的性质。
安定性的影响因素：导致水泥安定性不良，一般是由于熟料中的游离氧化钙、结晶氧化镁或水泥中掺入石膏过多等原因。其中,f-CaO是一种最常见、影响最严重的因素。死烧状态的f-CaO水化速度很慢，在硬化的水泥中继续与水生成六方板状的Ca(oH)2晶体，体积增大近一倍，产生膨胀应力，以致破坏水泥。其次是结晶氧化镁，即方镁石，它的水化速度很慢，水化成Mg(OH)2时体积膨胀148%。但急冷的熟料中的方镁石结晶细小，对安定性影响不大。第三是水泥中的SO3
含量过高，即石膏掺入量过多，多余的SO3在水泥硬化后继续与水喝C3A形成钙矾石，体积膨胀，产生膨胀应力而影响水泥的安定性。
6.什么是干燥基？什么是灼烧基？
1.干燥基：物料烘干后，处于干燥状态，以物料干燥状态的质量为计算单位时，称为干燥基。生料干配比及原料的化学成分通常以干燥基表示。
2.灼烧基：去掉烧失量（结晶水、二氧化碳及挥发物质等）以后，生料处于灼烧状态。以灼烧状态的质量为计算单位是，称为灼烧基。
7.什么是粉磨？
粉磨是将小块状（粒状）物料破碎成细粉（100um一下）的过程。水泥厂粉磨有生料粉磨和水泥粉磨两种工艺流程，生料粉磨即是将原料配合后粉磨成生料的工艺过程，水泥粉磨即是将熟料、石膏和混合材料配合后粉磨成水泥的工艺过程。合理的粉磨流程及设备、合适的粉磨产品的细度，对保证生料和水泥的质量、产量，提高熟料质量与产量，降低单位产品电耗及便于操作管理等都具有十分重要的意义。
8.什么是均化？
水泥生产通过搭配或使用外力使物料达到均匀的过程称为均化。水泥生产的整个过程就是一个不断均化的过程其中主要由四个环节：矿山搭配开采、原料预均化，生料磨配料与粉磨，生料均化，这四个环节构成了生料均化链。
9.通用硅酸盐水泥，火山灰水泥，粉煤灰水泥是什么？
(1)通用硅酸盐水泥：以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料称为通用硅酸盐水泥。
(2).火山灰硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥.代号P.P。其中火山灰的百分含量>20%且小于<=40%。
(3).粉煤灰硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、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，代号P.F.其中掺入量含量>20%且小于<=40%。
10.混合材料有哪些？水泥原料有哪些？
1.混合材料：粒化高炉矿渣，火山灰质混合材料，粉煤灰，还有其他混合材料包括，化铁炉渣，精炼烙铁渣，钢渣，窑灰，粒化电炉磷渣，粒化高炉钛矿渣，增钙液态渣，沸腾炉渣。
2.水泥原料：钙质原料，硅铝质原料，校正原料。
11.什么是回转窑的带？
(1)干燥带：干燥带物料温度为20~150℃，气体温度为200~400℃。含有大量水分的生料浆入窑后，被热气流加热，温度逐渐升高，水分开始缓慢蒸发，当物料达到一定温度时，水分迅速蒸发，直到约150℃左右，水分全部蒸发，物料离开干燥带进入预热带。
(2)预热带：预热带物料温度在150~750℃，气体温度在400~1000℃。离开干燥
带的物料温度上升很快，黏土中的有机物进行干馏和分解，同时高岭土开始脱水反应，碳酸镁的分解也开始进行。
(3碳酸盐分解带：分解带物料温度在750~1000℃，气体温度在1000~1400℃。物料进入分解带后，烧失量开始明显减少，化合二氧化硅开始明显增加，这表明同时进行碳酸钙分解和固相反应。由于碳酸钙分解反应吸收大量热量，所以物料较慢。同时由于分解后放出大量CO2气体，使粉状物料处于流态，物料运动速度较快。由于此带所需热量最多，物料运动速度又快，要完成分解任务，就需要一段长的距离，所以分解带占回转窑长度比例较大。 (4).放热反应带：放热反应带物料温度在1000~1300℃，气体温度在1400~1600℃。由于碳酸盐分解产生大量的氧化钙，它与其他氧化物进一步发生固相反应，形成熟料矿物，并放出一定热量，故取名为“放热反应带”。
12.煤的燃烧特性：
可燃性：燃料的可燃性是指其燃烧的难易程度。 着火点：将煤加热使煤释放出足够的挥发与周围大气形成可燃混合物，使其燃烧的最低温度称为煤的着火点。
燃尽时间：燃尽时间是指煤在一定的状态下燃烧时所具有的特定的燃烧速度。 煤灰的熔融性及黏度：在规定条件下加热煤灰试样时，随着温度的升高，煤灰试样会从局部熔融到全部熔融并伴随产生一定的特征物理状态-变形、软化、半球、流动。煤灰熔融性即以着四个特征物理状态相对应的温度来予以表征。 煤灰黏度：是表征灰渣在熔化状态时的流动状态的重要指标，它对确定熔渣的出口温度有着重要的作用。
13.影响碳酸盐分解的因素，影响固相反应的因素，以及煅烧过程发生的物理化学反应?
1.影响碳酸盐分解的因素：
1）石灰石的结构和物理性质：构致密、质点排列整齐、结晶粗大、晶体缺陷少的石灰石，质地坚硬，分解反应困难，如大理石等。质地松软的白垩和内含其他组分较多的泥灰岩，其分解所需的活化能较低，分解反应容易。
2）生料细度：生料细度细，颗粒均匀，粗粒少，生料的比表面积增加，使传热和传质速度加快有利于分解反应的进行。
3）反应条件：提高反应温度，分解反应的速度加快，同时促进CO2的扩散速度加快；加强通风，及时地排出反应生成的CO2气体，也可加速分解反应。
4）生料悬浮分散程度：在新型干法生产时，生料粉在预热器和分解炉内的悬浮分散性好，则可增加传热面积，减少传质阻力，提高分解速度。
5）黏土质组分的性质：黏土质原料的主导矿物是活性大的高岭土，由于其容易和分解产物CaO直接进行固相反应，生产低钙矿物，可加速CaCO3的分解反应。反之，如果黏土的主导矿物是活性差的蒙脱石和伊利石，则会要影响CaCO3的分解速度，由结晶Si02组成的石英砂的反应活性最低。 2.影响固相反应的因素：
(1)细度和均匀性：生料愈细，则其颗粒尺寸愈小，各组分之间的接触面积愈大，同时表面的质点自由能愈大，使反应和扩散能力增强，因此反应速度越快。 (2)温度和时间：当温度较低时，固体的化学活性低，质点的扩散和迁移速度很
慢，因此固相反应通常需要在较高温度下进行。提高反应温度，可加速固相反应。由于固相反应时离子的扩散和迁移需要时间，所以必须保证一定的时间才能使固相反应进行完全。
(3)原料性质：当原料中含有结晶Si02（如燧石、石英砂等）和结晶方解石时，由于破坏其晶格比较困难，所以使固相反应的速度明显降低，特别是原料中含有粗粒石英砂时，其影响更大。
(4)矿化剂：矿化剂可以通过与反应物形成固溶体而使晶格活化，从而增加反应能力；或是与反应物形成低共熔物，使物料在较低温度下出现液相，加速扩散和对固相的溶解作用；或是可促使反应物断键而提高其反应速度。因此加入矿化剂可以加速固相反应。 3.发生的物理化学反应：
~150℃：生料中物理水蒸发。
500℃左右：黏土质原料释放出化合水，并开始分解出氧化物，如Si02,Al2O3。 900℃左右：碳酸盐分解（见书上详细反应）
900~1200℃：黏土的无定型脱水产物结晶，各种氧化物间进行固相反应。（见书上详细反应）
1250~1280℃：所产生的矿物部分熔融出现液相。
1280~1450℃：液相量增多，C2S通过液相吸收CaO形成C3S，直至熟料矿物全部形成。
1450~1300℃：熟料矿物冷却。
14.熟料冷却的作用？
(1)提高熟料的质量：熟料冷却时，形成的矿物要进行相变，如慢冷时β-C2S转化为γ-C2S,同时体积膨胀约10%，会使熟料粉化，产生所谓的粉化料。因γ-C2S几乎无水硬性，会使熟料的质量下降。如采用快速冷却并固溶一些离子，可以避免β-C2S向γ-C2S转化，从而获得较高的水硬性。 (2)改善熟料的易磨性：急冷熟料的玻璃体含量较高，同时造成熟料产生内应力，而且熟料矿物晶体较小，所以快冷可显著地改善熟料的易磨性。
(3)回收余热：熟料从1300℃冷却，进入冷却机时尚处于1100℃以上的高温。如把它冷却到室温，则尚有约837KJ/Kg熟料热量可用二次空气来回收，有利于窑内燃料的燃烧，提高窑的热效率。
(4)有利于熟料的输送、储存和粉磨：为确保输送设备的安全运转，要使熟料温度低于100℃。储存熟料的钢筋混凝土圆库如温度较高，容易出现裂纹；为防止水泥粉磨时，磨内温度过高造成水泥的假凝现象、磨内研磨体产生包球、降低磨机产量，以及因水泥温度太高造成水泥包装袋破损，必须将熟料冷却到较低的温度。
15.易烧性的影响因，什么是热耗，以及影响因素？
1.易烧性的影响因素：1.生料的潜在矿物组成2.原料的性质和颗粒组成:原料中石英和方解石含量多，难烧，易烧性差；结晶质粗粒多，易烧性差。3.生料中次要氧化物和微量元素：生料中含有少量次要氧化物如MgO、K2O、NA2O等，有利于熟料形成，易烧性好，氮含量过多不利于煅烧。4.生料的均匀性和生料粉磨细度：生料均匀性好，粉磨细度细，则生料易烧性好。5.矿化剂：掺加各种矿化剂，均可改善生料的易烧性。6.生料的热处理。生料的易烧性差，就要求烧成温
度高、煅烧时间长。生料煅烧过程中升温速度快，有利于提高新生态产物的活性，易烧性好。7.液相：生料煅烧时，液相出现温度低，数量多，液相黏度小，表面张力小，则离子迁移速度大，易烧性好，有利于熟料的烧成。8.燃煤的性质：燃煤热值高、煤灰分少、细度细，燃烧速度快，燃烧温度高，有利于熟料的烧成。9.窑内气氛：窑内氧化气氛煅烧，有利于熟料的形成。
2.热耗：我们把没煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量称为熟料实际热耗，简称熟料热耗，也称熟料单位热耗。
3.热耗影响因素：(1)生产方法与窑型：生产方法不同，则生料在煅烧过程中消耗的热量不同。如湿法生产需蒸发大量的水分而耗热巨大，而新型干法生料粉在悬浮态受热，热效率较高。因此，湿法热耗一般均较干法高，而新型干法生产的熟料热耗则较干法中空窑热耗低。窑本身的结构、规格大小亦是影响熟料热耗的重要因素，因为传热效率高，则热耗低。 (2)废气余热的利用：熟料冷却时需放出大量热，虽然这部分热量是必须释放的，但可以设法最大可能地回收利用。熟料冷却时产生的废气可用作助燃空气，从而提高煅烧设备的热效率。
(3)生料组成、细度及生料易烧性：生料易烧性好，则热耗低；生料易烧性差，则热好大；生料颗粒粗，则热耗增大。
(4)燃料不完全燃烧热损失：燃料的不完全燃烧包括机械不完全燃烧、化学不完全燃烧。燃煤质量不稳定及质量差、煤粒过粗或过细、燃烧器故障、操作不当等均是引起不完全燃烧的原因。某燃烧不完全，煤耗必然会增加，故熟料热耗增大。 (5)窑体散热损失：窑内衬隔热保温效果好，则窑体散热损失大，熟料热耗增加。
16.烘干机顺流操作的特点是什么？
(1)烘干基热端，物料与热气体的温差较大，热交换过程迅速，大量水分易被蒸发，适用于初水分较高的物料。
(2)黏性物料进入烘干机后，由于表面水分易蒸发，可减少粘结，有利于物料运动。用于烘干湿煤时，可避免高温气体直接接触干煤引起着火。用于烘干矿渣时，可避免高温气体与已烘干的矿渣接触而使其活性降低。
(3)顺流操作的热端负压低，能减少进入烘干机的漏风量，有利于稳定烘干机内热气体的温度及流速。
(4)喂料与供煤同设于烘干机的热端，车间布置较方便。
(5)顺流操作的烘干机出料温度较低，一般可用胶带输送机输送。
(6)顺流操作的粉尘飞扬较逆流式要多，烘干机内总的传热速率比逆流式要满。 17．耐火材料要满足什么性能要求？
(1)耐火度：耐火度是指材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能，其耐火度主要取决于耐火材料的化学成份和材料中的易熔杂质，耐火材料的要求耐火度达到1580度以上。
(2)热导率：耐火材料的热导率对于高温热工设备的设计是不可缺少的重要数据。耐火材料的热导率与其化学组成、组织结构及温度有密切的关系。材料的组成越复杂，杂质含量越多，添加成分形成的固溶体越多，它的热导率降低越明显。一般要求耐火材料有较好的导热性能。
(3)抗热震稳定性：耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破坏的性能称为抗热震性。材料在使用过程中，温度的升高和降低不可避免，材料因而产生膨胀或收缩，即产生热应力。当应力超过材料的自身结构强度时，就会发生开裂或剥落，甚至使
衬体崩溃，因此抗热震性是判断材料质量的重要指标。
18.在热工中冷却基的要求？
(1)快速冷却熟料，缩短熟料的冷却时间，以提高熟料质量，改善易磨性。 (2)尽可能多地回收熟料的热量，以提高入窑二次空气的温度，降低熟料的热耗。 (3)冷却单位质量熟料的空气消耗量要少，以便提高二次空气温度，减少粉尘飞扬，降低电耗。
(4)结构简单，操作方便，维修容易，运转效率高。