第2章 原料及预均化技术(水泥工艺学精品课程)ppt课件.ppt

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1、,主要成分：CaCO3 天然（常用）人工(工业废渣),一、种类及性质,石灰石（最常用）大理石 泥灰岩、白垩土 贝壳、珊瑚类,种类：,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（CaCO3MgCO3）、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。,定义：是碳酸钙和粘土物

2、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)分类：高钙泥灰岩：CaO45%低钙泥灰岩：CaO45%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。主要矿物：方解石,定义：是海生生物外壳与贝壳堆积而成的，富含生物遗骸，主要由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩。主要成分：碳酸钙，含量80%90%，甚至高于90%。性能：易于粉磨和煅烧，是立窑水泥厂的优质石灰质原料。,贝壳、蛎壳、珊瑚石，含碳酸钙90%左右，表面附有泥砂和盐类（如MgCl2,NaCl）等有害物质。,二、石灰

3、质原料的选择,石灰质原料的质量要求石灰质原料的选择,石灰质原料使用最广泛的是石灰石，其主要成分是CaCO3，纯石灰石的CaO最高含量为56%，其品位由CaO含量确定。有害成分为MgO、R2O（Na2O、K2O）和游离SiO2。石灰质原料的一般要求如下：,1、搭配使用；48%2、限制MgO含量；（白云石是MgO的主要来源，含有白云石的石灰石在新敲开的断面上可以看到粉粒状的闪光）3、限制燧石含量；（燧石含量高的石灰岩，表面常有褐色的凸出或呈结核状的夹杂物。）4、新型干法水泥生产，还应限制K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量组分。白云石、石灰石的判定方法：用10%盐酸滴在白云石上有少量的气泡产生，

4、滴在石灰石上则剧烈地产生气泡。,三、常见的石灰质原料的化学成分CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO、R2O（Na2O、K2O）四、石灰质原料性能测试方法化学分析法氧化物含量差热分析法分解温度X射线衍射矿物组成透射电子显微镜微观结构,概念：粘土质原料系指含水铝硅酸盐矿物原料的总称。主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3,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使用最多的是粘土和黄土。近年来多用页岩、粉砂岩等,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

5、矿物的岩石经漫长地质年代风化而成。包括华北、西北地区的红土，东北地区的黑土与棕壤，南方地区的红壤与黄壤等。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。类型：高岭石类:2SiO2Al2O32H2O如：红壤、黄壤 蒙脱石类:4SiO2Al2O3nH2O 水云母类:如黄土共同化学式：mSiO2Al2O3nH2O,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。

6、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。,粉砂岩是由直径为0.010.1mm的粉砂经长期胶结变硬后碎屑沉积岩。主要矿物是石英、长石、粘土等胶结物质有粘土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡红、淡棕色、紫红色等，质地一般疏松，但也有较坚硬的。粉页岩的硅率较高，一般大于3.0，可作为硅铝质原料。,江、河、湖、泊由于流水速度分布不同，使挟带的泥沙规律地分级沉降的产物。其成分决定于河岸崩塌物和流域内地表流失土的成分。建造在靠江、湖的湿法水泥厂，可利用挖泥船在固定区域内进行采掘，做粘土质原料使用。,由页岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩经低级区域变质作用形成的变

7、质岩称千枚岩。岩石中的细小片状矿物定向排列，断面上可见许多大致平行，极薄的片理，片理面呈丝绢光泽。岩石常呈浅红、深红、灰及黑等色。,（一）品质要求,（二）、选择粘土质原料时应注意的问题 1、n、p值要适当。2、尽量不含碎石、卵石，粗砂含量应小于5%。3、旋窑生产时对可塑性不做要求。(三）粘土质原料的性能测试方法,粘土质石灰质相关联（MgO、R2O（Na2O、K2O）限量）,一、校正原料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。,（一）铁质校正原料常用：低品位的铁矿石，炼铁厂尾矿及硫酸厂工业废渣

8、硫铁渣等。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）表3.8,（二）、硅质校正原料常用：硅藻土、硅藻石、含SiO2多的河砂、砂岩、粉砂岩等。其中砂岩，河砂中结晶SiO2多，难磨难烧，尽量不用，风化砂岩易于粉磨，对煅烧影响小。（三）、铝质校正原料常用：炉渣、煤矸石、铝矾土等,（四）校正原料的质量要求,兼作矿化剂,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。类型：矿化剂 复合矿化剂作用：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,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

9、,常用：石膏石膏的作用：缓凝 提高水泥早强，改善水泥性能类型：天然石膏 工业副产石膏掺量：3%6%最佳掺量由试验决定；多了会影响水泥安定性,石膏：CaSO42H2O硬石膏：CaSO4,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：低品位石灰质原料工业废渣：主要指煤矸石、石煤、粉煤灰、炉渣等,石灰质原料低品位化；Si、Al质原料岩矿化；Fe质原料废渣化。,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。,低品位石灰质原料：CaO48%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。与CaO含量较高的石灰石搭

10、配使用用硅质泥灰岩作粘土质原料和取代部分石灰质原料。,玄武岩：是一种分布较广的火成岩，其颜色因异质矿物的含量而异，并由灰到黑，风化后表面呈红褐色。成分：类似粘土，但Fe2O3、R2O偏高。(助熔氧化物含量较多)使用：代替粘土质原料使用注意事项：因其可塑性、易磨性差，使用时要强化粉磨。,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。化学成分：以SiO2、Al2O3为主，少量Fe2O3、CaO，少量热值。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。,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

11、燃料，其渣作水泥混合材。,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。成分：以SiO2、Al2O3为主利用：1、作混合材料；2、代替部分或全部粘土参与配料。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。,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。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。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%

12、的废渣。主要成分是Ca(OH)2,可替代部分石灰质原料。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。,固体燃料 煤液体燃料重油气体燃料煤气煤正常煤低质煤灰分高热值低,煤的化学成分：工业分析水分W挥发分V固定碳C灰分A,可燃成分,多，煤的发热量低,多，易燃，火焰长,焦碳,多，发热量低,无烟煤（硬煤、白煤）炭化程度深挥发分含量小于10%质硬、金属光泽、含碳量高，着火温度高600700 火焰短 热值2093429308 KJ/Kg 立窑烟煤炭化程度较深挥发分含量1540%质硬 着火温度高400500 火焰较长 而烟多 热值2093431401

13、KJ/Kg 回转窑褐煤炭化程度较浅 挥发分含量较高4060%，褐色无光泽 热值837418841 KJ/Kg 性质不稳定 易风化 粉碎 易自燃,烟煤热值 越高越好挥发分 高，着火快，火焰长 挥发分22%32%灰分 煤灰进入熟料 灰分小于27%水分 高 燃烧速度慢，适量水分促进C和O的化合，发火后能提高辐射力 1.0%1.5%细度 粗，燃烧不充分，细，迅速完全,挥发分小于10%的无烟煤或焦炭屑挥发分高，在预热带受热，逸出，损失对低质煤有较大适应性，和原料配合，粉磨均匀,液体燃料 重油 渣油气体燃料 煤气只适用于回转窑,需从专用矿床开采后运输进厂的原料：石灰质原料、粘土质原料。开采前应做的工作：对

14、矿山资源进行详细的勘探；作必要的原料工业性试验，以确保资源的合理和原料开采的高效。,一、采掘,方式：露天开采地下开采水下开采,包括,剥离：搬移土岩（覆盖层）开采：采开矿石,剥离方式：覆盖层是松散状的浮土，采用电铲或人工挖取，也可用水力冲洗引法。覆盖层是硬质岩石废矿，先进行覆盖层的爆破，再剥离。,1、开采方式：较松散状的矿体，用机械直接挖取，也可用人工挖取。硬质矿体，先爆破再采装、运输排卸。2、开采工艺：按采掘方式分：竖直挖取 平卧挖取按作业形式（即工业环节连续程度）分：循环作业 连续作业 半连续作业。目前最常见的开采工艺：竖直挖取的水平分段循环作业开采工艺,石灰石矿山,石灰石矿山开采设备,破碎

15、机,装载：,斗容挖掘机轮式装载机推土机,运输方式,皮带输送机：胶带输送机道（300500）钢索绞车运输：斜坡卷扬道（不太远，坡度）自卸料汽车：公路（）窄轨电机车：铁路（以上）驾空索道运输：索道（，远，地形复杂）,皮带机长距离输送石灰石,一、破碎（一）、物料破碎的目的：便于运输、储存、烘干、配料、喂料、粉磨（二）、常需破碎的物料：石灰石、块状粘土质原料、矿化剂、石膏、熟料等。,（三）、破碎工艺：破碎：利用机械方法将大块物料变成小块物料的过程。（大于25mm）破碎段：物料每经过一次破碎，称为一个破碎段破碎比：物料破碎前后的粒度之比。,（四）、破碎设备及选用破碎方法：压碎击碎磨碎折碎劈碎等常用：颚式

16、破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、圆锥式破碎机、反击-锤式破碎机、立轴锤式破碎机等。,颚式破碎机,锤式破碎机,单转子反击式破碎机,双转子反击式破碎,破 碎 设 备：,水泥厂常用破碎设备一览表,颚式破碎机破碎比小不能单独使用锤式反击破碎比大,烘干：利用热能将物料中的水分汽化并排除的过程。烘干的目的：提高磨机粉磨效率；利于粉状物料的输送、储存和均化。常需要烘干的物料：粘土、煤、矿渣等。,（一）、被烘干物料的水分要求,采用普通干法粉磨工艺时,二、烘干方法及设备：,单独烘干烘干兼粉磨,回转烘干机最成熟，常用 悬浮烘干机流态化烘干机立式烘干塔,烘干方法,烘干设备,三回转式烘干机,结构：,系统组成,回转式

17、烘干机,筒体：1020mm厚的钢 板卷制焊接而成,支撑装置：,轮带托轮挡轮,传动装置：,大齿轮小齿轮电机减速机,密封装置加料装置卸料装置排气除尘装置,顺流式：物料运动方向与热烟气流向一致逆流式：物料运动方向与热烟气流向相反,顺流式回转烘干机,逆流式回转烘干机,（一）物料的输送,常用的输送设备,皮（胶）带输送机斗式提升机振动输送机刮板输送机溜管 等,机械输送,气力输送,气力提升泵空气输送斜槽,储存的目的：平衡生产储存期：物料的储存量能满足工厂生产 需要的天数。储存期过长，增加经营费用，过短则难以保证工厂生产连续均衡（原料生料熟料）。表3.18常用物料的最低可用储存量及一般储存期,储存设施：,露天

18、堆场堆棚预均化堆场、均化库圆库联合储库储料仓（料仓、料斗）,一、基本概念：（一）、物料的均化 1、均化：通过采用一定的工艺措施，达到降低物料的化学成分波动振幅，使物料的化学成分均匀一致的过程。2、均化的意义：均化是保证熟料质量、产量及降低消耗的基本措施和前提条件，也是稳定出厂水泥质量的重要途径。3.预均化：原料破碎后，入磨前进行的均化,4、生料均化链：,1、标准偏差,S=,S标准偏差（%）n 试样总数或测量次数，一般不应少于2030个 xi物料中某成分的各次测量值，xixn 各次测量值的平均值，即,=,标准偏差是一项表示物料成分均匀性的指标，其值越小，成分越均匀。,2、变异系数：3、均化效果：

19、,变异系数：表示物料成分的相对波动情况，变异系数越小成分的均匀性越好。,均化前物料的标准偏差与均化后物料的标准偏差之比 H越大，表示均化效果越好,4、合格率：指若干个样品在规定质量标准上下限之内的百分率。可以反映物料成分的均匀性，但不能反映全部样品的波动幅度及其成分分布特性。,例，两组石灰石试样，其CaCO3含量测定结果如下,假设测定值在90%94%之间为合格,此时两组试样的合格率均为60%,两组平均值第一组92.58%第二组92.03%S1=4.68,S2=1.96,（一）、定义：原燃料在储存、取用过程中，通过采用特殊的堆取料方式及设施，使原料或燃料化学成分波动范围减小，为入窑前生料或燃料成

20、分趋于均匀一致而作的必要准备过程。简言之，所谓原燃料的预均化就是原料或燃料在粉磨之前所进行的均化。,（二）、原理：“平铺直取”堆放时，尽可能地以最多的相互平行、上下重叠的同厚度的料层构成料堆；取料时，按垂直于料层方向的截面对所有料层切取一定厚度的物料。,消除进厂原燃料成分的长周期波动，使原燃料成分的波动周期短，为准确配料、配热和生料粉磨喂料提供良好的条件。显著降低原燃料成分波动的振幅，缩小其标准偏差，从而有利于提高生料成分的均匀性，稳定熟料煅烧时的热工制度。利于扩大原燃料资源，降低生产消耗，增强工厂对市场的适应能力。,矩型预均化堆场圆型预均化堆场,1、类型,（一）预均化堆场,矩型预均化堆场,圆

21、型预均化堆场,矩型预均化堆场,圆型预均化堆场,人字形堆料端面取料法波浪形堆料端面取料法倾斜形堆料侧面取料法,堆料层数物料的离析原料成分的波动取料的死角,常用：仓式预均化法。利用几个混凝土圆库或方库，库顶用卸料小车往复地对各库进料，卸料时几个库同时卸料或抓斗在方库上方往复取料。特点：平铺布料，但没有完全实现断面切取的取料方式，均化效果较差。一般H可达23。,结构：混凝土结构的矩形中空，库内用隔墙将库一分为二，一侧布料，另一侧出料，交替进行装卸作业。库顶布置一条S形胶带输送机，往返将物料向库内一侧平铺并形成多层人字形料堆。库底设有若干个卸料斗并配置振动给料机，当库内一侧进料，另一侧通过库底卸料设备的依次启动，利用物料的自然滑移卸出物料，实现料堆横端面上的切取，达到预均化的目的，预均化后的物料由库底部的胶带输送机运出。,简易端面取料式预均化堆场单库进料、多库同时出料倒库预均化,