《无机材料工学教学课件》3-水泥生料制备.ppt

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1、北京大学博士论文开题报告2002-12-30第三章第三章 硅酸盐水泥原料及生料制备硅酸盐水泥原料及生料制备.1 .1 硅酸盐水泥原料硅酸盐水泥原料硅酸盐水泥原料硅酸盐水泥原料 生产硅酸盐水泥熟料的主要原料有石灰质原生产硅酸盐水泥熟料的主要原料有石灰质原料、粘土质原料和校正原料。料、粘土质原料和校正原料。生产生产1 1t t硅酸盐水泥熟料约消耗硅酸盐水泥熟料约消耗1.61.6t t左右的干左右的干原料，其中干石灰质原料约占原料，其中干石灰质原料约占8080左右，干左右，干粘土质原料约粘土质原料约10101515。水泥工艺水泥工艺 3.1.1石灰质原料石灰质原料 主要提供主要提供CaOCaO石灰岩

2、、泥灰岩、贝壳、糖滤泥等石灰岩、泥灰岩、贝壳、糖滤泥等 水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石石灰石石灰石由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩。其主要矿物为方解石（积岩。其主要矿物为方解石（CaCOCaCO3 3)，常，常含有白云石含有白云石(CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3)、石英石英(结晶结晶SiOSiO2 2)，燧石燧石(又称玻璃质石英、火石，主又称玻璃质石英、火石，主要成分为要成分为SiOSiO2 2，属结晶属结晶SiOSiO2 2)、粘土质及铁粘土质及铁质等杂质。质等杂质。水泥工艺水泥工艺 泥灰岩泥灰岩

3、 泥泥灰灰岩岩是是由由碳碳酸酸钙钙和和粘粘土土物物质质同同时时沉沉积积所所形形成成的的均均匀匀混混合合的的沉沉积积岩岩。泥泥灰灰岩岩中中CaOCaO量量超超过过45%45%，称称为为高高钙钙泥泥灰灰岩岩;若若其其CaOCaO含含量量小小于于43.543.5，称为低钙泥灰岩。，称为低钙泥灰岩。石灰质工业废渣石灰质工业废渣 糖泥、电石渣，等糖泥、电石渣，等 主要成分主要成分Ca(OH)Ca(OH)2 2水泥工艺水泥工艺 3.1.2粘土质原料粘土质原料 主要提供主要提供SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3黄土、粘土、页岩、粉砂岩、河泥等黄土、粘土、页岩、粉砂岩、河泥等 粘土粘土是多种微细的

4、呈疏松或胶状密实的含水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铝硅酸盐矿物的岩石经漫长地质年代风化而成。根据粘土中主导矿物不同，将其分为高成。根据粘土中主导矿物不同，将其分为高岭石类、蒙脱石类、水云母类等。岭石类、蒙脱石类、水云母类等。水泥工艺水泥工艺 3.1.3 校正原料校正原料 主要提供不足的氧化物主要提供不足的氧化物当粘土质原料和石灰质原料配合所得的生料不当粘土质原料和石灰质原料配合所得的生料不能符合配料方案要求时，掺加相应的校正原料。能符合配料方案要求时，掺加相应的校正原料。铁质

5、校正原料铁质校正原料 铁粉（硫酸渣）、低品位铁矿石、铜矿渣等铁粉（硫酸渣）、低品位铁矿石、铜矿渣等硅质校正原料硅质校正原料 砂岩、河砂、粉砂岩等砂岩、河砂、粉砂岩等 水泥工艺水泥工艺 3.1.4原料的选择原料的选择 品位、杂质品位、杂质其它工艺性能（均匀性、易磨性、水分等）其它工艺性能（均匀性、易磨性、水分等）供应情况（储量、价格）供应情况（储量、价格）充分利用工业废弃物和低品位资源充分利用工业废弃物和低品位资源 水泥工艺水泥工艺 3.1.4原料的选择原料的选择 品位、杂质品位、杂质其它工艺性能（均匀性、易磨性、水分等）其它工艺性能（均匀性、易磨性、水分等）供应情况（储量、价格）供应情况（储量

6、、价格）充分利用工业废弃物和低品位资源充分利用工业废弃物和低品位资源 水泥工艺水泥工艺 北京大学博士论文开题报告2002-12-303.2 原料破碎与烘干、输送与储存原料破碎与烘干、输送与储存 3.2.1 破碎破碎 利用机械方法将大块物料变成小块物料利用机械方法将大块物料变成小块物料破碎的目的：便于运输，储存，烘干，破碎的目的：便于运输，储存，烘干，配料配料和粉磨。和粉磨。需要破碎的物料：石灰石，粘土等原料及熟料，需要破碎的物料：石灰石，粘土等原料及熟料，石膏，混合材料，煤，等。石膏，混合材料，煤，等。水泥工艺水泥工艺 水泥工艺水泥工艺 水泥工艺水泥工艺 3.2.2 烘干烘干 利用热能将物料中

7、的水分汽化并排除的过程利用热能将物料中的水分汽化并排除的过程烘烘干干的的目目的的：提提高高磨磨机机粉粉磨磨效效率率；利利于于粉粉状状物物料料的输送、储存和均化。的输送、储存和均化。常需要烘干的物料：粘土、煤、矿渣等。常需要烘干的物料：粘土、煤、矿渣等。水泥工艺水泥工艺 回转烘干机回转烘干机水泥工艺水泥工艺 烘干兼粉磨烘干兼粉磨水泥工艺水泥工艺 3.2.3 输输送与送与储储存存 输送粒状或小块状的物料：皮（胶）带输送机、输送粒状或小块状的物料：皮（胶）带输送机、斗式提升机、振动输送机、埋刮板式输送机等斗式提升机、振动输送机、埋刮板式输送机等粉状物料的输送粉状物料的输送 ：螺旋输送机（铰刀）、斗式

8、：螺旋输送机（铰刀）、斗式提升机、空气输送斜槽、气力提升泵等提升机、空气输送斜槽、气力提升泵等储存设施：露天堆场、堆棚、联合储库、圆库、储存设施：露天堆场、堆棚、联合储库、圆库、预均化设施兼储存、储料仓预均化设施兼储存、储料仓水泥工艺水泥工艺 北京大学博士论文开题报告2002-12-30水泥工艺水泥工艺 3.3 原料的原料的预预均化均化 物料的均化物料的均化通过采用一定的工艺措施，达到降低物料的化学成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。分波动振幅，使物料的化学成分均匀一致的过程。是保证熟料质量、产量及降低消耗的基本措施和前是保证熟料质量、产量

9、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。提条件，也是稳定出厂水泥质量的重要途径。原燃料的预均化原燃料的预均化原料或燃料在粉磨之前所进行的均化。降低原燃料原料或燃料在粉磨之前所进行的均化。降低原燃料成分波动，为准确配料、提高生料均匀性，稳定熟成分波动，为准确配料、提高生料均匀性，稳定熟料煅烧提供良好的条件。料煅烧提供良好的条件。原燃料预均化的原理原燃料预均化的原理“平铺直取平铺直取”堆放时，尽可能地以最多的相互堆放时，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，按

10、垂直于料层方向的截面对所有料层切取一定厚度的物料。度的物料。水泥工艺水泥工艺 水泥工艺水泥工艺 水泥工艺水泥工艺 圆形预均化堆场圆形预均化堆场 料堆为圆环状，在料堆的开口处，一端在连料堆为圆环状，在料堆的开口处，一端在连续堆料，另一端连续取料。续堆料，另一端连续取料。水泥工艺水泥工艺 北京大学博士论文开题报告2002-12-30水泥工艺水泥工艺.3 .3 生料的配料及计算生料的配料及计算生料的配料及计算生料的配料及计算 u 生料生料由石灰由石灰质质原料、粘土原料、粘土质质原料、少量校正等原原料、少量校正等原料按比例配合，粉磨到一定料按比例配合，粉磨到一定细细度的物料。度的物料。要求生料化学成分

11、和要求生料化学成分和细细度合理、均匀和度合理、均匀和稳稳定定 生料化学成分随生料化学成分随产产品品种、生品品种、生产产方法、原燃料品方法、原燃料品质质、窑型及其它生窑型及其它生产产条件等不同而有所差异。条件等不同而有所差异。水泥工艺水泥工艺 生料组成的选择生料组成的选择 水泥品种、性能要求水泥品种、性能要求原料品质、燃料品质原料品质、燃料品质工艺设备（均化设施、窑型规格等）工艺设备（均化设施、窑型规格等）生产成本生产成本能源、资源和环境负荷能源、资源和环境负荷 无论是原料的选择还是水泥生料或熟料组成的选无论是原料的选择还是水泥生料或熟料组成的选择，必须综合考虑水泥性能要求、生产工艺要求择，必须

12、综合考虑水泥性能要求、生产工艺要求和社会经济效益。和社会经济效益。水泥工艺水泥工艺 配料计算配料计算 根据原料成分、熟料设计组成（率值）计算配方根据原料成分、熟料设计组成（率值）计算配方 配料计算的依据是物料平衡配料计算的依据是物料平衡 （1 1）干干燥燥基基准准：物物料料中中的的物物理理水水分分蒸蒸发发后后处处于于干干燥燥状状态态，以干燥状态质量为计量单位，称为干燥基准，简称干基。以干燥状态质量为计量单位，称为干燥基准，简称干基。（2 2）灼灼烧烧基基准准：去去掉掉烧烧失失量量以以后后，生生料料处处于于灼灼烧烧状状态态。以灼烧状态质量为计算基准，称为灼烧基准。以灼烧状态质量为计算基准，称为灼

13、烧基准。（3 3）湿湿基基准准：用用含含水水物物料料作作计计算算基基准准时时称称为为湿湿基基准准，简简称湿基。称湿基。配料计算方法配料计算方法 误差法、递减试凑法、代数法及其用微机编制程序的计误差法、递减试凑法、代数法及其用微机编制程序的计算方法。算方法。北京大学博士论文开题报告2002-12-30水泥工艺水泥工艺 3.4 生料的粉磨生料的粉磨粉磨粉磨将小块状将小块状(粒状粒状)物料碎裂成细粉物料碎裂成细粉(100(100mm以以下下)的过程。的过程。生料粉磨生料粉磨将原料配合后粉磨成生料的工艺。将原料配合后粉磨成生料的工艺。3.3.4.1 4.1 粉磨流程及特点粉磨流程及特点 水泥工艺水泥工

14、艺 随生产方法不同，生料粉磨流程可分为随生产方法不同，生料粉磨流程可分为湿法和干法两大类，而无论是湿法还是干法湿法和干法两大类，而无论是湿法还是干法都有开路和闭路都有开路和闭路(圈流圈流)系统之分。系统之分。湿法生料粉磨系统湿法生料粉磨系统普通干法生料粉磨系统普通干法生料粉磨系统烘干兼粉磨系统烘干兼粉磨系统立式磨系统立式磨系统 挤压粉磨系统挤压粉磨系统 闭路磨带选粉机，分选出来的粗粉回磨机重新粉磨，以提高粉磨效率。普通干法生料粉磨系统普通干法生料粉磨系统水泥工艺水泥工艺 立式磨立式磨水泥工艺水泥工艺 烘干兼粉磨系统烘干兼粉磨系统水泥工艺水泥工艺 挤压粉磨挤压粉磨水泥工艺水泥工艺 3.4.2 3

15、.4.2 生料粉磨系统的发展特点生料粉磨系统的发展特点 利用废气进行磨内物料的烘干利用废气进行磨内物料的烘干粉磨设备日趋大型化粉磨设备日趋大型化 新型闭路粉磨系统新型闭路粉磨系统 磨机系统操作自动化磨机系统操作自动化 水泥工艺水泥工艺 3.4.3 3.4.3 生料的粉磨细度及颗粒分布要求生料的粉磨细度及颗粒分布要求 合理的生料粉细度包括两方面：一是合理的生料粉细度包括两方面：一是使生料的平均细度控制在一定范围内，使生料的平均细度控制在一定范围内，二是要使颗粒大小均匀，尽量避免粗颗二是要使颗粒大小均匀，尽量避免粗颗粒。粒。一般，干法生料细度一般，干法生料细度0.080.08mmmm方孔筛方孔筛筛

16、余筛余8%8%12%12%；湿法粉磨细度；湿法粉磨细度0.080.08mmmm方孔方孔筛筛余筛筛余12%12%16%16%。水泥工艺水泥工艺 3.4.3 生料的粉磨生料的粉磨细细度及度及颗颗粒分布要求粒分布要求 合理的生料粉磨细度包括两方面：一合理的生料粉磨细度包括两方面：一是使生料的平均细度控制在一定范围内，是使生料的平均细度控制在一定范围内，二是要使颗粒大小均匀，尽量避免粗颗二是要使颗粒大小均匀，尽量避免粗颗粒。粒。一般，干法生料细度一般，干法生料细度0.080.08mmmm方孔筛方孔筛筛余筛余8%8%12%12%；湿法粉磨细度；湿法粉磨细度0.080.08mmmm方孔方孔筛筛余筛筛余12%12%16%16%。北京大学博士论文开题报告2002-12-303.5 生料均化生料均化生料的均化即是提高生料成分和细度的均生料的均化即是提高生料成分和细度的均匀性和稳定性的过程。匀性和稳定性的过程。出磨的生料，其化学成分难免有些波动，出磨的生料，其化学成分难免有些波动，为保证入窑生料化学成分均齐、合格，生为保证入窑生料化学成分均齐、合格，生料应在贮存均化库内进行均化。料应在贮存均化库内进行均化。干法生料的均化可采用多库搭配，机械倒干法生料的均化可采用多库搭配，机械倒库和压缩空气搅拌库。库和压缩空气搅拌库。水泥生料制备工艺流程回顾水泥生料制备工艺流程回顾