无机材料工学教学课件-3-水泥生料制备.ppt

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 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、泥灰岩、贝壳、糖滤泥等石灰岩、泥

2、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 泥灰岩是由碳酸钙和粘土物质同时沉

3、积所泥灰岩是由碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩。泥灰岩中形成的均匀混合的沉积岩。泥灰岩中CaOCaO量量超过超过45%45%，称为高钙泥灰岩，称为高钙泥灰岩;若其若其CaOCaO含量小含量小于于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呈疏松或胶状密实的含水是多种微

4、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。铁质校正原料铁质校正原料 铁粉（硫

5、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、价格）充分利用工业废弃物和低

6、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，粘土等原料及熟需要破碎的物料：石灰石，粘土等原料及熟料，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 n利用热能将物料中的水分汽化并排除的过程利用热

7、能将物料中的水分汽化并排除的过程n烘干的目的：提高磨机粉磨效率；利于粉状物烘干的目的：提高磨机粉磨效率；利于粉状物料的输送、储存和均化。料的输送、储存和均化。n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 输送与储存输送与储存 n输送粒状或小块状的物料：皮（胶）带输送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、斗式提升机、振动输送机、埋刮板式输送机等机等n粉状物料的输送粉状物料的输送 ：螺旋输送机（铰刀）、斗：螺旋输送机（铰刀

8、）、斗式提升机、空气输送斜槽、气力提升泵等式提升机、空气输送斜槽、气力提升泵等n储存设施：露天堆场、堆棚、联合储库、圆储存设施：露天堆场、堆棚、联合储库、圆库、预均化设施兼储存、储料仓库、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 原料的预均化原料的预均化 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、产量及降低消耗的基

9、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时，按垂直于料层方向的截

10、面对所有料层切取一定厚度的物料。定厚度的物料。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 生料的配料及计算生料的配料及计算 u 生料生料由石灰质原料、粘土质原料、少量校正等原由石灰质原料、粘土质原料、少量校正等原料按比例配合，粉磨到一定细度的物料。料按比例配合，粉磨到一定细度的物料。要求生料化学成分和细度合理、均匀和稳定要求生料化学成分和细度合理、均

11、匀和稳定 生料化学成分随产品品种、生产方法、原燃料品质、生料化学成分随产品品种、生产方法、原燃料品质、窑型及其它生产条件等不同而有所差异。窑型及其它生产条件等不同而有所差异。水泥工艺水泥工艺 3.3.13.3.1 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，必须综合考虑水泥性能要求、生产工

12、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 3.3.23.3.2 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）干燥基准：物料中的物理水分蒸发后处于干燥状态，）干燥基准：物料中的物理水分蒸发后处于干燥状态，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）灼烧基准：去掉烧失量以后，生料处于灼烧状态。）灼烧基准：去掉烧失量以后，生料处于灼烧状态。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

13、，称为灼烧基准。（3 3）湿基准：用含水物料作计算基准时称为湿基准，简）湿基准：用含水物料作计算基准时称为湿基准，简称湿基。称湿基。n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

14、 水泥工艺水泥工艺 n 随生产方法不同，生料粉磨流程可分随生产方法不同，生料粉磨流程可分为湿法和干法两大类，而无论是湿法还是为湿法和干法两大类，而无论是湿法还是干法都有开路和闭路干法都有开路和闭路(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

15、工艺 3.4.2 3.4.2 生料粉磨系统的发展特点生料粉磨系统的发展特点 n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n粉磨设备日趋大型化粉磨设备日趋大型化 n新型闭路粉磨系统新型闭路粉磨系统 n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 n 合理的生料粉细度包括两方面：一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，尽量避内，二是要使颗粒大小均匀，尽量避免粗颗粒。免粗颗粒。n一般，干法生料细度一般，干法生料细度0.

16、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方方孔筛筛余孔筛筛余12%12%16%16%。水泥工艺水泥工艺 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 n 合理的生料粉磨细度包括两方面：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一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，尽量围内，二是要使颗粒大小均匀，尽量避免粗颗粒。避免粗颗粒。n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0.08

17、0.08mmmm方方孔筛筛余孔筛筛余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