水泥工藝學(xué)第4章原料

1、第四章第四章 原料及預(yù)均化技術(shù)原料及預(yù)均化技術(shù) 4-1 石灰質(zhì)原料 4-2 4-2 粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料 4-7 4-7 原料的預(yù)均化原料的預(yù)均化 4-6 4-6 原料的破碎與烘干原料的破碎與烘干 4-5 4-5 原料的開采與運(yùn)輸原料的開采與運(yùn)輸 4-4 4-4 低品位原料和工業(yè)廢渣的利用低品位原料和工業(yè)廢渣的利用 4-3 4-3 校正原料校正原料原料名稱原料名稱主要提供的成分主要提供的成分配比（配比（%）石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料CaO80粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料SiO2、Al2O3少量少量Fe2O31015校正校正原料原料鐵質(zhì)校正原料鐵質(zhì)校正原料Fe2O3硅質(zhì)校正原料硅質(zhì)校正原料SiO2鋁質(zhì)校正原料

2、鋁質(zhì)校正原料Al2O3外外加加劑劑礦化劑礦化劑晶種晶種助磨劑助磨劑如：如：CaF2熟料熟料生產(chǎn)硅酸鹽水泥所用原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥所用原料n主要成分：CaCO3 n天然（常用）n人工(工業(yè)廢渣)4-1 4-1 石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料一、種類及性質(zhì)一、種類及性質(zhì) 石灰石（最常用） 大理石 泥灰?guī)r、白堊土、貝殼、珊瑚類石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料種類：定義：定義：是由碳酸鈣組成的化學(xué)與生物化學(xué)沉積巖沉積巖。主要礦物：主要礦物：為方解石方解石（CaCO3）微粒組成，并常含有白云石白云石（CaCO3MgCO3）、石英石英（結(jié)晶SiO2）、燧石燧石（又稱玻璃質(zhì)石英、火石，主要成分為SiO2，屬結(jié)晶SiO2）粘土質(zhì)及鐵

3、質(zhì)等雜質(zhì)。分類：白云質(zhì)石灰?guī)r、硅質(zhì)石灰?guī)r、粘土質(zhì)石灰?guī)r分類：白云質(zhì)石灰?guī)r、硅質(zhì)石灰?guī)r、粘土質(zhì)石灰?guī)rCaOCaO含量含量：純石灰石含CaO 56%，CO2燒失量為44%，白色，隨雜質(zhì)含量增加CaO含量減少。含水量：含水量：一般不大于1.0%，具體值隨氣候而異。含粘土雜質(zhì)越多，水分越高。石灰石石灰石n定義：定義：是碳酸鈣碳酸鈣和粘土粘土物質(zhì)同時(shí)沉積所形成的均勻混合的沉積巖沉積巖，屬石灰?guī)r向粘土過渡的中間類型巖石。是一種極好的水泥原料極好的水泥原料。(混合均勻，易于煅燒)n分類：分類：高鈣泥灰?guī)r：CaO45%,KH0.95n 低鈣泥灰?guī)r：CaO45%,KH0.1mm）過多的砂質(zhì)土，不易磨細(xì)，會(huì)嚴(yán)重惡

4、化生料的易燒性。因此對(duì)黏土質(zhì)原料中的粗粒石英含量、晶粒大小和形態(tài)要予以足夠的重視。 n新型干法水泥生產(chǎn)對(duì)黏土的可塑性不作要求。n但立窯和立波爾窯煅燒時(shí)的生料都要成球后入窯，成球質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)的影響非常顯著，因此要求黏土質(zhì)原料具有良好的可塑性。n一、校正原料一、校正原料n當(dāng)石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求不能符合配料方案要求時(shí)，必須根據(jù)所缺少的組分所缺少的組分摻加相應(yīng)的原料，這種以補(bǔ)充某些成分不足為主的原料稱校正原料。校正原料。2-3 2-3 校正原料、礦化劑、緩凝劑校正原料、礦化劑、緩凝劑n（一）鐵質(zhì)校正原料（一）鐵質(zhì)校正原料n常用：低品位的鐵礦石鐵礦石，煉鐵廠尾礦尾礦及

5、硫酸廠工業(yè)廢渣硫鐵渣硫鐵渣等。n目前有用鉛礦渣鉛礦渣或銅礦渣銅礦渣的，既是校正原料校正原料，又兼做礦化劑礦化劑。（FeO）n表3.8一、校正原料n（二）、硅質(zhì)校正原料（二）、硅質(zhì)校正原料n常用：硅藻土、硅藻石、含常用：硅藻土、硅藻石、含SiOSiO2 2多的河砂、砂巖、粉砂巖多的河砂、砂巖、粉砂巖等。等。n其中砂巖，河砂中結(jié)晶其中砂巖，河砂中結(jié)晶SiOSiO2 2多，難磨難燒，盡量不用，風(fēng)多，難磨難燒，盡量不用，風(fēng)化砂巖易于粉磨，對(duì)煅燒影響小?；皫r易于粉磨，對(duì)煅燒影響小。n（三）、鋁質(zhì)校正原料（三）、鋁質(zhì)校正原料n常用：爐渣、煤矸石、鋁礬土等常用：爐渣、煤矸石、鋁礬土等一、校正原料（四）校正

6、原料的質(zhì)量要求（四）校正原料的質(zhì)量要求名名 稱稱常常 用用 材材 料料質(zhì)質(zhì) 量量 要要 求求鐵質(zhì)校鐵質(zhì)校正原料正原料硫鐵渣、低品位鐵礦、硫鐵渣、低品位鐵礦、煉鐵廠的尾礦煉鐵廠的尾礦鉛礦渣鉛礦渣銅礦渣銅礦渣 Fe Fe2 2OO3 340%40%硅質(zhì)校硅質(zhì)校正原料正原料硅藻土、硅藻石、蛋硅藻土、硅藻石、蛋白石、砂巖白石、砂巖SiOSiO2 2:70%90%:70%90%n: n: 4.04.0；R R2 2OO4.0%4.0%鋁質(zhì)校鋁質(zhì)校正原料正原料爐渣、煤矸石、礬土爐渣、煤矸石、礬土AlAl2 2OO3 330%30%兼作礦化劑兼作礦化劑一、校正原料n定義：定義：在煅燒過程中，能加速加速熟料礦

7、物的形成，本身不參加反應(yīng)或只參加中間反應(yīng)的物質(zhì)。n類型：類型： 礦化劑礦化劑 復(fù)合礦化劑復(fù)合礦化劑n作用作用：加速分解反應(yīng)；加速固相反應(yīng)；降低液相出現(xiàn)的溫度；加速C3S的形成含氟化合物：如：CaF2(螢石)硫化物：如：石膏氯化物：CaCl2其他:如：銅礦渣、磷礦渣二、 礦化劑n常用：常用：石膏n石膏的作用：石膏的作用： 緩凝 提高水泥早強(qiáng)，改善水泥性能n類型：類型： 天然石膏 工業(yè)副產(chǎn)石膏n摻量：摻量：3%6% 最佳摻量由試驗(yàn)決定；多了會(huì)影響水泥安定性石膏：CaSO42H2O硬石膏： CaSO4三、 緩凝劑n低品位原料：指那些化學(xué)成分、雜質(zhì)含量與物理性能等不符合一般水泥生產(chǎn)要求的原料。如：低品

8、位石灰質(zhì)原料n工業(yè)廢渣：主要指煤矸石、石煤、粉煤灰、爐渣等3-3-4 4 低品位原料和工業(yè)廢渣的利用n石灰質(zhì)原料低品位化；nSi 、Al質(zhì)原料巖礦化；nFe質(zhì)原料廢渣化。目前水泥原料結(jié)構(gòu)的一個(gè)新的技術(shù)方向目前水泥原料結(jié)構(gòu)的一個(gè)新的技術(shù)方向使用低品位原料急工業(yè)廢渣時(shí)應(yīng)注意使用低品位原料急工業(yè)廢渣時(shí)應(yīng)注意n這些原料成分波動(dòng)大，使用前先要取樣分析，這些原料成分波動(dòng)大，使用前先要取樣分析，且取樣要有代表性；且取樣要有代表性；n使用時(shí)要適當(dāng)調(diào)整一些工藝。使用時(shí)要適當(dāng)調(diào)整一些工藝。n低品位石灰質(zhì)原料：低品位石灰質(zhì)原料：CaO48%或含較多雜質(zhì)。其中白云石質(zhì)巖不適宜生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料，其余均可用。n與CaO

9、含量較高的石灰石搭配使用n用硅質(zhì)泥灰?guī)r作粘土質(zhì)原料和取代部分石灰質(zhì)原料。一、低品位石灰質(zhì)原料的利用n玄武巖：玄武巖：是一種分布較廣的火成巖，其顏色因異質(zhì)礦物的含量而異，并由灰到黑，風(fēng)化后表面呈紅褐色。n成分：成分：類似粘土，但Fe2O3、R2O偏高。(助熔氧化物含量較多 ) n使用：使用：代替粘土質(zhì)原料n使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)：因其可塑性、易磨性差，使用時(shí)要強(qiáng)化粉磨。 二、玄武巖資源的開發(fā)與利用n煤矸石：煤矸石：煤礦生產(chǎn)時(shí)的廢渣，是采煤和選礦過程中分離出來的，屬泥質(zhì)巖，夾雜一些砂巖。n化學(xué)成分：化學(xué)成分：以SiO2、Al2O3為主，少量Fe2O3、 CaO，少量熱值。n石煤：石煤：古生代和

10、晚古生代菌藻類低等植物所形成的低炭煤。其組成性質(zhì)及生成等與煤無本質(zhì)差別，屬可燃沉積巖。三、煤矸石、石煤的利用1、代替粘土配料；2、經(jīng)煅燒處理后作混合材；3、作沸騰燃燒室燃料，其渣作水泥混合材。n煤矸石、石煤的應(yīng)用：煤矸石、石煤的應(yīng)用：n粉煤灰：粉煤灰：是火力發(fā)電廠煤粉燃燒后所得的粉狀灰燼。 爐渣：爐渣：煤在工業(yè)鍋爐燃燒后排出的灰渣。n成分：成分： 以SiO2、 Al2O3為主n利用：利用：1、作混合材料； 2、代替部分或全部粘土參與配料。n作原料使用時(shí)應(yīng)注意：作原料使用時(shí)應(yīng)注意：1、加強(qiáng)均化；2、精確計(jì)量； 3、注意可燃物對(duì)煅燒的影響； 4、因其可塑性差，立窯生產(chǎn)時(shí)要搞好成球。 粉煤灰及爐渣的

11、利用n珍珠巖：珍珠巖：是一種以玻璃態(tài)存在的火成非晶類物質(zhì)，屬富含SiOSiO2 2的酸性巖石，可用作粘土質(zhì)粘土質(zhì)原料配料。n赤泥：赤泥：是燒結(jié)法從礬土中提取氧化鋁時(shí)所排出的赤色廢渣， AlAl2 2OO3 3和FeFe2 2OO3 3含量高高，CaOCaO含量低低，赤泥漿含水大，可作濕法濕法生產(chǎn)的粘土質(zhì)粘土質(zhì)原料。n電石渣：電石渣：是化工廠乙炔發(fā)生車間消解石灰排出的含水約85%90%的廢渣。主要成分是Ca(OH)Ca(OH)2 2, ,可替代部分石灰質(zhì)石灰質(zhì)原料。n碳酸法制糖廠的糖濾泥糖濾泥、氯堿法制堿廠的堿渣堿渣、造紙廠的白泥白泥：其主要成分都是CaCOCaCO3 3，均可做石灰質(zhì)石灰質(zhì)原料

12、。 四、其他原料n固體燃料 煤n液體燃料重油n氣體燃料煤氣n煤正常煤低質(zhì)煤灰分高熱值低2-42-4燃料燃料n煤的化學(xué)成分：工業(yè)分析n水分W揮發(fā)分V固定碳C灰分A可燃成分可燃成分多，煤的發(fā)多，煤的發(fā)熱量低熱量低多，易燃，多，易燃，火焰長(zhǎng)火焰長(zhǎng)焦碳焦碳多，發(fā)熱量低多，發(fā)熱量低一、固體燃料n無煙煤（硬煤、白煤）無煙煤（硬煤、白煤）炭化程度深揮發(fā)分含量小于炭化程度深揮發(fā)分含量小于10%10%質(zhì)硬、金屬光澤、含碳量高，著火溫度高質(zhì)硬、金屬光澤、含碳量高，著火溫度高600600700 700 火焰短火焰短 熱值熱值2093429308 KJ/Kg 2093429308 KJ/Kg 立窯立窯n煙煤煙煤炭化程

13、度較深揮發(fā)分含量炭化程度較深揮發(fā)分含量1540% 1540% 質(zhì)硬質(zhì)硬 著火溫度高著火溫度高400400500 500 火焰較長(zhǎng)火焰較長(zhǎng) 而煙多而煙多 熱值熱值2093431401 2093431401 KJ/Kg KJ/Kg 回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯n褐煤褐煤炭化程度較淺炭化程度較淺 揮發(fā)分含量較高揮發(fā)分含量較高4060% 4060% ，褐色無光澤，褐色無光澤 熱值熱值837418841 KJ/Kg 837418841 KJ/Kg 性質(zhì)不穩(wěn)定性質(zhì)不穩(wěn)定 易風(fēng)化易風(fēng)化 粉碎粉碎 易自燃易自燃煤的種類n煙煤煙煤熱值熱值 越高越好越高越好揮發(fā)分揮發(fā)分 高，著火快，火焰長(zhǎng)高，著火快，火焰長(zhǎng) 揮發(fā)分揮發(fā)分22%3

14、2% 22%32% 灰分灰分 煤灰進(jìn)入熟料煤灰進(jìn)入熟料 灰分小于灰分小于27%27%水分水分 高高 燃燒速度慢，燃燒速度慢， 適量水分促進(jìn)適量水分促進(jìn)C C和和OO的化合，的化合，發(fā)火后能提高輻射力發(fā)火后能提高輻射力 1.0%1.5%1.0%1.5%細(xì)度細(xì)度 粗，燃燒不充分，細(xì)，迅速完全粗，燃燒不充分，細(xì)，迅速完全回轉(zhuǎn)窯對(duì)燃煤的質(zhì)量要求n液體燃料 重油 渣油n氣體燃料 煤氣只適用于回轉(zhuǎn)窯液體燃料和氣體燃料石灰石礦山石灰石礦山石灰石礦山開采設(shè)備石灰石礦山開采設(shè)備破碎機(jī)皮帶機(jī)長(zhǎng)距離輸送石灰石n一、破碎一、破碎n（一）、物料破碎的目的：（一）、物料破碎的目的：便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、烘干、配料、喂料、粉磨便

15、于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、烘干、配料、喂料、粉磨n（二）、常需破碎的物料：（二）、常需破碎的物料：石灰石、塊狀粘土質(zhì)原料、礦化劑、石膏、熟料等。石灰石、塊狀粘土質(zhì)原料、礦化劑、石膏、熟料等。 2-6原料的破碎與烘干原料的破碎與烘干n（三）、破碎工藝：（三）、破碎工藝：n破碎：破碎：利用機(jī)械方法將大塊物料變成小塊利用機(jī)械方法將大塊物料變成小塊物料的過程。（大于物料的過程。（大于2 25mm5mm ）n破碎段破碎段：物料每經(jīng)過一次破碎，稱為一個(gè)物料每經(jīng)過一次破碎，稱為一個(gè)破碎段破碎段n破碎比破碎比：物料破碎前后的粒度之比。物料破碎前后的粒度之比。一、破碎一、破碎n烘干：烘干：利用熱能將物料中的水分汽化并排除的

16、過程。n烘干的目的：烘干的目的：提高磨機(jī)粉磨效率；利于粉狀物料的輸送、儲(chǔ)存和均化。n常需要烘干的物料：常需要烘干的物料：粘土、煤、礦渣等。二、烘干二、烘干（一）、被烘干物料的水分要求（一）、被烘干物料的水分要求 品品 種種石灰石石灰石粘粘 土土鐵鐵 粉粉煤煤天然水分天然水分1% 15%5%不定不定入磨水分入磨水分1.5%5%3.0%采用普通干法粉磨工藝時(shí)采用普通干法粉磨工藝時(shí) 二、烘干二、烘干二、烘干方法及設(shè)備：二、烘干方法及設(shè)備：?jiǎn)为?dú)烘干單獨(dú)烘干烘干兼粉磨烘干兼粉磨回轉(zhuǎn)烘干機(jī)回轉(zhuǎn)烘干機(jī)最成熟，常用最成熟，常用 懸浮烘干機(jī)懸浮烘干機(jī)流態(tài)化烘干機(jī)流態(tài)化烘干機(jī)立式烘干塔立式烘干塔烘干方法烘干設(shè)備二

17、、烘干二、烘干工藝流程工藝流程n順流式：物料運(yùn)動(dòng)方向與熱煙氣流向一致順流式：物料運(yùn)動(dòng)方向與熱煙氣流向一致n逆流式：物料運(yùn)動(dòng)方向與熱煙氣流向相反逆流式：物料運(yùn)動(dòng)方向與熱煙氣流向相反順流式回轉(zhuǎn)烘干機(jī)逆流式回轉(zhuǎn)烘干機(jī)n（一）物料的輸送（一）物料的輸送常用的輸送設(shè)備皮（膠）帶輸送機(jī)皮（膠）帶輸送機(jī)斗式提升機(jī)斗式提升機(jī)振動(dòng)輸送機(jī)振動(dòng)輸送機(jī)刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)溜管溜管 等等機(jī)械輸送機(jī)械輸送氣力輸送氣力輸送氣力提升泵氣力提升泵空氣輸送斜槽空氣輸送斜槽三、物料的輸送與儲(chǔ)存n儲(chǔ)存的目的：儲(chǔ)存的目的：平衡生產(chǎn)n儲(chǔ)存期：儲(chǔ)存期：物料的儲(chǔ)存量能滿足工廠生產(chǎn) 需要的天數(shù)。n儲(chǔ)存期過長(zhǎng)，增加經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，過短則難以保證工廠生產(chǎn)連續(xù)均衡（原料生料熟料）。n表表3.183.18常用物料的最低可用儲(chǔ)存量及一般儲(chǔ)常用物料的最低可用儲(chǔ)存量及一般儲(chǔ)存期存期（二）物料的儲(chǔ)存n儲(chǔ)存設(shè)施：露天堆場(chǎng)露天堆場(chǎng)堆棚堆棚預(yù)均化堆場(chǎng)、均化庫預(yù)均化堆場(chǎng)、均化庫圓庫圓庫聯(lián)合儲(chǔ)庫聯(lián)合儲(chǔ)庫儲(chǔ)料倉儲(chǔ)料倉 （料倉、料斗）（料倉、料斗）（二）物料的儲(chǔ)存n一、基本概念： （一）、物料的均化 1 1、均化：、均化：通過采用一定的工藝措施措施，達(dá)到降低降低物料的化學(xué)成分波動(dòng)波動(dòng)振幅，使物料的化學(xué)成分均勻化學(xué)成分均勻一致的過程。 2 2、均化的意義：、均化的意義：均化是保證熟料質(zhì)量質(zhì)量、產(chǎn)量產(chǎn)量及降降低消耗低消耗的基本措施和前提條件，也是穩(wěn)定出廠水泥