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南方水泥有限公司南方水泥有限公司1高层思维高层思维南方水泥有限公司南方水泥有限公司2板块板块建材行业发展建材行业发展企业文化企业文化 南方水泥发展南方水泥发展 南方水泥有限公司南方水泥有限公司3建材行业发展板块一板块一南方水泥有限公司南方水泥有限公司4建材行业发展 以水泥为例，去年世界水泥总产量以水泥为例，去年世界水泥总产量28.57亿吨，我国为亿吨，我国为16.3亿吨，占全球的一半以上。亿吨，占全球的一半以上。-摘自访中国建材集团董事长宋志平摘自访中国建材集团董事长宋志平建材行业迎来黄金十年建材行业迎来黄金十年 （20102010年年5 5 月月2121日刊发于中国建材报）日刊发于中国建材报）南方水泥有限公司南方水泥有限公司5建材行业发展 我的判断是中国水泥消费量的峰值大约在每年我的判断是中国水泥消费量的峰值大约在每年20亿吨左亿吨左右，这个峰值差不多再过右，这个峰值差不多再过2至至3年就可以达到，之后会再持续年就可以达到，之后会再持续5年年左右。也就是说，在未来左右。也就是说，在未来10年，我国水泥消费量将在高位运行。年，我国水泥消费量将在高位运行。-摘自访中国建材集团董事长宋志平摘自访中国建材集团董事长宋志平建材行业迎来黄金十年建材行业迎来黄金十年 （20102010年年5 5 月月2121日刊发于中国建材报）日刊发于中国建材报）南方水泥有限公司南方水泥有限公司6建材行业发展对未来十年的建材行业，我的基本判断是需求呈现刚性、对未来十年的建材行业，我的基本判断是需求呈现刚性、供应量趋于平衡、市场由大企业主导。供应量趋于平衡、市场由大企业主导。-摘自访中国建材集团董事长宋志平摘自访中国建材集团董事长宋志平建材行业迎来黄金十年建材行业迎来黄金十年 （20102010年年5 5 月月2121日刊发于中国建材报）日刊发于中国建材报）南方水泥有限公司南方水泥有限公司南方水泥有限公司南方水泥有限公司水泥生产工艺流程图南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.1 1.1 国家水泥标准国家水泥标准 GB175-1999 硅酸盐水泥（硅酸盐水泥（、)、普通硅酸盐水、普通硅酸盐水泥泥()GB1344-1999 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥()、火山灰质硅酸盐水、火山灰质硅酸盐水泥泥()及粉煤灰硅酸盐水泥（及粉煤灰硅酸盐水泥（）GB12958-1999 复合硅酸盐水泥（复合硅酸盐水泥（）1.水泥生产基本知识水泥生产基本知识南方水泥有限公司南方水泥有限公司水泥标准介绍强制性标准：强制性标准：1、国家标准（代号国家标准（代号GB）2、建材行业标准（代号建材行业标准（代号JC）推荐性标准：推荐性标准：1、国家标准（国家标准（GB/T）2、建材行业标准（代号建材行业标准（代号JC/T）企业标准：企业标准：（代号：（代号：Q）10南方水泥有限公司南方水泥有限公司水泥标准代号说明 GB 175 2007 通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥标准名称标准名称制订或修订年份制订或修订年份标准编号标准编号 标准代号标准代号11南方水泥有限公司南方水泥有限公司特种水泥:1、专用水泥专用水泥:油井水泥油井水泥;道路水泥道路水泥;砌筑水泥砌筑水泥 等。等。2、特性水泥：特性水泥：白水泥白水泥;彩色水泥彩色水泥;低热水泥低热水泥;快硬水泥快硬水泥;膨胀水泥膨胀水泥;防辐射水泥防辐射水泥;耐耐 高温水泥等。高温水泥等。12南方水泥有限公司南方水泥有限公司废品和不合格品废品和不合格品凡凡氧化镁氧化镁、三氧化硫三氧化硫、初凝时间初凝时间、安定性安定性中中任何一项不符合本标准时，均为任何一项不符合本标准时，均为废品废品。凡凡细度细度、终凝时间终凝时间、不溶物不溶物和和烧失量烧失量中的任何一项不符合本标准规定或混合材中的任何一项不符合本标准规定或混合材料料掺加量掺加量超过最大限量和超过最大限量和强度强度低于商品强低于商品强度等级的指标时为度等级的指标时为不合格品不合格品。水泥。水泥包装标包装标志志中水泥品种、强度等级、生产者名称和中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于出厂编号不全的也属于不合格品不合格品。南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.2 水泥生产方法与分类水泥生产方法与分类 水泥窑主要有两大类：水泥窑主要有两大类：一类是窑筒体卧置，并能作回转运动的称一类是窑筒体卧置，并能作回转运动的称为为回转窑回转窑；另一类窑筒体立置不转动称为另一类窑筒体立置不转动称为立窑立窑。南方水泥有限公司南方水泥有限公司什么是新型干法水泥生产技术什么是新型干法水泥生产技术以以悬悬浮浮预预热热和和预预分分解解技技术术为为核核心心，把把现现代代科科学学技技术术和和工工业业生生产产的的最最新新成成果果广广泛泛地地应应用用于于水水泥泥生生产产的的全全过过程程，形形成成一一套套具具有有现现代代高高科科技技特特征征和和符符合合优优质质、高高产产、节节能能、环环保保以以及及大大型化、型化、自动化自动化的现代水泥生产方法。的现代水泥生产方法。南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.3 新型干法水泥生产工艺流程新型干法水泥生产工艺流程矿山开采矿山开采破碎破碎预均化预均化配料配料生料生料粉磨粉磨生料均化生料均化悬浮预热、预分解、悬浮预热、预分解、回转窑煅烧回转窑煅烧配料配料水泥粉磨水泥粉磨水泥水泥均化均化水泥包装、散装出厂水泥包装、散装出厂 简称：简称：两两磨磨一一烧烧南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.4 水泥熟料的矿物组成水泥熟料的矿物组成C3SC3S 硅酸三钙（含量硅酸三钙（含量:50:5060%)60%)C2S C2S 硅酸二钙硅酸二钙(含量含量:15:1532%)32%)C3A C3A 铝酸三钙铝酸三钙(含量：含量：3 311%)11%)C4AF C4AF铁铝酸四钙铁铝酸四钙(含量含量:8:818%)18%)主要化学成分主要化学成分:CaO CaO 626267%67%、SiO2 SiO2 202024%24%、Al2O3 Al2O3 4 47%7%、Fe2O3 Fe2O3 2.52.56%6%。南方水泥有限公司南方水泥有限公司 四种矿物性能比较四种矿物性能比较：28d内绝对强度：内绝对强度：C3SC4AFC3AC2S 水化速度：水化速度：C3A C4AF C3SC2S 水化热：水化热：C3A C3S C4AF C2S18南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.5 水泥的原料、燃料与配料水泥的原料、燃料与配料水泥生产原料分为水泥生产原料分为：石灰质石灰质原料、原料、粘土质粘土质原料和原料和校正校正原原料料三三大类。大类。硅酸盐熟料率值控制范围硅酸盐熟料率值控制范围：饱和比饱和比KH:KH:0.860.860.920.92 、硅酸率、硅酸率n:n:1.81.82.42.4、铝氧率、铝氧率p:p:0.90.91.41.4 南方水泥有限公司南方水泥有限公司三率值三率值 一、硅率一、硅率（硅酸率）（硅酸率）SilicaModulus1.数学表达式数学表达式 SiO2、Al2O3、Fe2O3分别为熟料中相应氧化物的分别为熟料中相应氧化物的质量百分数质量百分数。2.含义含义 熟料中熟料中SiO2含量与含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物（中硅酸盐矿物（C3S+C2S）、熔剂矿物（）、熔剂矿物（C3A+C4AF）的）的相对含量。相对含量。20南方水泥有限公司南方水泥有限公司三率值三率值3.SM值与熟料矿物及煅烧之间的关系值与熟料矿物及煅烧之间的关系SM值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，对熟料强度有利，但将给煅烧造成困难；随对熟料强度有利，但将给煅烧造成困难；随SM值值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利，但利，但SM值过低，熟料强度低，操作困难。值过低，熟料强度低，操作困难。4.取值范围取值范围SM=1.72.7NSP：2.40.121南方水泥有限公司南方水泥有限公司三率值三率值二、铝率（铝氧率或铁率）二、铝率（铝氧率或铁率）IronModulus1.数学表达式数学表达式2.含义含义表示熟料中酸性氧化物表示熟料中酸性氧化物Al2O3含量与含量与Fe2O3含量之比。反映了熟料中含量之比。反映了熟料中C3A和和C4AF的相的相对含量；也反映煅烧过程中液相的性质（主对含量；也反映煅烧过程中液相的性质（主要是液相的粘度，要是液相的粘度，C3A形成的液相粘度大，形成的液相粘度大，C4AF形成的液相粘度小）。形成的液相粘度小）。22南方水泥有限公司南方水泥有限公司三率值三率值3.IM值与熟料矿物及煅烧的关系值与熟料矿物及煅烧的关系IM值过大，值过大，C3A多，液相粘度大，不利多，液相粘度大，不利于于C3S 的形成，易引起熟料快凝；的形成，易引起熟料快凝；IM值过值过低，低，C4AF量相对较多，液相粘度小，对量相对较多，液相粘度小，对C3S 的形成有利，但易使窑内结大块，对煅的形成有利，但易使窑内结大块，对煅烧不利。烧不利。4.取值范围取值范围IM=0.81.7NSP：1.50.123南方水泥有限公司南方水泥有限公司三率值三率值三、石灰饱和系数三、石灰饱和系数 KH1.物理意义物理意义 KH表示水泥熟料中的总表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱含量扣除饱和酸性氧化物（如和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。24南方水泥有限公司南方水泥有限公司三率值三率值2.数学表达式数学表达式3.KH值与熟料矿物间的关系值与熟料矿物间的关系从理论上讲：从理论上讲：KH值高，则值高，则C3S较多，较多，C2S较少。较少。KH=1，熟料中只有，熟料中只有C3S，而无，而无C2S；KH1，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在；，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在；KH0.667，熟料中无，熟料中无C3S。因此，熟料的因此，熟料的KH值应控制在值应控制在0.6671间。间。25南方水泥有限公司南方水泥有限公司三率值三率值4.取值范围取值范围KH0.870.96，NSP：0.890.0226南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.6 硅酸盐水泥的原料及配料硅酸盐水泥的原料及配料1.6.1 硅酸盐水泥的原料硅酸盐水泥的原料27类别类别名称名称备备注注主要原料主要原料石灰石灰质质原料原料石石灰灰石石、白白垩垩、贝贝壳壳、泥泥灰灰岩岩、电电石渣等石渣等生生产产水泥熟料水泥熟料用用黏土黏土质质原料原料黏黏土土、黄黄土土、页页岩岩、河河泥泥、粉粉煤煤灰灰等等校正原料校正原料铁质铁质校正原料校正原料硫硫铁矿铁矿渣、渣、铁矿铁矿石、石、铜矿铜矿渣等渣等生生产产水泥熟料水泥熟料用用硅硅质质校正原料校正原料砂岩、硅藻土、河砂等砂岩、硅藻土、河砂等铝质铝质校正原料校正原料炉渣、煤矸石、粉煤灰、炉渣、煤矸石、粉煤灰、铝矾铝矾土等土等外加外加剂剂矿矿化化剂剂萤萤石、石、萤萤石石膏、金属尾石石膏、金属尾矿矿等等生生产产水泥熟料水泥熟料用用助磨助磨剂剂三乙醇胺下脚料等三乙醇胺下脚料等生生产产水泥粉磨水泥粉磨用用燃料燃料烟煤、无烟煤烟煤、无烟煤中国常用中国常用缓缓凝材料凝材料石石膏膏、硬硬石石膏膏、磷磷石石膏膏、工工业业副副产产石膏等石膏等制成水泥的制成水泥的组组分分混合材料混合材料矿矿渣、石灰石等渣、石灰石等制成水泥的制成水泥的组组分分南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.6.2 配料配料一、生料配料的基本概念一、生料配料的基本概念1.生料生料由石灰质原料、黏土质原料和少量校正原料由石灰质原料、黏土质原料和少量校正原料按比例配合，粉磨到一定细度的物料称为按比例配合，粉磨到一定细度的物料称为生料。新型干法水泥生产用的是生料粉，生料。新型干法水泥生产用的是生料粉，一般水分含量不超过一般水分含量不超过1.0。2.生料配料生料配料28南方水泥有限公司南方水泥有限公司 概念概念根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，称为生料配料，简称配料。称为生料配料，简称配料。配料的目的配料的目的 根据原料资源情况，进行合理配料，从根据原料资源情况，进行合理配料，从而尽可能地充分利用矿山资源；而尽可能地充分利用矿山资源；29南方水泥有限公司南方水泥有限公司 确定各原料的配比，计算全厂的物料平确定各原料的配比，计算全厂的物料平衡，作为全厂工艺设计及主机选型的依据衡，作为全厂工艺设计及主机选型的依据 确定各原料、燃料的消耗比例，改善物确定各原料、燃料的消耗比例，改善物料易磨性和生料的易烧性，为窑磨创造良料易磨性和生料的易烧性，为窑磨创造良好的操作条件，达到优质、高产、低消耗好的操作条件，达到优质、高产、低消耗的生产目的。的生产目的。配料的基本原则配料的基本原则 使煅烧出来的熟料具有良好的物理化学性使煅烧出来的熟料具有良好的物理化学性能和较高的强度；能和较高的强度；30南方水泥有限公司南方水泥有限公司 确定某一品种的水泥熟料率值，通过计算确定某一品种的水泥熟料率值，通过计算确定各种原料的正确配比；确定各种原料的正确配比；指导生产，要求达到易于烧成和粉磨，生指导生产，要求达到易于烧成和粉磨，生产上易于控制和操作。产上易于控制和操作。二、配料方案的选择二、配料方案的选择 配料方案，即熟料的矿物组成或熟料的三配料方案，即熟料的矿物组成或熟料的三率值。配料方案的选择，实质上就是选择率值。配料方案的选择，实质上就是选择合理的熟料矿物组成，也就是对熟料三率合理的熟料矿物组成，也就是对熟料三率值值KH、n、p的确定。的确定。31南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.确定配料方案的依据确定配料方案的依据 水泥品种水泥品种不同的水泥品种所要求的熟料矿物组成也不同不同的水泥品种所要求的熟料矿物组成也不同，因而熟料的率值就不同。若生产特殊用途的硅，因而熟料的率值就不同。若生产特殊用途的硅酸盐水泥，应根据其特殊技术要求，选择合适的酸盐水泥，应根据其特殊技术要求，选择合适的矿物组成和率值。例如生产快硬硅酸盐水泥，需矿物组成和率值。例如生产快硬硅酸盐水泥，需要较高的早期强度，则应适当提高熟料中的硅酸要较高的早期强度，则应适当提高熟料中的硅酸三钙和铝酸三钙的含量，为此，应适当提高三钙和铝酸三钙的含量，为此，应适当提高KH值值和和p值。如果提高铝酸三钙含量有困难，可适当提值。如果提高铝酸三钙含量有困难，可适当提高硅酸三钙的含量。高硅酸三钙的含量。32南方水泥有限公司南方水泥有限公司前者易烧性下降，为易于烧成，可适当降低前者易烧性下降，为易于烧成，可适当降低n值以增加值以增加液相量；后者由于液相量；后者由于KH值较高，对易烧性不利，但液相粘值较高，对易烧性不利，但液相粘度并非增大，熟料并不一定过分难烧，因而硅酸率度并非增大，熟料并不一定过分难烧，因而硅酸率n不一不一定过多降低。定过多降低。生产水工硅酸盐水泥时，为避免水化热过高，应当降生产水工硅酸盐水泥时，为避免水化热过高，应当降低水泥熟料中的低水泥熟料中的C3S、C3A含量。但水泥强度、抗冻性等含量。但水泥强度、抗冻性等会因会因C3S过分减少而显著降低。因此，首先应降低熟料中过分减少而显著降低。因此，首先应降低熟料中的的C3A，同时适当降低，同时适当降低C3S含量，生产中即控制适当的低含量，生产中即控制适当的低p值与低值与低KH值。通用水泥的不同品种主要区别在于混合材值。通用水泥的不同品种主要区别在于混合材料和掺量不同，因此可使其熟料组成在一定范围内波动，料和掺量不同，因此可使其熟料组成在一定范围内波动，采用多种配料方案进行生产。采用多种配料方案进行生产。33南方水泥有限公司南方水泥有限公司 原料品质原料品质 熟料率值的选取应与原料化学组成相适熟料率值的选取应与原料化学组成相适应。要综合考虑原料中四种主要氧化物的应。要综合考虑原料中四种主要氧化物的相对含量，尽量减少校正原料的品种，以相对含量，尽量减少校正原料的品种，以简化工艺流程，便于生产控制。如果采用简化工艺流程，便于生产控制。如果采用三种原料配料，即使熟料率值略偏离原设三种原料配料，即使熟料率值略偏离原设计要求，但能保证水泥质量和工厂生产，计要求，但能保证水泥质量和工厂生产，就不必考虑更换某种原料或掺加另一种校就不必考虑更换某种原料或掺加另一种校正原料进行四组分原料配料。正原料进行四组分原料配料。34南方水泥有限公司南方水泥有限公司如石灰石品位低而黏土中氧化硅含量又如石灰石品位低而黏土中氧化硅含量又不高，则无法提高不高，则无法提高KH值和值和n值，熟料强度值，熟料强度难以提高，只有采用品位高的石灰石和氧难以提高，只有采用品位高的石灰石和氧化硅含量高的黏土才能提高化硅含量高的黏土才能提高KH值和值和n值。值。若石灰石中的燧石含量较高或黏土中的粗若石灰石中的燧石含量较高或黏土中的粗砂含量高，则原料难磨，生料易烧性差，砂含量高，则原料难磨，生料易烧性差，熟料难烧，故熟料的熟料难烧，故熟料的KH值不宜太高，而应值不宜太高，而应适当降低适当降低KH值以适应原料的实际情况。生值以适应原料的实际情况。生料易烧性好，可以选择较高的料易烧性好，可以选择较高的KH值和值和n值。值。35南方水泥有限公司南方水泥有限公司 燃料品质燃料品质当燃煤质量较差、灰分高、发热量低时，一般当燃煤质量较差、灰分高、发热量低时，一般烧成温度低，因而熟料中的烧成温度低，因而熟料中的KH值不宜选择过高。值不宜选择过高。因此，除立窑采用全黑生料外，对其他窑型，由因此，除立窑采用全黑生料外，对其他窑型，由于煤灰掺入熟料中是不均匀的，因而生产中常造于煤灰掺入熟料中是不均匀的，因而生产中常造成一部分熟料的石灰饱和系数偏低，而另一部分成一部分熟料的石灰饱和系数偏低，而另一部分相对偏高，结果熟料的矿物形成不均，岩相结构相对偏高，结果熟料的矿物形成不均，岩相结构不良。煤粉愈粗，灰分愈高，影响也愈大。因此，不良。煤粉愈粗，灰分愈高，影响也愈大。因此，当煤质变化大时，除了考虑适当提高煤粉细度外，当煤质变化大时，除了考虑适当提高煤粉细度外，还该考虑进行燃煤的预均化。还该考虑进行燃煤的预均化。36南方水泥有限公司南方水泥有限公司 生料质量生料质量熟料的率值，特别是石灰饱和系数应与生熟料的率值，特别是石灰饱和系数应与生料的均匀性及细度相适应。在同样的原料料的均匀性及细度相适应。在同样的原料和生产条件下，生料成分均匀性差的水泥和生产条件下，生料成分均匀性差的水泥厂，在配料时应考虑将厂，在配料时应考虑将KH值控制得稍低些，值控制得稍低些，否则熟料中的游离氧化钙增加，熟料质量否则熟料中的游离氧化钙增加，熟料质量变差；反之，如原料预均化、生料均化较变差；反之，如原料预均化、生料均化较好的工厂，在同样的原料与生产条件下，好的工厂，在同样的原料与生产条件下，则则KH值可适当提高。值可适当提高。37南方水泥有限公司南方水泥有限公司若生料粒度粗，或者是原料中晶质二氧化硅含若生料粒度粗，或者是原料中晶质二氧化硅含量高，石灰质原料中方镁石结晶较大时，由于生量高，石灰质原料中方镁石结晶较大时，由于生料的反应能力差，化学反应难以完全进行或分解、料的反应能力差，化学反应难以完全进行或分解、扩散、化合相对缓慢，则扩散、化合相对缓慢，则KH值也应适当低些。值也应适当低些。生产窑型和生产方法生产窑型和生产方法 由于生产窑型和生产方法的不同，即使是生产由于生产窑型和生产方法的不同，即使是生产同一种水泥，所选的率值也应有所不同。对于湿同一种水泥，所选的率值也应有所不同。对于湿法窑和新型干法窑，由于生料均匀性较好，生料法窑和新型干法窑，由于生料均匀性较好，生料预烧性好，烧成带物料反应较一致，因此预烧性好，烧成带物料反应较一致，因此KH值可值可适当高些。适当高些。38南方水泥有限公司南方水泥有限公司预分解窑的生料预烧性好，分解率高，热工制度稳预分解窑的生料预烧性好，分解率高，热工制度稳定，窑内气流温度高，为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵定，窑内气流温度高，为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵塞、结大块，趋向于低液相量的配料方案。我国大型预分塞、结大块，趋向于低液相量的配料方案。我国大型预分解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案，即解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案，即所谓所谓“二高一中二高一中”的配料方案。现在新型干法的配料，不的配料方案。现在新型干法的配料，不能拘泥于原先的框框，要大胆尝试，寻找最佳方案。理论能拘泥于原先的框框，要大胆尝试，寻找最佳方案。理论上宜采用上宜采用“三高三高”模式，但具体到各厂，又因为厂情有别，模式，但具体到各厂，又因为厂情有别，所以需要各自摸索。要因地制宜，根据当地矿山矿物组成所以需要各自摸索。要因地制宜，根据当地矿山矿物组成以及辅材的成分和品位具体分析，一般来说以及辅材的成分和品位具体分析，一般来说KH值为值为0.900.02，n值一般为值一般为2.40.02，p值一般为值一般为1.50.02；另；另外辅材的成分和原煤的成分都对率值的确定有一定的影响。外辅材的成分和原煤的成分都对率值的确定有一定的影响。39南方水泥有限公司南方水泥有限公司2.熟料率值的选择熟料率值的选择熟料率值选择时要考虑两个方面的因素熟料率值选择时要考虑两个方面的因素：一是水泥熟料的质量及熟料煅烧时窑系：一是水泥熟料的质量及熟料煅烧时窑系统的情况；二是市场商品混凝土的推行使统的情况；二是市场商品混凝土的推行使用。原则上熟料的三个率值不能同时偏高用。原则上熟料的三个率值不能同时偏高或偏低，也不能片面强调某一率值而忽视或偏低，也不能片面强调某一率值而忽视其他两个率值，必须相互吻合。其他两个率值，必须相互吻合。40南方水泥有限公司南方水泥有限公司 KH值的选择值的选择 工艺、技术装备条件较好，入窑生料成分均匀稳定，工艺、技术装备条件较好，入窑生料成分均匀稳定，生料预烧性好，看火操作水平高且稳定，或者在生料中掺生料预烧性好，看火操作水平高且稳定，或者在生料中掺加了矿化剂（或复合矿化剂、晶种），这时应选择较高的加了矿化剂（或复合矿化剂、晶种），这时应选择较高的KH值；反之，值；反之，KH值宜适当低一些。在实际生产中，值宜适当低一些。在实际生产中，KH值过高时，一般都会使值过高时，一般都会使f-CaO 剧增，从而导致熟料安定性剧增，从而导致熟料安定性不良，并且当煅烧操作跟不上时，反而使熟料烧成率大幅不良，并且当煅烧操作跟不上时，反而使熟料烧成率大幅度下降，生烧料多。在生产过程中，最佳度下降，生烧料多。在生产过程中，最佳KH值可根据生值可根据生产经验综合考虑熟料的煅烧难易程度和熟料质量等确定，产经验综合考虑熟料的煅烧难易程度和熟料质量等确定，并应控制并应控制 KH值在一定范围内波动值在一定范围内波动一般波动值为一般波动值为(0.010.02)。41南方水泥有限公司南方水泥有限公司 选择选择n值要与值要与KH值相适应值相适应确定确定n值时既要保证熟料中有一定数量的值时既要保证熟料中有一定数量的硅酸盐矿物，又必须与硅酸盐矿物，又必须与KH值相适应。要提值相适应。要提高熟料强度，硅酸盐矿物须有一定的量，高熟料强度，硅酸盐矿物须有一定的量，n值应稍高。一般应避免以下倾向：值应稍高。一般应避免以下倾向：KH值高、值高、n值也偏高。这时熔剂性矿物值也偏高。这时熔剂性矿物 含量必然少，生料易烧性变差，吸收含量必然少，生料易烧性变差，吸收f-CaO反应不完全，且反应不完全，且f-CaO高。高。42南方水泥有限公司南方水泥有限公司 KH值低、值低、n值偏高。熟料的煅烧温度不值偏高。熟料的煅烧温度不必太高，但硅酸盐矿物中的必太高，但硅酸盐矿物中的C2S含量将相对含量将相对增高，从而易造成熟料的增高，从而易造成熟料的“粉化粉化”，熟料强，熟料强度低。度低。KH值高、值高、n值偏低。熟料的煅烧温度同值偏低。熟料的煅烧温度同样不需很高，但熔剂矿物的总量较高，以样不需很高，但熔剂矿物的总量较高，以致液相量较高，易产生结窑、结大块现象。致液相量较高，易产生结窑、结大块现象。同时由于大块料不易烧透，同时由于大块料不易烧透，f-CaO还是较高，还是较高，因而熟料质量差。因而熟料质量差。43南方水泥有限公司南方水泥有限公司 p值的选择值的选择选择选择p值时也要考虑与值时也要考虑与KH值相适应。一般情况下，值相适应。一般情况下，当提高当提高KH值时便应降低值时便应降低p值，以降低液相出现的值，以降低液相出现的温度和粘度，有助于温度和粘度，有助于C3S形成。至于究竟是采用形成。至于究竟是采用高铝还是高铁配料方案，应根据原燃料特点及工高铝还是高铁配料方案，应根据原燃料特点及工艺设备、操作水平以及用户对水泥性能的要求等艺设备、操作水平以及用户对水泥性能的要求等各方面情况综合分析决定。现在全国都在推行使各方面情况综合分析决定。现在全国都在推行使用商品混凝土，如果铝率过高，即用商品混凝土，如果铝率过高，即C3A，混凝土的坍落度损失就相当大，而且外加剂与其混凝土的坍落度损失就相当大，而且外加剂与其适应性也差，适应性也差，C3A早期的水化又易导致大体积混早期的水化又易导致大体积混凝土出现裂缝等。一般铝率应不高于凝土出现裂缝等。一般铝率应不高于1.6为宜。为宜。44南方水泥有限公司南方水泥有限公司1.7硅酸盐水泥熟料形成化学硅酸盐水泥熟料形成化学1.7.1煅烧过程物理化学变化煅烧过程物理化学变化一、干燥一、干燥生料都含有一定量的自由水分。随着物生料都含有一定量的自由水分。随着物料温度逐渐升高，物料中的水分被蒸发，料温度逐渐升高，物料中的水分被蒸发，当温度升高到当温度升高到100150时，生料中的时，生料中的自由水分全部被排除，这一过程称为干燥自由水分全部被排除，这一过程称为干燥过程。新型干法水泥生料水分小于过程。新型干法水泥生料水分小于1，此，此过程在预热器内瞬间即可完成。过程在预热器内瞬间即可完成。45南方水泥有限公司南方水泥有限公司二、粘土质原料脱水二、粘土质原料脱水当温度继续升高到当温度继续升高到450时，粘土中的主要组时，粘土中的主要组成高岭土成高岭土(Al2O3 2Si O22H2O)发生脱水反应，脱发生脱水反应，脱去其中的化学结合水，其化学反应式为去其中的化学结合水，其化学反应式为 A12O32SiO22H2OA12O3+2SiO 2+2H2O (无定形无定形)(无定形无定形)高岭土在失去化学结合水的同时，分子结构也产高岭土在失去化学结合水的同时，分子结构也产生变化，变成游离的无定形的生变化，变成游离的无定形的A12O3和和SiO 2。46南方水泥有限公司南方水泥有限公司三、碳酸盐分解三、碳酸盐分解 温度继续升至温度继续升至600以上时，生料中的碳以上时，生料中的碳酸盐开始分解，主要是石灰石中的碳酸钙酸盐开始分解，主要是石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，其化学和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，其化学反应式为反应式为 47南方水泥有限公司南方水泥有限公司 碳酸钙在水泥生料中所占比率在碳酸钙在水泥生料中所占比率在 80左左右，其分解过程需要吸收大量的热，是熟右，其分解过程需要吸收大量的热，是熟料煅烧过程中消耗热量最多的一个过程，料煅烧过程中消耗热量最多的一个过程，是水泥熟料煅烧过程中的重要环节。是水泥熟料煅烧过程中的重要环节。1.碳酸盐分解反应的特点碳酸盐分解反应的特点 可逆反应可逆反应碳酸钙的分解过程受系统温度、周围介质中碳酸钙的分解过程受系统温度、周围介质中 CO2分压的影响较大。升温并供给足够的热量，分压的影响较大。升温并供给足够的热量，及时排除周围介质中的及时排除周围介质中的CO2，降低周围介质中的，降低周围介质中的分压分压CO2，有利于分解反应的顺利进行。，有利于分解反应的顺利进行。48南方水泥有限公司南方水泥有限公司 强吸热反应强吸热反应碳酸钙的分解过程是熟料形成过程中消耗热量碳酸钙的分解过程是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程，分解所需总热量约占湿法最多的一个工艺过程，分解所需总热量约占湿法生产总热耗的生产总热耗的1/3，约占新型干法窑的，约占新型干法窑的1/2。因此，。因此，为了使分解反应顺利进行，必须保持较高的反应为了使分解反应顺利进行，必须保持较高的反应温度，并提供足够的热量。温度，并提供足够的热量。烧失量大烧失量大每每100kg纯纯CaCO3分解后排除的挥发性分解后排除的挥发性CO2气体气体44kg，烧失量占，烧失量占44%。但在实际生产中，由于石。但在实际生产中，由于石灰石不纯，故烧失量一般在灰石不纯，故烧失量一般在40%左右。左右。49南方水泥有限公司南方水泥有限公司 分解温度与矿物晶体结构有关分解温度与矿物晶体结构有关石灰石中伴生矿物和杂质一般会降低分石灰石中伴生矿物和杂质一般会降低分解温度。方解石的结晶程度高、晶体粗大，解温度。方解石的结晶程度高、晶体粗大，则分解温度高；反之，微晶的分解温度低。则分解温度高；反之，微晶的分解温度低。2.碳酸盐颗粒的分解过程碳酸盐颗粒的分解过程碳酸钙颗粒的分解过程如碳酸钙颗粒的分解过程如下下图所示。图所示。50南方水泥有限公司南方水泥有限公司51颗粒表面首先受热，达到分解温度颗粒表面首先受热，达到分解温度后分解放出后分解放出CO2，表层变为，表层变为CaO，分解反应面逐步向颗粒内层推进，分解反应面逐步向颗粒内层推进，分解放出的分解放出的CO2通过通过CaO层扩散至层扩散至颗粒表面并进入气流中。颗粒表面并进入气流中。南方水泥有限公司南方水泥有限公司 反应可分为五个过程，并用等效电路来反应可分为五个过程，并用等效电路来表示分解各个过程的阻力。表示分解各个过程的阻力。气流向颗粒表面的传热过程；气流向颗粒表面的传热过程；颗粒内部通过颗粒内部通过CaO层向反应面的导热；层向反应面的导热；反应面上的化学反应；反应面上的化学反应；反应产物反应产物CO2通过通过CaO层的传质；层的传质；颗粒表面颗粒表面CO2向外界的传质。向外界的传质。52南方水泥有限公司南方水泥有限公司这五个过程中，四个是物理传递过程，这五个过程中，四个是物理传递过程，一个是化学动力学过程。显然，哪个过程一个是化学动力学过程。显然，哪个过程的阻值最大，该过程即为控制因素。随着的阻值最大，该过程即为控制因素。随着反应的进行，反应面不断向核心推移，各反应的进行，反应面不断向核心推移，各阻值也在不断变化。五个过程各受不同因阻值也在不断变化。五个过程各受不同因素的影响，都可能影响分解过程，各因素素的影响，都可能影响分解过程，各因素影响的程度亦不相同。影响的程度亦不相同。53南方水泥有限公司南方水泥有限公司 CaCO3的分解过程受生料粉粒径的影响的分解过程受生料粉粒径的影响很大。很大。D10mm的料球，传热与传质为主的料球，传热与传质为主要影响因素，化学反应过程不占主导地位；要影响因素，化学反应过程不占主导地位；D2mm时，传热及传质的物理过程与化学时，传热及传质的物理过程与化学反应过程占同样重要的地位；当粒径较小反应过程占同样重要的地位；当粒径较小时，如时，如D30um时，分解过程主要取决于时，分解过程主要取决于化学反应过程，整个分解过程的阻力由化化学反应过程，整个分解过程的阻力由化学分步反应过程所决定。学分步反应过程所决定。54南方水泥有限公司南方水泥有限公司3.影响影响CaCO3分解的主要因素分解的主要因素 石灰质原料性质石灰质原料性质石灰石中伴生其他矿物和杂质具有降低石灰石中伴生其他矿物和杂质具有降低分解温度的作用；方解石晶体越小、缺陷分解温度的作用；方解石晶体越小、缺陷越多，分解越快。越多，分解越快。生料细度和颗粒级配生料细度和颗粒级配生料颗粒粒径越小，比表面积越大，传热生料颗粒粒径越小，比表面积越大，传热面积增大，分解速度加快；生料颗粒均匀，面积增大，分解速度加快；生料颗粒均匀，粗颗粒少，也可加速碳酸盐的分解。粗颗粒少，也可加速碳酸盐的分解。55南方水泥有限公司南方水泥有限公司 生料悬浮分散程度生料悬浮分散程度 在悬浮态反应器内，生料粉中石灰石颗粒在悬浮态反应器内，生料粉中石灰石颗粒 CaCO3分解所需时间主要取决于化学反应速率。分解所需时间主要取决于化学反应速率。一般生料的比表面积为一般生料的比表面积为200400m2/kg，悬浮于气，悬浮于气流中时，具有巨大的传热面积和流中时，具有巨大的传热面积和CO2扩散传质面扩散传质面积，又由于生料颗粒直径小，内部传热阻力和传积，又由于生料颗粒直径小，内部传热阻力和传质阻力均较小，相比之下，化学反应速率则较慢，质阻力均较小，相比之下，化学反应速率则较慢，化学反应过程成为化学反应过程成为CaCO3分解的主要控制因素。分解的主要控制因素。但回转窑内但回转窑内CaCO3分解过程仍为传热、传质控制分解过程仍为传热、传质控制过程。过程。56南方水泥有限公司南方水泥有限公司 温度温度碳酸盐分解是吸热反应，是熟料形成过碳酸盐分解是吸热反应，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。温度程中消耗热量最多的一个工艺过程。温度升高使分解速度加快。但应注意，温度过升高使分解速度加快。但应注意，温度过高，将增加废气温度和热耗，预热器和分高，将增加废气温度和热耗，预热器和分解炉结皮、堵塞的可能性亦大。解炉结皮、堵塞的可能性亦大。57南方水泥有限公司南方水泥有限公司 窑内通风窑内通风碳酸盐分解是可逆反应，受系统温度和碳酸盐分解是可逆反应，受系统温度和周围介质中周围介质中CO2的分压影响较大。为了使分的分压影响较大。为了使分解反应顺利进行，必须保持较高的反应温解反应顺利进行，必须保持较高的反应温度和良好的通风，降低周围介质中度和良好的通风，降低周围介质中CO2的分的分压。压。58南方水泥有限公司南方水泥有限公司 黏土质原料性质黏土质原料性质 如果黏土质原料的主导矿物是高岭土，如果黏土质原料的主导矿物是高岭土，由于其活性大，在由于其活性大，在800 下能与氧化钙或直下能与氧化钙或直接与碳酸钙进行固相反应，生成低钙矿物，接与碳酸钙进行固相反应，生成低钙矿物，则可以促进碳酸钙的分解过程；反之，如则可以促进碳酸钙的分解过程；反之，如果黏土的主导矿物是活性差的蒙脱石和伊果黏土的主导矿物是活性差的蒙脱石和伊利石，则利石，则CaCO3的分解速度慢。的分解速度慢。59南方水泥有限公司南方水泥有限公司2.新型干法水泥生产理论知识新型干法水泥生产理论知识2.12.1中心控制室在水泥生产中的作用中心控制室在水泥生产中的作用 为了提高产品质量，保证水泥生产的正为了提高产品质量，保证水泥生产的正常进行，用高科技手段，在水泥生产过程常进行，用高科技手段，在水泥生产过程中实施在线控制。科学地、经常地、系统中实施在线控制。科学地、经常地、系统地对各生产环节进行严格地检查和纠正，地对各生产环节进行严格地检查和纠正，用各生产环节的工作质量来确保出厂水泥用各生产环节的工作质量来确保出厂水泥的产品质量。的产品质量。（简称简称：生产督察生产督察和和质量控制质量控制）南方水泥有限公司南方水泥有限公司2.2 水泥生产质量控制的主要环节水泥生产质量控制的主要环节原燃料原燃料和和辅助材料辅助材料的质量控制；的质量控制；（含石灰石、粘土矿山质量）（含石灰石、粘土矿山质量）生料生料的质量控制；的质量控制；熟料熟料的质量控制；的质量控制；水水泥泥的的质质量量控控制制（包包括括出出磨磨水水泥泥和和出出厂水泥）。厂水泥）。南方水泥有限公司南方水泥有限公司2.32.3原燃料的预均化技术及其质量控制原燃料的预均化技术及其质量控制预均化堆场通常有三种型式：石灰石、煤预均化堆场通常有三种型式：石灰石、煤预均化堆场预均化堆场、预配料堆场预配料堆场、配