水泥生产回转窑操作要领及注意事项.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流水泥生产回转窑操作要领及注意事项.精品文档.水泥生产回转窑操作要领及注意事项水泥生产回转窑操作要领及注意事项 保证回转窑窑头旁路阀调节的可靠性很重要发布时间:2011-11-2 16:32:00 来源:中国工控行业网 点击:232 次核心提示:篦冷机余风风量变化大,回转窑篦冷机的余风量随进入篦冷机内熟料量的增加而增大,尤其是当窑内出现结圈、窑中生料大量堆积的恶劣工况时,一旦窑圈崩塌使窑内黄料在极短时间内进人篦冷机,导致余风量增大到正常佘风量的15倍;温度变化大。 篦冷机余风风量变化大,回转窑篦冷机的余风量随进入篦冷机内熟料量的增加而增大,尤其
2、是当窑内出现结圈、窑中生料大量堆积的恶劣工况时,一旦窑圈崩塌使窑内黄料在极短时间内进人篦冷机,导致余风量增大到正常佘风量的15倍;温度变化大,正常情况下,出篦冷机余风温度约为200250左右,随着篦冷机内熟料量的增加余风温度相应增高,一旦窑内出现上述恶劣工况,余风温度就可能会红星400以上;含尘浓度变化大。正常情况下,出篦冷机佘风含尘浓度为230gNm。左右,含尘浓度随篦冷机内细粉料的多少作相应的波动,一旦窑内出现上述恶劣工况,余风含尘浓度可能会增加到50gNm。以上。由于篦冷机余风的特点决定窑头旁路阀要做频繁的调节,因此必须保证该阀门调节的可靠性。郑州颚式破碎机生产的系列螺旋洗砂机,制沙机,
3、砂石生产线等制砂设备,价格合理、性能可靠,是人工制砂首选设备。 回转窑窑头旁路阀往往没有受到足够重视,它是造成窑头锅炉出力不足的一个重要因素。运行中旁路风门开度太小,造成锅炉烟气温度降低;同样蓖冷机旁路风门开度大,会造成窑头锅炉的风量小,可见此阀的重要性。 由于篦冷机余风具有温度变化大含回转窑尘浓度高,阀板容易出现严重磨损。阀门处于不是全开与全关状态,对阀板磨损比较厉害,而且具有一定郑州红星机械厂的腐蚀性,阀板受到冲刷产生严重磨损,泄漏率增大,发现几条线出现阀板脱落,造成系统漏风严重。因此我们建议把阀板做防磨处理,阀板双面焊龟甲网衬耐磨浇注料,确保阀门的正常运行。一、硅酸盐水泥熟料 1熟料定义
4、 硅酸盐水泥熟料按中国标准的定义为:“以适当成分的生料烧至部分熔融,所得以硅酸钙为主要成分的产物”。按欧洲试行标准的定义为:“波特兰水泥熟料是一种水硬性材料,以重量计至少23是由硅酸钙(C3S和C2S)组成,其余为氧化铝(Al203),氧化铁(FC2O3)和其它氧化物。CaOSiO。重量比应不小于20。氧化镁(MgO)以重量计不应超过5。 波特兰水泥熟料是由精确配定的混合原料(生料粉,料泥或生料浆)经至少煅烧至烧结而制成的,混合原料含有CaO,SiO2,Al2O3和少量其它物质。生料粉,料泥或生料浆必须细磨,充分混合,因而是均匀的”。 由以上的定义中可以看出欧洲标准规定的比较明确,对熟料的矿物
5、组成(如硅酸盐矿物)和化学组成(如CaOSiO重量比)都给予数量上的限定,对生料的制备质量也提出了细磨和混合均匀的要求。这些对新品种开发和提高水泥及混凝土质量是很重要的。 2熟料矿物组成 硅酸盐水泥熟料主要由4种结晶矿物组成,即阿利特,贝利特,铝酸盐和铁铝酸盐,它们紧密地交织在一起,另外还有少量游离石灰,方镁石,玻璃体和孔隙。 阿利特(Alite)主要由硅酸三钙组成,分子式为3CaOSiO2,简写C3S。因为熟料中不存在纯的C3S,其中都固溶有MgO,Al2O3,Fe2O3,TiO2以及V12O,Na2O等金属氧化物,所以在准确叫法称为阿利特矿物,简称A矿,C3S水化速度快,早期强度和后期强度
6、都高,是硅酸盐水泥熟料尤其高活性熟料的主要矿物,含量一般在4080,我国最高在67左右,国外可达85。 贝利特(Belite)主要由硅酸二钙组成,分子式为2CaOSiO2,简写为C2S。因为熟料中不可能有纯的C2S,其中多固溶有Al2O3,Fe2O3,MgO,V12O,Na2O,TiO2,P2O5等杂质,所以称为贝利特矿物,简称B矿。C2S水化速度慢、早期强度低,长期强度能达到与C3S相同的水平。 C2S有4种晶型,在2130下烧至熔融为a型,1420C为a型,温度降至675转变为型,降到300400转变为型。强度以a型最高,以后随温度降低和晶型转变而降低,到v型几乎没有强度,体积膨胀10,造
7、成熟料粉化。在水泥熟料中主要是型C2S,一般通过其他离子侵入和快速冷却能使型C2S稳定不再转变为V型C2S。C2S含量一般在030之间,我国高的在35左右。 铝酸盐纯的铝酸盐相为铝酸三钙,即3CaOAl2O,简写为C3A,在熟料中C3A也含有Al2O,Na2O等氧化物。C3A水化速度极快,为抑制其水化速度调节凝结时间要加入一定量的硫酸盐(如石膏),C3A本身强度不高,但因其水化快和水化热高,能与阿利特和贝利特一起提高一些水泥早期强度。CaA含量一般613,我国偏低一些,411,国外一般偏高,个别情况高达15。 铁铝酸盐又称铁酸盐相,它没有固定的化学组成,是晶体混合系列中的一环,理论上可达到C2
8、A和C2F,所以常常称为铁铝酸四钙,简写为C4AF,然而C2A并不存在。这一晶体混合系列为C2AC6A2FC4AFC6AFC2F,视氧化铁和氧化铝含量的不同,混合晶体可偏向铁多的一面或铝多的一面,在水泥熟料中系数情况下是相当于C4AF的组成,也可写成C2(AF)。铁铝酸盐相中也固溶一些其他离子,它对水泥颜色起很大的决定作用,纯的C4AF为褐色,含MgO后为深灰绿色。C4AF的反应活性很低,对水泥性能作用不大。C4AF含量一般为415,中国偏高一些,高的在18左右,低的约8。 游离石灰水泥熟料中未与酸性氧化物化合的氧化钙,常写成fCaO,一般含量都在2以下。游离石灰是不希望存在的,它的出现有以下
9、几个原因:生料制备不好,有过粗的颗粒或混合不均匀;煅烧温度不够,未能同其他氧化物化合;冷却速度过慢,部分C3S分解成C2S和fCaO;配料不当氧化钙含量过高。游离石灰过高会使砂浆和混凝土发生膨胀,造成安定性不良。 游离氧化镁或方镁石在氧化镁含量高的熟料中可能含有游离的氧化镁,一般只写成MgO,MgO有225能固溶到熟料的其它相中,水泥标准中规定MgO含量不得超过5,所以熟料中最高能有2530的MgO。固溶在其它相中的方镁石量取决于熟料的化学成分和生产工艺,这部分没有什么危害。游离的方镁石如含量过高会产生膨胀,又常在一年以后发生,造成混凝土损坏。方镁石如结晶细小和分散均匀,膨胀作用也小,粗大的结
10、晶和呈窝状存在危害较大,游离石灰也是这样。 除此之外熟料中在个别情况下也还可能存在极少量的硫酸碱和玻璃体。 3熟料化学组成及率值 为了能够煅烧出所需矿物组成的熟料,首先要配制出具有一定化学成分的生料,生料去掉烧失量后的化学成分即熟料化学成分一般范围列于表7。 表7熟料化学成分范围(重量) 在调配原料时要通过各种氧化物的比例关系进行控制,这些比例关系又称率值,常用的率值有以下几种: (1)石灰饱和系数KH 在熟料中石灰完全饱和是指全部SiO2都形成C3S,全部Fe2O3,都形成C4AF,剩余的Al2O3,都形成C3A,石灰饱和系数是指熟料中实际的CaO含量与理论上达到完全饱和时的CaO含量之比。
11、在中国使用前苏联的金德公式计算,用生成C4AF和C3A和CaSO4后剩余的CaO量与SiO2全部生成C3S,所需要的CaO量之比 KH= 如fCaO过高上式中还应考虑扣除iCaO,尤其在我国的立窑生产中要计算扣除fCaO后的KH值 KH= 目前我国熟料的KH值在082096之间。 在国外石灰饱和系数的计算为: 也还有用石灰标准系数KST(德国)和石灰饱和率CSF(英国)两种表示法,即 KST= LSF= (2)硅酸率SM 硅酸率是SiO2与A12O3和Fe2O3之和的比值,它表示熟料在烧结时(在烧成带内)固相与流相的比例。因为SiO2在烧结温度下绝大部分都在固相阿利特和贝利特相中,而氧化铝和氧
12、化铁则存在液相中。目前,我国水泥熟料的硅酸率在1628之间,国外在1932之间。 SM= (3)铝氧率IM 铝氧率也称铁率是氧化铝与氧化铁的比,在烧结温度下这两种氧化物几乎全部进入液相。IM主要表示液相的特性,若提高氧化铁含量,IM值减小,液相粘度下降,若IM值95 泥灰岩质石灰石CaCO3含量8595 石灰质泥灰岩CaCO3含量?085 泥灰岩CaCO3含量3070 粘土质泥灰岩CaCO3含量1530 泥灰岩质粘土CaCO3含量515 粘土CaCO3含量5 纯石灰石,泥灰岩质石灰石和石灰质泥灰岩用以引入CaCaCO3,粘土、泥灰岩质粘土和粘土质泥灰岩用以引入SiO2,Al2O3和Fe2O3。
13、配料时最好选用与熟料化学成分相接近的原料,如石灰质泥灰岩,因为它已混入一些粘土质组分,结晶细小,分布均匀,易烧性好。最不利的是用纯的石灰石和纯的粘土混合配料,易烧性不好。为了调整生料化学成分,有的还加入少量砂岩,硫铁矿渣、铁矿等作为校正原料。除天然原料外还可以使用工业废渣,如高炉矿渣、煤矸石、粉煤灰、金属尾矿等作为粘土质原料,今后的发展趋势也是尽可能利用泥灰岩类天然原料和工业废渣作主要原料,高质量的石灰石作为校正原料来生产水泥熟料。 生产熟料所用的燃料,从今天的技术水平来看不受什么限制,气体、液体、固体燃料,可燃性废料都可以使用,仅立窑上受工艺条件限制只能烧固体燃料,并以无烟煤、焦炭之类含挥发
14、分低的燃料为好,回转窑则烟煤,无烟煤以及各种可燃性废料都可以使用。 2生产水泥的原料 硅酸盐水泥自然是由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏共同磨细而成,有些品种允许加入一定量的混合材。然而今天在欧洲水泥试行标准中则将我国所称的混合材也作为水泥的组分,在水泥含量6的为主要组分,5的为次要组分或填充料,即水泥的组成应为主要组分,次要组分,石膏和外加剂。因为这些组分材料不论是熟料、石膏,还是矿渣、粉煤灰甚至窑灰都对水泥性能的发挥起一定作用,都是为获得优质混凝土所不可缺少的材料,所以在标准中对这些材料的质量也都提出了相应的要求,这里只就几种主要材料作些介绍。 (1)硅酸盐水泥熟料 熟料定义前已有介绍,这里不再
15、重复,中国标准强调了要用适当成分的生料和烧至部分熔融,以及要以硅酸钙为主要成分。欧洲试行标准除此之外还要求硅酸钙(C3S+C2S)含量应23,CaOSiO2重量比20,并对生料制备也提出一些原则要求,这些对保证混凝土质量很有益处,尤其目前对提高我国水泥实物质量很有参考价值。其他对如铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥的熟料也都有相应质量要求。 (2)混合材 在我国将水泥中除熟料和石膏以外的组分都称为混合材,它是为改善水泥性能,调节水泥标号的矿物质材料。常用的混合材有粒化高炉矿渣,粉煤灰,火山灰质混合材,石灰石,粒化电炉磷渣,冶金工业的各种熔渣。火山灰质混合材分为两大类,1类是天
16、然的,如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土和硅藻石。另1类是人工的,如煤矸石、烧页岩、烧粘土、煤渣、硅质渣。对这些材料都有一定的质量要求和掺加量限定,今后的发展趋势是加大工业废渣的掺加量,减少熟料使用量,为保护环境多做贡献,但是,也有一个前提,即不能过份影响水泥及混凝土质量,不能产生二次污染,也不能太大地影响生产过程,每使用一种新的废渣都必须做水泥性能及混凝土性能和耐久性试验,有关环保及安全方面的检测,取得有关部门的许可方可正式使用。 (3)石膏 石膏又称缓凝剂,是调节水泥凝结时间用的,常用的为天然石膏矿,主要成分为二水硫酸钙CaSO42H2O,或者天然硬石膏,主要成分为无水硫酸钙CaSO4
17、。另外也有半水石膏CaSO42H2,它们的混合物,或工业副产石膏,如陶瓷工业的石膏模,烟气脱硫石膏等。石膏的用量约为5左右,一般控制水泥中的SO,量不超过35。 (4)外加剂 水泥中允许加入不超过水泥重量1的外加剂,主要是助磨剂。这些外加剂不应损害对钢筋的保护性能,以及水泥和混凝土的其他有关性能,所以水泥中的外加剂应慎重使用,以加在混凝土中为好,以免与混凝土的外加剂相抵触。 (5)超细掺加料 自90年代以来兴起的超细粉掺加料能显著提高水泥混凝土的强度和改善其他有关施工性能和物理性能。水泥中常用的是硅灰,它的细度是水泥细度的50100倍。近来又发展使用磨细矿渣以及磨细熟料,磨细程度一种是超细磨,
18、比面积磨到9000或10000cm2g以上到20000cm2g,平均粒径136m。另一种是在9000cm2g以下,有的在5000cm2g左右,或40005000cm2g之间,后一种当然算不上超细磨了,现在的研究得出,加入这些微细粉能明显提高水泥及混凝土强度,尤其是早期强度,并能改善水泥砂浆的可加工性,提高混凝土的密实性、抗渗性、抗蚀性、耐久性,这种微细粉可以加到水泥中也可以在施工时加到混凝土中,我国目前比较重视的是用磨细矿渣掺到水泥中,改善水泥性能。 三、水泥生产工艺 1熟料形成过程 硅酸盐水泥熟料是由石灰石组分和粘土组分经高温煅烧相互化合而成的,其主要反应过程如下 20150C一烘干原料带入
19、的附着水分,湿法生产在这一段消耗了大量热量。 150600C一高岭土脱去吸附的水分和结晶水。 600900C一高岭土分解,同时形成一些初级矿物,如CA,C2F,C2S和C12A7。 8501100一CaCO3分解率最大,形成的游离石灰量也最大,这期间因CaCO3分解为吸热反应,需要热量最多。C3A和C4AF也在这时开始形成。 11001200一C3A和C4AF主要在这一温度区内形成,C2S量达到最大值。 12601310一形成熟料液相 12501450C2S吸收fCaO形成C3S,最终烧成熟料,所以一般都要达到1450以上,并停留一定时间才能烧出合格熟料。 2水泥生产方法 水泥的生产工艺简单讲
20、便是两磨一烧,即原料要经过采掘、破碎、磨细和混匀制成生料,生料经1450C的高温烧成熟料,熟料再经破碎,与石膏或其他混合材一起磨细成为水泥。由于生料制备有干湿之别,所以将生产方法分为湿法,半干法或半湿法,干法3种。 (1)湿法生产的特点将生料制成含水32一36的料浆,在回转窑内将生料浆烘干并烧成熟料。湿法制备料浆,粉磨能耗较低,约低30,料浆容易混匀,生料成分稳定,有利于烧出高质量的熟料。但球磨机易磨件的钢材消耗大,回转窑的熟料单位热耗比干法窑高20932931KTkg(500700kcalkg),熟料出窑温度较低,不宜烧高硅酸率和高铝氧率的熟料。 (2)半干法生产的特点将干生料粉加1015水
21、制成料球入窑煅烧称半干法,带炉篦子加热机的回转窑又称立波尔窑和立窑都是用半干法生产。国外还有一种将湿法制备的料浆用机械方法压滤脱水,制成含水19左右的泥段再入立波尔窑煅烧,称为半湿法生产。半干法入窑物料的含水率降低了,窑的熟料单位热耗也可比湿法降低8371675kJkg(200400kcalkg)。由于用炉篦子加热机代替部分回转窑烘干料球,效率较高,回转窑可以缩短,如按窑的单位容积产量计算可以提高23倍。但半干法要求生料应有一定的塑性,以便成球,使它的应用受到一定限制,加热机机械故障多,在我国一般煅烧温度较低,不宜烧高质量的熟料。 (3)立窑生产的特点立窑属半干法生产,它是水泥工业应用最早的煅
22、烧窑,从19世纪中期开始由石灰立窑演变而来,到1910年发展成为机械化立窑。立窑生产规模小,设备简单,投资相对较低,对水泥市场需求比较小的、交通不方便、工业技术水平相对较低的地区最为适用。用立窑生产水泥热耗与电耗都比较低,我国是世界上立窑最多的国家,立窑生产技术水平较高。但是,立窑由于其自身的工艺特点,熟料煅烧不均匀、不宜烧高硅酸率和高饱和比的熟料,窑的生产能力太小,日产熟料量很难超过300吨,从目前的技术水平来看也难以实现高水平的现代化。 (4)干法生产的特点干法是将生料粉直接送入窑内煅烧,入窑生料的含水率一般仅12,省去了烘干生料所需的大量热量。以前的干法生产使用的是中空回转窑,窑内传热效
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