水泥工艺基础知识学习教案.pptx

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1、会计学 1水泥(shun)工艺基础知识第一页，共67 页。内容简介u 简介u 硅酸盐水泥熟料u 配料及生料制备u 熟料煅烧(dunsho)u 水泥制备u 水泥性能第1 页/共67 页第二页，共67 页。1 简介(jin ji)u 1.1 水泥的定义和分类u 1.2 通用硅酸盐水泥强度等级u 1.3 生产硅酸盐水泥所用原、燃料u 1.4 通用硅酸盐水泥生产过程u 1.5 新型干法水泥生产工艺u 1.6 原燃材料(cilio)最低库存第2 页/共67 页第三页，共67 页。1.1 水泥(shun)的定义和分类-定义l 水泥l 凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中又能在水中硬化，并

2、能将砂、石或者纤维等牢固地胶结在一起(yq)的水硬性胶凝材料，通称水泥。胶凝材料：凡在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而具有(jyu)一定机械强度的物质，称为胶凝材料。胶凝材料分为无机和有机两种。第3 页/共67 页第四页，共67 页。1.1 水泥(shun)的定义和分类-分类a、按用途(yngt)和性能分 通用水泥 专用水泥 特性水泥 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥油井水泥 道路硅酸盐水泥 快硬水泥低热水泥抗硫酸盐水泥膨胀硫铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥第4 页/共67 页第五页，共67 页。1.1 水泥

3、的定义(dngy)和分类-分类b、按照主要水硬性物质名称(mngchng)分为:硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和少熟料或者无熟料水泥C、按主要技术特性(txng)分为：快硬水泥、中热（低热）水泥、抗硫酸盐水泥、自应力水泥第5 页/共67 页第六页，共67 页。1.2 通用硅酸盐水泥(shun)强度等级l 硅酸盐水泥强度(qingd)等级分为：l、六个强度(qingd)等级l 普通硅酸盐水泥强度(qingd)等级分为：l、四个强度(qingd)等级l 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥强度(qingd)等级分为：l、六个强度(q

4、ingd)等级第6 页/共67 页第七页，共67 页。1.3 生产硅酸盐水泥(shun)所用原、燃料 原料名称 原料名称 主要品种 主要品种 提供 提供 占生料（水泥 占生料（水泥)比例 比例1 1 石灰质原料 石灰质原料 石灰石 石灰石 大理石 大理石 CaO 80%CaO 80%2 2 粘土质原料 粘土质原料 砂页岩 砂页岩 粘土 粘土 SiO2 Al2O3 Fe2O3 15%SiO2 Al2O3 Fe2O3 15%3 3 校正 校正(jiozhng)(jiozhng)原料 原料铁质校正 铁质校正(jiozhng)(jiozhng)原料 原料 硫酸渣 硫酸渣 铁尾矿 铁尾矿 Fe2O3 5

5、 Fe2O3 5 硅质校正 硅质校正(jiozhng)(jiozhng)原料 原料 硅藻土 硅藻土 砂岩 砂岩 SiO2 SiO2铝质校正 铝质校正(jiozhng)(jiozhng)原料 原料 炉渣 炉渣 煤矸石 煤矸石 Al2O3 Al2O34 4 燃料 燃料固体燃料 固体燃料 煤 煤液体燃料 液体燃料 重油 重油 气体燃料 气体燃料 天燃气 天燃气 5 5 石膏 石膏 天然石膏 天然石膏 磷石膏 磷石膏 CaSO4 5 CaSO4 5 6 6 混合材 混合材 矿渣 矿渣 粉煤灰 粉煤灰 0-70 0-70 第7 页/共67 页第八页，共67 页。1.4 通用硅酸盐水泥生产(shngchn

6、)过程1、生产流程：原料（石灰质原料+粘土质原料+少量校正原料）生料磨窑冷却机熟料库水泥磨水泥库石膏+混合材（矿渣、粉煤灰、石灰石等）包装或散装出厂第8 页/共67 页第九页，共67 页。1.4 通用硅酸盐水泥生产(shngchn)过程2、硅酸盐水泥生产过程：通常可分为三个阶段生料制备：石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配(diopi)为成分合适、质量均匀的生料，称生料制备。熟料煅烧：生料在水泥窑内煅烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的熟料，称为熟料煅烧。水泥粉磨：熟料加适量石膏、混合材料共同磨细成水泥，称为水泥粉磨。“两磨一烧”第9 页/共67 页第十页

7、，共67 页。1.4 通用硅酸盐水泥生产(shngchn)过程3、硅酸盐水泥的生产方法(fngf)按生料制备的方法(fngf)将硅酸盐水泥的生产分为：湿法：生料为生料浆 半干法：界于湿法和干法之间 干法:生料为生料粉 第10 页/共67 页第十一页，共67 页。Clinker burning processQuarrying&Raw material preparationRaw meal preparationCement grindingStoring/Dispatching矿山(kungshn)开采生料(shnglio)粉磨熟料(sh lio)煅烧水泥粉磨包装出厂1.5 新型干法生产工艺

8、-生产流程预分解窑干法水泥生产是新型干法水泥生产技术的典型代表第11 页/共67 页第十二页，共67 页。1、优质：“均化链”矿山开采、原料预均化、原料配料及粉磨、生料均化四环节互相衔接，紧密结合。优质的生料使熟料质量得到保障。2、低耗：多功能挤压磨、新型输送设备、低压损预分解技术等的应用，熟料热耗降到 了3000kJ/kg以下(湿法窑5000kJ/kg以上）。3、高效：悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热、传质，大幅度提高热效率和生产效率，劳动生产率达10004000吨/年人。4、环保：“均化链”技术、先进煅烧技术、高效收尘器的应用，工业废渣、劣质燃料、AFR等综合利

9、用增加，超标排放减少。5、装备大型化：熟料烧成系统单机生产能力达10000t/d。6、生产控制自动化：各种仪表检测、计算机控制等。7、管理(gunl)科学化：IT技术应用等。8、投资大，建设周期长。1.5 新型(xnxng)干法水泥生产工艺-生产特点第12 页/共67 页第十三页，共67 页。三大生产过程（生料制备、熟料煅烧、水泥(shun)粉磨）为主要生产工序。生产工序包括：1、原料、燃料、材料的选择及进厂2、原料、燃料、材料的加工处理与预均化3、原材料的配合4、生料粉磨5、生料的调配、均化与储存6、熟料煅烧7、熟料、石膏、混合材料的储存与准备8、熟料、石膏、混合材的配合及粉磨（即水泥(sh

10、un)粉磨）9、水泥(shun)储存、包装及发运 1.5 新型干法水泥(shun)生产工艺-生产工序第13 页/共67 页第十四页，共67 页。1.6 原燃材料(cilio)最低库存u 为较好地满足生产需要，原燃材料应保持合理的储存量，根据水泥(shun)企业质量管理规程规定，其最低可用储量为：石灰石或钙质原料5 天（外购石灰石10 天）；硅质原料、燃料、混合材10 天；铁质原料、铝质原料、石膏20 天。u 企业根据原燃材料准备的难易程度，在能保证正常生产前提下，可适当调整其最低可用储量。当低于最低可用储量时，应及时采取措施，限期补足。u 如原燃材料库存偏低，无法实现“预控制”，难以保证产品质

11、量。u 1、因库存低，原燃料(rnlio)进厂后来不及检验即使用；u 2、因库存抵，无法实施搭配等均化措施，入磨、入窑原燃料(rnlio)波动大。库存低对产品质量影响很大！日期 进厂煤灰份%入窑煤灰份%熟料 28 天强度（MPa)2010.4最大 最小 最大 最小 最大 最小48.89 10.39 34.66 14.81 53.8 56.6注：进厂煤灰份最小的为印尼煤，因缺煤曾几乎单用印尼煤第14 页/共67 页第十五页，共67 页。2 硅酸盐水泥(shun)熟料u 2.1 化学组成(z chn)u 2.2 矿物组成(z chn)u 2.3 熟料率值第15 页/共67 页第十六页，共67 页。

12、2.1 硅酸盐水泥熟料(sh lio)化学组成l 硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶(jijng)细小的人造石 l 主要化学成分：l CaO：62%67%l SiO2：20%24%l Al2O3：47%l Fe2O3：2.5%6%l 还有少量的MgO、SO3、Na2O、K2O、TiO2、P2O5等第16 页/共67 页第十七页，共67 页。2.2 硅酸盐水泥熟料(sh lio)矿物组成u 主要矿物组成：u 硅酸(u sun)三钙 3CaO SiO2（C3S）u 硅酸(u sun)二钙2CaO SiO2（C2S）u 铝酸三钙 3CaO Al2O3（C3A）u 铁铝酸四钙4CaO Al2O3

13、Fe2O3（C4AF）u 在1250 1280 C3A和C4AF熔融促进C3S顺利形成，C3S为熟料的主要矿物，其含量为50%60%。u 还有少量的游离氧化钙（f-CaO）、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体等。硅酸盐矿物(kungw)两项之和约占75%熔剂矿物 两项之和约占22%第17 页/共67 页第十八页，共67 页。2.3 硅酸盐水泥(shun)熟料率值u 石灰饱和系数（KH）u 物理意义：KH表示水泥熟料(sh lio)中的总的CaO含量减去饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3、SO3）所需氧化钙后，剩下的氧化钙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。简言

14、之，石灰饱和系数表示熟料(sh lio)中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。u 通常KH控制在0.870.96 一般KH高，熟料(sh lio)强度也高u 数学表达式:（p时)第18 页/共67 页第十九页，共67 页。2.3 硅酸盐水泥(shun)熟料率值u 石灰饱和系数（LSF）：国外（尤其欧美）采用u LSF含义：熟料中CaO含量与全部酸性组分需要结合的CaO 含量之比。u 一般(ybn)硅酸盐水泥熟料的LSF=90%95%，早强型水泥熟料为95%98%。u 我国部分预分解窑同时采用KH值与LSF控制生产。u 一般(ybn)LSF高，水泥强度也高。u 数学表达式:第19 页/共67

15、页第二十页，共67 页。2.3 硅酸盐水泥(shun)熟料率值u 硅率u 又称硅氧率（SM或n）u 含义：熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物（C3S+C2S)、熔剂矿物（C3A+C4AF）的相对含量。u 硅酸盐水泥熟料的n值一般控制(kngzh)在。u n过高，对熟料强度有利，对煅烧不利；n过低，煅烧时易结圈、结大 块、熟料强度低。u 数学表达式:第20 页/共67 页第二十一页，共67 页。2.3 硅酸盐水泥(shun)熟料率值u 铝率u 又称铝氧率（IM或p）u 含义：熟料中Al2O3含量与 Fe2O3含量之比。u 反映了熟 料中C3A和C4AF的

16、相对含量。u 硅酸盐水泥(shun)熟料的IM值一般控制在。u p过高，不利于C3S形成；p过低，窑内易结大块、对煅烧不利。u 数学表达式:第21 页/共67 页第二十二页，共67 页。3 配料(pi lio)及生料制备 3.1 原料的预均化 3.2 配料的基本概念 3.3 配料方案的选择 3.4 影响配料准确性的因素(yn s)3.5 生料粉磨工艺流程 3.6 生料均化 3.7 影响生料磨产质量的因素(yn s)第22 页/共67 页第二十三页，共67 页。3.1 原料(yunlio)的预均化u 基本原理：u 破碎(p su)后的原料在储存和取用的过程中尽可能的相互平行和上下重叠的同厚度的料

17、层进行堆放（储存），取用时要垂直于料层方向同时切取不同料层，取尽为止。u 预均化基本用于水泥原料中的石灰石原料和燃煤。u 原料预均化的意义：u 有利于入窑生料成分的稳定，保证(bozhng)均衡稳定生产；u 有利于扩大资源利用范围（高、低品位）；u 有利于利用矿山夹层废石，扩大矿山使用年限；u 满足矿山储存及均化双重要求，节约建设投资。原料均化需要有一定的“量”！第23 页/共67 页第二十四页，共67 页。长形预均化堆场：长形预均化堆场一般设两个料堆，一个在堆料，另一个在取料，相互(xingh)交替。每一个料堆储量通常可供使用 5-7天。圆形预均化堆场：圆形预均化堆场一般(ybn)为圆环状，

18、在料堆的开口处，一端在连续堆料，另一端在连续取料，整个料堆一般(ybn)可连续使用 4-7天。3.1 原料(yunlio)的预均化-预均化堆场另：联合储库，搭配使用第24 页/共67 页第二十五页，共67 页。n n 人字形堆料 人字形堆料 端面 端面(dunmin)(dunmin)取料法 取料法 堆料方式(fngsh)、取料方式(fngsh)破浪形堆料端面(dunmin)取料法 倾斜形堆料侧面取料法 3.1 原料的预均化-预均化堆场第25 页/共67 页第二十六页，共67 页。3.2 配料(pi lio)的基本概念 1、生料：由石灰质原料、粘土质原料、校正原料按比例配合，粉磨到一定细度的物资

19、，称为生料。2、配料：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值，并由此计算(j sun)所用原料及燃料的配合比，称为生料配料，简称配料。第26 页/共67 页第二十七页，共67 页。3.3 配料方案(fng n)的选择 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，实质上就是选择合理的熟料矿物组成，也就是对熟料三率值KH、n、p的确定。确定配料方案的依据：a、水泥品种；（通用硅酸盐水泥熟料与中热硅酸盐水泥熟料？）b、原料品质；组份多少选择：三组份配料、四组份配料、一组份配料，配料组份越少，工艺流程越简化(jinhu)，越利于生产控制。(优化？）原料质

20、量：如石灰石品位太低、粘土中SIO2含量又不高，根本无法配料。原料的易磨性、易烧性等:如石灰石中的燧石或黏土中的粗砂较多，则原料难磨、生料难烧，宜适当降低KH。c、燃料品质：（直接影响熟料煅烧、熟料化学组成及矿物结构等）d、生料质量：（均匀性、细度直接影响率值确定，均匀性好细度小则KH可高些）e、生产窑型及生产方法。（预分解窑：二高一中或三高；立窑：二高一低）第27 页/共67 页第二十八页，共67 页。3.4 影响配料(pi lio)准确性的因素 配料工艺中存在着各种各样人为、客观因素，对熟料的形成有着直接或间接影响，如果各种原料的配比不准确，即使配料方案合理，也将导致生料的化学成分波动较大

21、(jio d)，甚至不符合配料基本要求。影响配料准确性的主要原因有：a、工艺设备不能满足要求；b、物料成分、水分、粒度过大，均匀性差：（断料、堵料、冲料、混料）影响计量准确及物料成分波动；c、数据反馈与调整不及时。这里面(lmin)很多问题都涉及到采购第28 页/共67 页第二十九页，共67 页。3.4 影响(yngxing)配料准确性的因素-应对措施 为保证配料方案的实现，制备出符合要求成分的生料，针对上述因素及影响，生产中具体应从以下几个方面考虑提高配料的准确性：1、加强对原燃材料的预均化，确保原燃材料成分的均匀、稳定；2、严格控制原燃材料的粒度、水分，并保持相对稳定；3、尽量采用生料配料

22、微机(wi j)控制系统，提高计量的精度、可靠性和稳定性，实现配料的自动控制；4、强化管理，及时合理地调整配比；5、严格控制合同中影响质量指标和稳定性的条款（例如：含量、粒度、水分等等）。第29 页/共67 页第三十页，共67 页。3.5 生料(shnglio)粉磨工艺 粉磨系统(xtng)分为开路系统(xtng)和闭路系统(xtng)。开路：在粉磨过程中，物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路系统(xtng)。石灰质原料+粘土质原料+铁质原料磨生料 闭路：当物料出磨后经分级设备选出产品，粗料返回磨机内再磨时，称为闭路系统(xtng)。石灰质原料+粘土质原料+铁质原料磨选粉机生料 1、闭路管磨

23、系统(xtng)2、辊压机+管磨系统(xtng)3、立磨系统(xtng)4、辊压机+立磨系统(xtng)粗细第30 页/共67 页第三十一页，共67 页。3.5 生料(shnglio)粉磨工艺 球磨（闭路(b l)）（辊压机+球磨）球磨系统(xtng)：操作简单、维护方便辊压+球磨：提产100%-150%第31 页/共67 页第三十二页，共67 页。3.5 生料(shnglio)粉磨工艺 立磨（闭路(b l)）与球磨比：入磨粒度大，为辊径的5%8，大型立磨满足100mm150mm的块状物料直接(zhji)入磨，减少破碎工序，节省投资。系统电耗仅为球磨机的40%60。设备噪音小，扬尘少，工艺布置

24、紧凑，占地面积小。物料停留时间为2min4min,而球磨机需15min20min，生料调节快，生料成分和细度调节灵活。第32 页/共67 页第三十三页，共67 页。3.5 生料(shnglio)粉磨工艺u u 粉磨的定义：通过外力挤压，冲击，研磨等作用克服其内部质点及晶体 粉磨的定义：通过外力挤压，冲击，研磨等作用克服其内部质点及晶体间的内聚力，使之由块状变为粉末状的过程。间的内聚力，使之由块状变为粉末状的过程。u u 生料的质量控制：成分（氧化物含量及率值指标）、细度（生料的质量控制：成分（氧化物含量及率值指标）、细度（及粒度筛余）及粒度筛余）。u u 生料成分控制是保证熟料质量和维持正常煅

25、烧操作的前提，要求配 生料成分控制是保证熟料质量和维持正常煅烧操作的前提，要求配u u 料方案 料方案(fng n)(fng n)合理、计量准确，操作精心，成分均匀稳定。合理、计量准确，操作精心，成分均匀稳定。第33 页/共67 页第三十四页，共67 页。3.5 粉磨工艺(gngy)-生料的细度u u 生料粉磨的目的：使各配合原料成为一定粒度的产品，最终满足熟料煅烧的要求。生料粉磨的目的：使各配合原料成为一定粒度的产品，最终满足熟料煅烧的要求。u u 控制生料细度的作用：控制生料细度的作用：u u 熟料的煅烧过程是一系列化学反应的过程，这些过程是在固相或液相存在的情况下进行的。熟料的煅烧过程是

26、一系列化学反应的过程，这些过程是在固相或液相存在的情况下进行的。物料粉磨得越细，颗粒之间的接触和碰撞 物料粉磨得越细，颗粒之间的接触和碰撞(pn(pn zhun zhun)机会就越多，熟料的质量就越好；机会就越多，熟料的质量就越好；u u 生料细度并非越低越好：当生料磨细到一定的程度再接着磨细时，对煅烧及质量的积极作用不 生料细度并非越低越好：当生料磨细到一定的程度再接着磨细时，对煅烧及质量的积极作用不显著，但粉磨电耗显著上升；显著，但粉磨电耗显著上升；u u 细度包括两个含义：平均细度在一定范围内，尽量避免粗颗粒，一般控制：细度包括两个含义：平均细度在一定范围内，尽量避免粗颗粒，一般控制：1

27、.0%-1.5%1.0%-1.5%，：，：8%-8%-12%12%。第34 页/共67 页第三十五页，共67 页。3.6 生料(shnglio)均化u 定义：粉磨后的生料通过合理搭配或气力搅拌等方式，使其成分趋于均匀一致的过程称为生料均化。u 原理：采用空气搅拌及重力作用下产生的“漏斗效应”,使生料粉向下降落时切割尽量多层料面予以混合，同时，在不同流化空气的作用下，使沿平行料面发生(fshng)大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生径向倾斜，进行径向混合均化。u 作用：u 生料均化程度直接影响易烧性u 生料均化程度对熟料产、质量有重大影响u 生料均化在生料制备过

28、程中占重要地位u 水泥工业生料制备过程的四个“均化链”（矿山，预均化堆场，生料磨，均化库）中，生料均化是最重要的环节，均化周期短（14H），均化效果好（7-15）,又是入窑前的最后一个环节，所以重要地位十分显著。第35 页/共67 页第三十六页，共67 页。3.6 生料(shnglio)均化u 华新的生料均化采用(ciyng)均化库进行均化 库内形成远比充气扇区小的漏斗，物料沿漏斗流向出口，这些漏斗直至库出口或至中心(zhngxn)室开口处为止连续式均化库很难处理峰值波动或（批量波动）!切记!如果库容50%均化效果急剧恶化第36 页/共67 页第三十七页，共67 页。u u 入磨原料水份 入磨

29、原料水份u u 入磨原料粒度 入磨原料粒度u u 原料的易磨性 原料的易磨性u u 配料组份的多少 配料组份的多少u u 喂料称运行状况与计量精度 喂料称运行状况与计量精度u u 出磨生料 出磨生料(shnglio)(shnglio)的细度 的细度u u 研磨体填充率 研磨体填充率u u 磨内衬板、隔仓板等形式、磨损状况 磨内衬板、隔仓板等形式、磨损状况u u 磨内通风 磨内通风u u 选粉机选粉效率 选粉机选粉效率u u 喂料量 喂料量u u 3.7 影响(yngxing)生料磨产质量的因素第37 页/共67 页第三十八页，共67 页。n n 砂岩称故障影响喂料(wi lio)长达1个多小时 饱磨低产(d chn)运行砂岩(sh yn)称页岩称钢渣称 石灰石称3.7 影响生料磨产质量的因素第38 页/共67 页第三十九页，共67 页。u 4.1 熟料煅烧物理化学(w l hu xu)过程u 4.2 熟料煅烧工艺u 4.3 影响熟料产质量的因素4 熟料(sh lio)煅烧第39 页/共67 页第四十页，共67 页。4 熟料(sh lio)煅烧第40 页/共67 页第四十一页，共67 页。