论水泥工业的科技进步ppt课件.ppt

论水泥工业的科技进步 1技术引进的日子逐步结束自主创新的时代全面开始2新型干法水泥将迅猛发展和进步3生态型水泥工业即将崛起4水泥工业的科技进步有赖于基础理论研究的突破5结语 1 水泥生产工艺过程示意图 2 粉磨设备的进步方向 3 1技术引进的日子逐步结束自主创新的时代全面开始 原创性成果的显现 逆向研究的展开生态水泥的酝酿低温余热发电技术逐步成熟高固气比预热预分解技术投入规模生产 近十年我国水泥产量的增长 新型干法水泥增长比例 标志 自主设计和装备 向国外系统输出工艺技术 投资降低70 建设和达产周期缩短2 3 赢利空间增大 200 300 4 问题和反差 引进照搬多吸收发展少 宏观探讨多具体研究少 生产规模发展快基础设备开发慢 技术模仿多理论研究少 5 2新型干法水泥将迅猛发展和进步 推广势如破竹进步举步维艰在哪些方面进步 如何进步 排放 6 2 1高固气比悬浮预热预分解技术的理论和实践 高固气比悬浮预热理论 以二级为例 n n 1 2 n n K A Z 式中 7 热效率与各级单元的分离效率 1和 2的关系热效率 II与固气比Z的关系 8 高固气比悬浮预分解理论 进窑出炉物料的表观分解率与循环率的数学表达式 分解炉系统热惯性系数与物料循环率的关系表达式 R 分解炉系统的热惯性系数 无量纲 Q A B C D 与系统运行参数有关的常数项 9 物料循环对出炉入窑物料分解率和炉温的影响 物料循环率对入窑物料分解率的影响 0 9 循环率不同时炉温对表观分解率的影响 10 外循环式高固气比立筒预热器 外循环式高固气比分解室改造前后对比 11 高固气比悬浮预热预分解系统的示意图 Z 1 Z 2 12 高固气比悬浮预热预分解生产线工艺流程图 13 1000t d高固气比悬浮预热预分解窑生产线中控室显示参数 14 日产1000吨水泥熟料高固气比型预热预分解生产线与普通五级预热预分解型各项指标对比 15 生产中的两条日产1000吨熟料的高固气比预热预分解生产线 16 高固气比生产工艺的构思 废气温度降低37 冷却机余风降为零 熟料热耗降低21 二氧化硫的排放降低76 17 2 2新型水泥烧成工艺科技进步趋势预测 全窑系统热效率和各个子系统热效率之间的关系 系统热效率 分别为反应器 预热器 冷却机的热效率 VE 子系统有效能分数 18 子系统热效率与总系统热效率的关系 有效能分数对系统热效率的影响 19 3生态型水泥工业即将崛起 生态工业的排头兵 目标 环境影响最小化 资源消耗减量化 废渣废水资源化 产品无害化 质量最优化 优点 高温 稳定 均匀 酸碱中和 重金属固化 替代部分熟料和原料 20 近年来我国生铁产量和矿渣排放量 矿渣与水泥熟料主要化学成分的对比 3 1矿渣细粉的大规模生产和应用 21 影响矿渣活性的主要因素 高温矿渣的潜在活性主要取决于CaO Al2O3的含量和玻璃相的含量 一般上述量 或相 含量越多 矿渣的活性越高 矿渣中的主要活性矿物为C2AS CAS CS C2S等 故SiO2的含量越少 其活性越高 矿渣粉的活性还取决于其细度 水化反应 矿渣粉在没有激发剂的情况下一般不与水发生反应 当浆体中存在Ca OH 2或硫酸盐物质后 能生成水化硅酸钙 水化硫铝酸钙 水化铁酸钙等凝胶 22 我国几个大中型钢铁企业的矿渣品质 23 水泥及混凝土中加入矿渣的优点 1 水灰比密实性后期强度水化热早期裂缝外界侵蚀耐久性大大提高2 浆体流动性粘度屈服应力施工难度降低 24 系统地研究了几个渣的细度 颗粒形貌与替代水泥熟料量 混凝土的和易性 耐久性之间的关系 细度为650m2 kg的矿渣 细度为350m2 kg的矿渣 细度为530m2 kg的矿渣 25 粉磨系统经济指标对比 世界最大的矿渣水泥生产线 长钢 集团 年产150万吨矿渣水泥生产线 26 沙钢200万t a生产线 27 长钢150万t a生产线 28 四川川威集团100万t a矿渣水泥生产线 29 3 2粉煤灰的显微结构研究及应用 30 3 2 1粉煤灰的化学和物理特性 粉煤灰的主要化学成分 d 0 5 200 m 80 50 m A 270 370m2 kg 透气法 r 2 0 3 0 0 6 1 0kg l 粉煤灰的主要物理特性 31 3 2 2粉煤灰的颗粒形貌 粉煤灰中的漂珠 粉煤灰中的富铁磁珠 粉煤灰中的高钙铁珠 粉煤灰中的沉珠 32 不同粉磨方式下粉煤灰颗粒形貌 选择每种粉磨方式中的30min下的颗粒形貌进行比较 如图所示 放大倍数都是1000 从图中看出盘磨下球形度较好 平均粒径较小 振动磨和球磨机粉磨的粉煤灰颗粒分级较明显 存在少量的粗颗粒 不同粉磨方式下粉煤灰的形貌 33 3 2 3粉煤灰的水化原理 潜在水化活性的材料 活性来自无定形的活性SiO2 高活性Al2O3 玻璃体的含量及其解聚能力 一般不与水发生反应 但在Ca OH 2或石膏溶液中却有明显的水化作用 其机理是 xCa OH 2 SiO2 mH2O xCaO SiO2 nH2OyCa OH 2 Al2O3 mH2O yCaO Al2O3 nH2O 34 影响水化的因素 激发剂浓度越高 激发作用越大 活性发挥越充分 粉煤灰磨得越细 反应界面越大 水化速度越快 石灰 水泥熟料 碱类 石膏等都可有效地激发活性铝和活性硅 35 3 2 4粉煤灰的资源化技术 历史 起步于上世纪50年代美国 1965年出现6家细灰公司 2002年50家大规模公司 至今连续召开几十次国际灰渣利用会议 1974年将其列为国家最丰富的第七位矿产资源 英 澳 加 1980年起作为水泥的孪生工业进行经营 中国 1950年起研究 1979年利用率 10 1995年后开始多方面应用 墙体材料 胶凝材料 路基材料 现利用率达50 36 普通粉煤灰水泥的生产工艺 粉煤灰 40 熟料 石膏 粉煤灰水泥 普通粉煤灰水泥已成为我国五大水泥品种之一 粉磨 普通粉煤灰水泥生产工艺示意图 37 低热粉煤灰水泥 配比 性能低水化热 146J g 3d 188J g 7d 微膨胀 其强度可达32 5 或42 5 低热粉煤灰水泥的配比 38 粉煤灰的磨细 效果将粉煤灰磨细至平均粒径为7 m时 粉煤灰呈现硅灰的性质 用其等量替代20 的水泥熟料后 可使混凝土的强度提高25 以上 尤其使抗折强度明显增强 且后期强度很高 生产技术将粉煤灰用熟料或矿渣粉均匀混合后 用立磨粉磨 具有系统简洁 助磨效果好 电耗很低 过程干净的优点 39 各种珠体的分选 磁珠 Fe3O4 磁选 含铁量为50 70 漂珠 400 700kg m3 用作隔热材料或各种添料沉珠 浮选时沉在水底 为实心珠或石英单体 耐磨 强度高 可用于生产胶凝材料和填料 40 我国粉煤灰总贮存量已达到28亿多吨 严重地影响环境 气候和生态 将其彻底资源化仍任重道远 41 3 3煤矸石的资源化技术 矸石 原煤 15 每年2亿吨 全国矸石堆山1500座 40亿吨 占地1 2万公顷释放CO SO2 CO2和大量粉尘 污染水 42 成熟的矸石利用技术 用矸石生产烧结砖并替代部分燃料用矸石生产陶粒等轻骨料 用矸石替代部分水泥粘土质原料或少量混合材 用作筑路 矿井等的充填材料 技术含量低 产品利用价值低 利用率有限 43 3 3 1煤矸石的物理化学性质 碳质泥岩 碳质页岩 碳质沙岩 泥质页岩 沙岩 石灰岩等组成 矿物组成 高岭石 水云母和绿泥石等粘土矿物 高岭土类的非金属矿产资源 煤矸石的主要化学成分 44 3 3 2地质聚合物胶凝材料的研究 悬浮态高温快速生产的高岭石细粉中的主要成分是高活性的SiO2和Al2O3 它们在细粉中的总含量为70 80 这些细粉不仅可象粉煤灰一样作为混凝土的重要组分 而且在某些激发剂的作用下可形成凝胶 称为地质聚合物胶凝材料 聚合原理 说法各异 经快速煅烧所得的偏高岭土是一种由不定形的 SiO4 四面体和 SiO6 八面体组成的层状结构 当加入碱液后 在化学能的作用下 这种层状结构中的Si O Si或Si O Al键会打开 形成低聚合度的物质 经重组和缩聚后 形成Si O四面体和Al O四面体的共氧连接而成的三维网状结构的聚合物 其它的阳离子 Na K Ca2 H3O 则在该网状结构的空腔中平衡四配位的Al3 的负电荷 45 地质聚合物胶凝材料的网状结构 地质聚合物胶凝材料的网状结构 46 地质聚合物材料的力学性能 地质聚合物材料的力学性能 47 Geopolymers与水泥的性能比较 Geopolymers与水泥的性能比较 48 3 4垃圾将部分替代水泥生产的原燃材料 我国城市垃圾日人均产出量约为1kg全国城市垃圾的年产出量已达1 6亿吨每年以8 左右的速度递增垃圾存量约70多亿吨侵占土地5 5亿m2 我国近年来城市生活垃圾清运量的变化 200多个城市被垃圾包围 垃圾处理的紧迫性 49 垃圾在水泥厂直接处理法 垃圾处理工艺流程图 50 低温热解试验装置图 将城市生活垃圾就近低温热解 其产物送至水泥厂替代原燃材料 某市1998年生活垃圾成分表 模化生活垃圾成分表 51 垃圾热解的效果 减重 50 缩体 19 20 运输量 1 20 Reduce Reuse Recycling ReclamationofNature 垃圾热解后的半焦照片 52 4 专业基础理论研究 由大变强的基础和先导 由大变强 靠新出强何谓 新 怎样 变 新 新理论 新思路 新技术 新装备变即转化 理论 实践 理论向技术和装备的转化 理论和技术 生产力 原始性的技术突破有赖于专业基础理论的突破衡量专业基础理论突破的原则 适时性 包容性 原创性 先导性微观上力的成因 状态和力随时间和环境的变化 生产过程中的流