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水泥工艺基础知识 水泥生产工艺流程水泥工艺基础理论质量控制点及指标要求 一 水泥生产工艺流程 最简单的描述 两磨一烧 流程图 见附表 流程一目了然 趋向于统一 简化新型干法水泥技术 是指以悬浮预热和窑外分解技术为核心 利用现代流体力学 燃烧动力学 热工学 计算流体学 粉体工学等现代化科学理论和技术 并采用计算机及其网络化信息技术进行水泥工业生产的综合指术 优点 高效 优质 节能 节约资源 符合环保环保和可持续发展要求 特点 生产大型化 完全自动化 能实现废弃物再利用 二 水泥工艺基础理论 1 水泥的定义 凡细磨成粉末状 加入适量水后可成为塑性浆体 既能在空气中硬化 又能在水中继续硬化 并能将砂 石等材料胶结在一起的水硬性胶凝材料硅酸盐水泥 以硅酸盐水泥熟料 0 5 的石灰石或者粒化高炉矿渣 适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 GB175 2007标准 2 熟料 硅酸盐水泥熟料 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烧结产物 用于制备硅酸盐系列的水泥 3 熟料的形成及时成份 性能 硅酸盐熟料的化学成分 主要有SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 根据所用的原材 料还有少量的K2O Na2O Cl TiO2 P2O5 四大主要成分是配料的主要依据 其他是微量元素 原则上越少越好 但也因原材 料和窑工艺的设计具体而言 熟料的化学成分中 每个厂都因原材料的不一样而有较大的差别 因此配料方案也不一样 特别是在大型化的新型干法窑中 需要熟料的各个化学成分要相对合理和稳定 熟料的矿物组成 熟料中的各化学成分并不是以单独的氧化物形式存在 而是经过物理化学反应后以矿物的形式存在的 我们所说的硅酸盐熟料主要存在 四种矿物组成 C3S C2S C3A C4AF 还有少量的f CaO f MgO 玻璃体等 C3S 3CaO SiO2 是熟料中最主要的矿物 它要在1450 有液相的条件下反应公式为 C2S CaO C3S 固相 在1450 条件下 C3S性能 是熟料最主要的矿物组成 也是强度的最主要贡献者 C3S 3 80SiO2 3KH 2 因此 C3S与KH 关系最大 KH 高 C3S高 但是从配料和煅烧方面考虑 KH高 煅烧难度增加 在水泥使用过程中 C3S的最大缺点是水化热太高 抗蚀能力差 不适合于大体积工程的使用 C2S 900 1300 时会发生这样的反应 2CaO SiO2 C2S C2S 8 61 1 KH SiO2 一般情况下 控制SM较高 C2S就较高 在急冷状态下C2S保持较好的形态 在慢冷状态下C2S容易粉化导致强度降低 C2S高 后期强度高 水化热低 适合大体积工程 C3A 为熔剂矿物 C3A低 液相量少 难烧 C3A高 早期强度高 水化热高 导致标准稠度高 水泥性能差 易开裂 一般混凝土使用C3A越低越好 C3A小于8 0 最好 C4AF 也是熔剂的一部份 抗折强度好 f CaO 一次f CaO 高温死烧状态 二次f CaO 化合后分解 欠烧f CaO 黄料或杂生 对熟料的影响最主要是影响安定性 是最重要的控制指标 要求f CaO 1 5 f MgO 对安定性危害很大 膨胀率达148 微量元素 K2O Na2O Cl TiO2 P2O5 熟料的质量要求 烧结好 强度 3天 28天 高 需水量低 颜色好 成份稳定在熟料质量的控制过程中 一般简化用三率值来控制 KH SM IM 一般熟料的三率值可以直接反映熟料的质量 KH CaO 1 65Al2O3 0 35Fe2O3 0 7SO3 2 8SiO2 SM SiO2 Al2O3 Fe2O3 IM Al2O3 Fe2O3KH CaO 1 65Al2O3 0 35Fe2O3 0 7SO3 f CaO 2 8SiO2 熟料物理性能 细度 标准稠度 凝结时间 强度强度 最终目的 控股要求 3d 28MPa 28d 60MPa 4 水泥的生产 熟料 石膏 混合材物理过程 粉磨 控制项目 SO3 Loi CaO 细度 比表 标准稠度 凝结时间 强度 水泥品种的划分 GB175 2007 6大品种 根据混合材的种类 数量来划分 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥 水泥强度等级 根据28天强度划分 32 5 42 5 52 5 62 5 还有早强非早强型 在强度等级后带有符号 R 的是早强型 三 质量控制点及指标要求 进厂原材料的质量控制 石灰石 从熟料的化学成份看 熟料中含量最大的就是CaO 要达到66 0 以上 CaO的主要提供者就是石灰石 所以对石灰石的质量要求首先是CaO的控制 一般要控制在 48 0 一般石灰石中还含有MgO 夹有夹缝土的还含有较高的SiO2 Al2O3 Fe2O3 所以用作水泥的石灰石的质量要求一般是 CaO 48 0 MgO 3 0 K2O Na2O 1 0 这个指标要求只是相对于泛指的水泥生产 根据水泥的品种以及熟料配料方案和其他原材料的状况 石灰石的指标会有更严格和细化的要求 我们南宁公司石灰石的特点是CaO含量总体较高 MgO含量很低 但有部份夹缝带 溶洞 边坡料的现象 这部份石灰石CaO含量低 含SiO2 Al2O3很高 如果搭配不当 则会严重影响配料 因为我公司所用的粘土和铁矿含Al2O3较高 而且煤质差 与北方煤相比 煤灰掺入量大 所以我们公司石灰石的含Al2O3控制得较严 内控指标为 CaO 54 0 1 5 Al2O3 1 0 MgO 3 0 另外 石灰石还需要控制水份和粒度 水份大 运输和下料受影响 特别我们的石灰石水份大的情况主要是含夹缝土多 易在配料站下料时堵料 最终影响生料质量和影响磨机正常生产 严重情况需停磨处理 粒度的影响 粒度大的情况影响磨机的产量 对质量的影响也很大 我们石灰石的情况是粒度粗的CaO高 粒度细的CaO低 也就是粒度粗细对化学成份影响很大 如果粒度太粗 在下粒过程中 主要是配料站里 引起离析 配料站库位高低对离析影响很大 极大地影响了配料和生料质量 粒度 70mm合格率为90 以上 砂岩 砂岩是硅质材料 主要提供SiO2 针对我们其他原材料的情况 砂岩SiO2的最低值要达到77 0 以上 但是由于我们砂岩堆场的堆料和取样方式 也叫工艺系统的影响 的影响 堆头堆尾料由于粒度的离析严重 成份变化很大 堆头料SiO2很低 AL2O3很高 在进厂砂岩SiO2达到77 0 的情况下 堆头料SiO2可能只有70 这样的堆头料是无法实现配料的 所以 我们下达的指标结合矿山情况SiO2一般都会控制在80 以上 而且为了稳定性 就有K 3 0 的指标 控股要求K 3 0 K根据矿山的情况有所改变 目前是89 0 3 0 可能是砂岩矿山的平台已经较宽的原因 这两个月的进厂砂岩质量较稳定 目前砂岩矿主要存在的问题是 边坡料SiO2低Al2O3 Fe2O3高 经过协调 我们要求采取的措施是用到边坡料时 要及时通知质管部 视情况要求集中进料 但最大的问题还是砂岩破碎的问题 粒度粗 到均化库这里堆头堆尾料波动很大 参考其他基地的 情况 平南为粉砂岩 质量稳定 不受粒度的影响 贵港硅质原料主要是粘土 粒度的大小对成份影响不大 而且取样方式较好 砂岩还要控制进厂水份 也是主要控制运输和下料过程中引起的堵料情况 铁矿 铁矿主要提供熟料需要的Fe2O3 一般要求Fe2O3的成份达到35 0 以上 如果达不到 要用水洗铁矿进行搭配 本地的铁矿资源较丰富 但质量波动也较大 水洗铁矿较好 但外水高 易粘团造成堵料 根据本地资源还有用硫酸渣 铜渣作为铁质原料 粘土 粘土是铝质原料 主要是对Al2O3的补充 我们的粘土质量较好 而且稳定 是最不用操心的一个组份 煤 主要有无烟煤和烟煤 主要控制指标是水份 A V Q St 见表 进厂煤的质量控制是质量控制点中非常重要的一个环节 既关系到质量的控制 还关系到窑的正常生产和公司的成本控制 所以取样代表性是关键中的关键 要求有统一的取样方法和管理 抽查制度 一般控股要求进厂煤与入窑煤的灰份差值控制在3 0 以内 煤在水泥生产中的主要作用 其一主要提供燃烧的热量 也就是常说的配热 另外其落下的灰还起到配料的作用 所以 在进厂的煤品种较多质量差别大的情况下 那就需要进行搭配均化 保证入窑煤的质量稳定 煤的热量低了 用煤量就多 要求配的生料KH就高 此时石灰石以及其他原材料的质量指标就可能得相应调整 所以煤的质量也会直接影响到原材料的质量要求 更重要的 煤变化以后 生料的调整也要跟得上 保证熟料的质量稳定 这就是通常所说的 煤料对口 石膏 混合材 过程质量控制 出磨生料 出磨生料的质量控制是水泥生产的重要环节 直接影响熟料的质量 所以特别强调生料指标的合理性和稳定性 生料的主要控制项目是生料化学成份 主要用生料三率值来表示 KH SM IM 一般大型水泥厂都配有自动取样系统 配料系统 X荧光分析仪来实现生料的三率值控制 KH CaO 1 65Al2O3 0 35Fe2O3 2 8SiO2 SM SiO2 Al2O3 Fe2O3 IM Al2O3 Fe2O3 为了提高易烧性 还要控制生料的细度和水份 出磨煤粉 稳定入窑煤的质量 提供窑煅烧的数据依据 控制项目 工业分析 细度 水份 出窑熟料 熟料是磨制成水泥的最主要的成份 一般占水泥成份的65 95 所以熟料的质量控制是整个水泥生产过程中最重要的一个环节 是关系到一个企业的整体运行状况 熟料质量 1 化学成份 三率值KH SM IM来表示2 f CaO3 升重 1250 75g L4 物理性能 出磨水泥 根据出厂水泥的质量指标要求 出磨水泥的质量控制 1 出磨水泥的配比 熟料 石膏 混合材2 细度 筛余 0 08 0 045 比表面积 影响强度 需水量3 SO3含量4 Loi5 MgO6 混合材掺量7 物理性能 出厂水泥经质管部检验 确认水泥性能合格后 即可出厂 出厂水泥主要有散装和袋装形式 前者直接通过散装车装运过磅出厂 后者必须经包装机包装 以袋装形式装车出厂 并且要符合袋装水泥重量要求 即单包净含量为50 且应不少于标志质量的99 随机抽取20袋总质量 含纸袋 应不少于1000 南宁公司 过磅净重下限应不少于3 上限42 5标号水泥不大于5 32 5标号水泥不大于9 水泥包装袋上应清楚标明 生产企业名称 生产许可证及编号 水泥名称 代号 强度等级 出厂编号 执行标准编号 包装日期 净重量 水泥在贮存与运输中 不能受潮和混入杂物 不同品种和强度等级的水泥应免混杂 补充材料一 一 概念 硅酸盐水泥 凡是由硅酸盐水泥熟料 0 5 石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 普通硅酸盐水泥 凡是由硅酸盐水泥熟料 大于5 而小于等于20 的混合材 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 石膏 是用做调节水泥凝结时间的组分 其主要成分是CaSO4 2H2O 是一种缓凝剂 作用 1 控制水泥的水化速度 调节水泥的凝结时间 便于水泥施工 2 适量的石膏可提高水泥的强度 混合材 是指在粉磨水泥时与熟料 石膏一起加入磨内用以提高水泥产量 改善水泥性能 调节水泥标号的矿物质材料 分为 1 活性混合材 具有一定的胶凝能力 2 非活性混合材 只能起到填充或集料的作用 作用 1 提高水泥产量 降低水泥生产成本 节能降耗 2 有利于改善水泥性能 3 调节水泥强度 4