工艺技术_水泥原料及预均化技术教材

主要成分 CaCO3天然 常用 人工 工业废渣 一 种类及性质 石灰石 最常用 大理石泥灰岩 白垩土 贝壳 珊瑚类 种类 定义 是由碳酸钙组成的化学与生物化学沉积岩 主要矿物 为方解石 CaCO3 微粒组成 并常含有白云石 CaCO3 MgCO3 石英 结晶SiO2 燧石 又称玻璃质石英 火石 主要成分为SiO2 属结晶SiO2 粘土质及铁质等杂质 分类 白云质石灰岩 硅质石灰岩 粘土质石灰岩CaO含量 纯石灰石含CaO56 CO2烧失量为44 白色 随杂质含量增加CaO含量减少 含水量 一般不大于1 0 具体值随气候而异 含粘土杂质越多 水分越高 定义 是碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩 属石灰岩向粘土过渡的中间类型岩石 是一种极好的水泥原料 混合均匀 易于煅烧 分类 高钙泥灰岩 CaO 45 KH 0 95低钙泥灰岩 CaO 45 KH 0 8有些地方产的泥灰岩成分接近制造水泥的原料 CaO43 5 45 可直接烧制水泥 称天然水泥岩 主要矿物 方解石 定义 是海生生物外壳与贝壳堆积而成的 富含生物遗骸 主要由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩 主要成分 碳酸钙 含量80 90 甚至高于90 性能 易于粉磨和煅烧 是立窑水泥厂的优质石灰质原料 贝壳 蛎壳 珊瑚石 含碳酸钙90 左右 表面附有泥砂和盐类 如MgCl2 NaCl 等有害物质 二 石灰质原料的选择 一 石灰质原料的质量要求 石灰质原料使用最广泛的是石灰石 其主要成分是CaCO3 纯石灰石的CaO最高含量为56 其品位由CaO含量确定 有害成分为MgO R2O Na2O K2O 和游离SiO2 石灰质原料的一般要求如下 1 搭配使用 48 2 限制MgO含量 白云石是MgO的主要来源 含有白云石的石灰石在新敲开的断面上可以看到粉粒状的闪光 3 限制燧石含量 燧石含量高的石灰岩 表面常有褐色的凸出或呈结核状的夹杂物 4 新型干法水泥生产 还应限制K2O Na2O SO3 Cl 等微量组分 白云石 石灰石的判定方法 用10 盐酸滴在白云石上有少量的气泡产生 滴在石灰石上则剧烈地产生气泡 三 常见的石灰质原料的化学成分CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO R2O Na2O K2O 四 石灰质原料性能测试方法化学分析法氧化物含量差热分析法分解温度X射线衍射矿物组成透射电子显微镜微观结构 概念 粘土质原料系指含水铝硅酸盐矿物原料的总称 主要化学成分是SiO2 Al2O3 Fe2O3 种类 粘土 东北的灰色 灰黄色粘土 南方的红壤 黄壤黄土 主要分布在西北 华北页岩 粉砂岩 河泥 湖泥 靠近江河湖海的地区使用最多的是粘土和黄土 近年来多用页岩 粉砂岩等 粘土是多种微细的呈疏松或胶状密实的含水铝硅酸盐矿物的混合体 它是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经漫长地质年代风化而成 主导矿物 粘土类同时含有几种粘土矿物时 其含量最多的矿物 类型 高岭石类 2SiO2 Al2O3 2H2O如 红壤 黄壤蒙脱石类 4SiO2 Al2O3 nH2O水云母类 如黄土共同化学式 mSiO2 Al2O3 nH2O 黄土是没有层理的粘土与微粒矿物的天然混合物 成因以风积为主 也有成因于冲积 坡积 洪积和淤积的 颜色以黄褐色为主 页岩是粘土经长期胶结而成的粘土岩 一般形成与海相或陆相沉积 或海相与陆相交互沉积 化学成分类似于粘土 可作为粘土使用 但其硅率较低 通常配料时需掺加硅质校正原料 页岩颜色不定 一般灰黄 灰绿 黑色及紫色等 结构致密坚实 层理发育 通常呈页状或薄片状 粉砂岩是由直径为0 01 0 1mm的粉砂经长期胶结变硬后碎屑沉积岩 主要矿物是石英 长石 粘土等胶结物质有粘土质 硅质 铁质及碳酸盐质 颜色呈淡黄 淡红 淡棕色 紫红色等 质地一般疏松 但也有较坚硬的 粉页岩的硅率较高 一般大于3 0 可作为硅铝质原料 江 河 湖 泊由于流水速度分布不同 使挟带的泥沙规律地分级沉降的产物 其成分决定于河岸崩塌物和流域内地表流失土的成分 建造在靠江 湖的湿法水泥厂 可利用挖泥船在固定区域内进行采掘 做粘土质原料使用 一 品质要求 二 选择粘土质原料时应注意的问题1 SM IM值要适当 2 尽量不含碎石 卵石 粗砂含量应小于5 为了便于配料又不掺硅质校正原料 要求黏土质原料的硅率最好为2 7 3 1 铝率为1 5 3 0 此时黏土质原料中氧化硅含量应为55 72 黏土质原料的矿物颗粒比较细小 大部分颗粒为0 1 1um 如果黏土的硅率过高 大于3 5时 则可能是含粗砂粒 0 1mm 过多的砂质土 不易磨细 会严重恶化生料的易烧性 因此对黏土质原料中的粗粒石英含量 晶粒大小和形态要予以足够的重视 新型干法水泥生产对黏土的可塑性不作要求 但立窑和立波尔窑煅烧时的生料都要成球后入窑 成球质量对生产的影响非常显著 因此要求黏土质原料具有良好的可塑性 一 校正原料当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求时 必须根据所缺少的组分掺加相应的原料 这种以补充某些成分不足为主的原料称校正原料 一 铁质校正原料常用 低品位的铁矿石 炼铁厂尾矿及硫酸厂工业废渣硫铁渣等 目前有用铅矿渣或铜矿渣的 既是校正原料 又兼做矿化剂 FeO 表3 8 二 硅质校正原料常用 硅藻土 硅藻石 含SiO2多的河砂 砂岩 粉砂岩等 其中砂岩 河砂中结晶SiO2多 难磨难烧 尽量不用 风化砂岩易于粉磨 对煅烧影响小 三 铝质校正原料常用 炉渣 煤矸石 铝矾土等 四 校正原料的质量要求 兼作矿化剂 定义 在煅烧过程中 能加速熟料矿物的形成 本身不参加反应或只参加中间反应的物质 类型 矿化剂复合矿化剂作用 加速分解反应 加速固相反应 降低液相出现的温度 加速C3S的形成 含氟化合物 如 CaF2 萤石 硫化物 如 石膏氯化物 CaCl2其他 如 铜矿渣 磷矿渣 常用 石膏石膏的作用 缓凝提高水泥早强 改善水泥性能类型 天然石膏工业副产石膏掺量 3 6 最佳掺量由试验决定 多了会影响水泥安定性 石膏 CaSO4 2H2O硬石膏 CaSO4 低品位原料 指那些化学成分 杂质含量与物理性能等不符合一般水泥生产要求的原料 如 低品位石灰质原料工业废渣 主要指煤矸石 石煤 粉煤灰 炉渣等 石灰质原料低品位化 Si Al质原料岩矿化 Fe质原料废渣化 这些原料成分波动大 使用前先要取样分析 且取样要有代表性 使用时要适当调整一些工艺 低品位石灰质原料 CaO 48 或含较多杂质 其中白云石质岩不适宜生产硅酸盐水泥熟料 其余均可用 与CaO含量较高的石灰石搭配使用用硅质泥灰岩作粘土质原料和取代部分石灰质原料 玄武岩 是一种分布较广的火成岩 其颜色因异质矿物的含量而异 并由灰到黑 风化后表面呈红褐色 成分 类似粘土 但Fe2O3 R2O偏高 助熔氧化物含量较多 使用 代替粘土质原料使用注意事项 因其可塑性 易磨性差 使用时要强化粉磨 煤矸石 煤矿生产时的废渣 是采煤和选矿过程中分离出来的 属泥质岩 夹杂一些砂岩 化学成分 以SiO2 Al2O3为主 少量Fe2O3 CaO 少量热值 石煤 古生代和晚古生代菌藻类低等植物所形成的低炭煤 其组成性质及生成等与煤无本质差别 属可燃沉积岩 1 代替粘土配料 2 经煅烧处理后作混合材 3 作沸腾燃烧室燃料 其渣作水泥混合材 粉煤灰 是火力发电厂煤粉燃烧后所得的粉状灰烬 炉渣 煤在工业锅炉燃烧后排出的灰渣 成分 以SiO2 Al2O3为主利用 1 作混合材料 2 代替部分或全部粘土参与配料 作原料使用时应注意 1 加强均化 2 精确计量 3 注意可燃物对煅烧的影响 4 因其可塑性差 立窑生产时要搞好成球 珍珠岩 是一种以玻璃态存在的火成非晶类物质 属富含SiO2的酸性岩石 可用作粘土质原料配料 赤泥 是烧结法从矾土中提取氧化铝时所排出的赤色废渣 Al2O3和Fe2O3含量高 CaO含量低 赤泥浆含水大 可作湿法生产的粘土质原料 电石渣 是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含水约85 90 的废渣 主要成分是Ca OH 2 可替代部分石灰质原料 碳酸法制糖厂的糖滤泥 氯碱法制碱厂的碱渣 造纸厂的白泥 其主要成分都是CaCO3 均可做石灰质原料 固体燃料煤液体燃料重油气体燃料煤气煤正常煤低质煤灰分高热值低 煤的化学成分 工业分析水分W挥发分V固定碳C灰分A 可燃成分 多 煤的发热量低 多 易燃 火焰长 焦碳 多 发热量低 无烟煤 硬煤 白煤 炭化程度深挥发分含量小于10 质硬 金属光泽 含碳量高 着火温度高600 700 火焰短热值20934 29308KJ Kg立窑烟煤炭化程度较深挥发分含量15 40 质硬着火温度高400 500 火焰较长而烟多热值20934 31401KJ Kg回转窑褐煤炭化程度较浅挥发分含量较高40 60 褐色无光泽热值8374 18841KJ Kg性质不稳定易风化粉碎易自燃 烟煤热值越高越好挥发分高 着火快 火焰长挥发分22 32 灰分煤灰进入熟料灰分小于27 水分高燃烧速度慢 适量水分促进C和O的化合 发火后能提高辐射力1 0 1 5 细度粗 燃烧不充分 细 迅速完全 液体燃料重油渣油气体燃料煤气只适用于回转窑 石灰石矿山 石灰石矿山开采设备 破碎机 皮带机长距离输送石灰石 一 破碎 一 物料破碎的目的 便于运输 储存 烘干 配料 喂料 粉磨 二 常需破碎的物料 石灰石 块状粘土质原料 矿化剂 石膏 熟料等 三 破碎工艺 破碎 利用机械方法将大块物料变成小块物料的过程 大于2 5mm 破碎段 物料每经过一次破碎 称为一个破碎段破碎比 物料破碎前后的粒度之比 烘干 利用热能将物料中的水分汽化并排除的过程 烘干的目的 提高磨机粉磨效率 利于粉状物料的输送 储存和均化 常需要烘干的物料 粘土 煤 矿渣等 一 被烘干物料的水分要求 采用普通干法粉磨工艺时 二 烘干方法及设备 单独烘干烘干兼粉磨 回转烘干机最成熟 常用悬浮烘干机流态化烘干机立式烘干塔 烘干方法 烘干设备 工艺流程 顺流式 物料运动方向与热烟气流向一致逆流式 物料运动方向与热烟气流向相反 顺流式回转烘干机 逆流式回转烘干机 一 物料的输送 常用的输送设备 皮 胶 带输送机斗式提升机振动输送机刮板输送机溜管等 机械输送 气力输送 气力提升泵空气输送斜槽 储存的目的 平衡生产储存期 物料的储存量能满足工厂生产需要的天数 储存期过长 增加经营费用 过短则难以保证工厂生产连续均衡 原料 生料 熟料 表3 18常用物料的最低可用储存量及一般储存期 储存设施 露天堆场堆棚预均化堆场 均化库圆库联合储库储料仓 料仓 料斗 一 基本概念 一 物料的均化1 均化 通过采用一定的工艺措施 达到降低物料的化学成分波动振幅 使物料的化学成分均匀一致的过程 2 均化的意义 均化是保证熟料质量 产