水泥生产质量管理与控制研究.doc

I 摘 要 水泥生产质量管理与控制是保证水泥厂正常生产 稳定和提高水泥质量的关键 化验室是水泥企业进行质量管理的专门机构 是企业重要部门之一 它不仅对各种原 材料进行质量检验 还参与了水泥生产的过程控制并决定了水泥最后的出厂权 本次 设计将重点围绕其主要功能进行设计 本着 先进适用 生产可靠 节省投资 提高 效益 的原则 严格按照国家相关标准 并参考国内外企业先进化验室的设计 化验 工艺根据国家标准和水泥行业标准来确定 大量采用高精度自动控制检测仪器 以提 高检测效率与精度 并运用化验室综合管理系统对化验室进行管理 化验室整体设计 合理 功能齐全 兼具经济性和环保性 能充分满足企业的生产需求 关键词 水泥 化验室 设计 质量管理 II Abstract Cement production management and quality control is the key to ensure normal production and cement plants and improve the quality of the cement Laboratory is the specialized agencies to management the quality of cement enterprises It is one of the important enterprises It is not only testing the quality of the various raw materials it also involved in the cement production process control and final decision the right of the cement is whether qualified The design will focus on the primary function According to the principle of advanced reliable production save investment and improve efficiency Strictly in accordance with the relevant national standards and taking into account domestic and foreign enterprises advanced laboratory design Testing process is accordance with national standards and industry Standard of cement Use large number of high precision control testing equipment Improve the efficiency and accuracy of detection Use of laboratory integrated management system to manage the laboratory The design was reasonable with full functional both economic and environmental Can fully meet their production demand Key words Cement Laboratory Design Quality management III 目 录 摘要 I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1 1 前言 1 1 1 1 水泥工业现状 1 1 1 2 水泥企业化验室概述 1 1 2 设计依据 2 1 2 1 设计依据 2 1 2 2 指导思想 2 1 2 3 设计原则 2 1 3 环境条件 3 1 3 1 气象地址条件 3 1 3 2 地质 水文条件 3 1 3 3 其它资料 3 1 4 产品规格 3 1 5 设计范围 3 第 2 章 生料配方计算 4 2 1 原料组成 4 2 2 计算过程 4 第 3 章 实验室化验项目的检测方法 7 3 1 实验样品的采集 7 3 2 实验的基本要求 7 3 3 化学分析 8 3 4 物理性能检测 11 第 4 章 实验室工艺布置 14 4 1 平面布置原则 14 4 2 工艺布置 14 第 5 章 仪器设备选型 16 5 1 选择原则 16 5 2 物检仪器选择 16 5 3 化学分析仪器选择 18 第 6 章 水泥生产质量管理与控制 20 IV 6 1 质量控制点 控制项目 控制指标的确定 20 6 2 生产流程质量控制图表 20 6 3 全厂物料质量管理与控制 22 6 3 1 原材料质量控制 22 6 3 2 燃料质量控制 25 6 3 3 生料和熟料质量控制 25 6 3 4 水泥质量控制 28 第 7 章 化验室管理制度 30 7 1 化验室的职责 30 7 2 化验室的权限 30 7 3 化验室人员配备 30 7 4 质量管理制度 31 7 4 1 内容 31 7 4 2 试验仪器设备要求 31 7 4 3 主要仪器设备作业指导书 32 7 4 4 检验工作 32 7 4 5 质量保证体系 32 第 8 章 环境保护及控制措施 34 8 1 主要污染源及污染物 34 8 2 污染防治措施 34 8 2 1 粉尘的防治措施 34 8 2 2 废水处理与排放 34 8 2 3 噪声控制 34 第 9 章 技术经济 36 9 1 评价依据 原则及方法 36 9 2 劳动定员的编制 36 9 3 投资概算 36 结论 38 参考文献 39 致谢 40 1 第 1 章 绪 论 1 1 前言 1 1 1 水泥工业现状 水泥是及其重要的建筑材料 它是建筑工业三大基本材料之一 随着国民经济的 发展 水泥的应用越来越广 因此素有工业的粮食之称 21 世纪的主要建筑材料依然 是水泥和混凝土 对水泥的生产和研究仍然极为重要 自 1824 年水泥诞生并实际应用 以来 水泥工业历经多次变革 工艺和设备不断改进 品种和产量不断扩大 管理和 质量水平不断得到提高 当今世界水泥工业发展总体趋势是向新型干法水泥生产技术 方向发展 其特点是 水泥装备大型化 生产工艺节能化 操作管理自动化 环保措 施生态化 新型干法水泥生产技术提供了提高水泥设备的单机生产能力和功能的可能 性 而追求高效率 高性能 低成本促进了水泥生产装备大型化的过程 目前 5 000t d 以上的生产线已成主流 在建最大生产线规模为 12 000t d 现代辊式磨机 辊 压机和辊筒磨机三种新型挤压粉磨装置显示了巨大的节能潜力 在生料粉磨中采用带 磨外循环的辊式磨机已成为首选方案 在水泥粉磨工艺中采用料间挤压粉磨设备逐步 取代直到完全取代球磨机已经成为一种必然趋势 而与之配套的各种高效节能的新型 选粉机使生产效率提高 系统电耗进一步降低 采用 6 级旋风预热器系统和改进型分 解炉 新型多通道燃烧器及第三代篦式冷却机可实现高效冷却并高效热回收 熟料热 耗显著降低 在过去 20 年中 世界水泥生产线平均生产规模提高了 5 倍以上 水泥熟 料热耗可达到 2 800kJ kg 水泥综合电耗达到 85kW h t 由于计算机控制计算 通讯技 术和图形显示技术的飞速发展 像 DCS 这种分散控制 集中管理的集散型控制系统已 经在世界水泥行业中得到广泛应用 操作管理的自动化使操作控制方便 管理科学化 并具有无可比拟的优越性 通过运用信息技术开发各种工艺过程的专家系统 可以实 现大型化水泥企业远程诊断和操作 保证水泥生产稳定 产品质量良好 在环保方面 近 20 年来 国际水泥界不断完善以预分解技术为中心的新型干法水泥生产工艺 日益 重视以节能化 资源化 环境保护为中心 实现清洁生产和高效集约化生产 在保证 水泥产品功能的前提下 逐步降低天然资源和能源的消耗 减少环境污染和最大限度 地接收消纳工业废弃物和城市垃圾等 以达到与生态环境完全相容 和谐共处 1 1 1 2 水泥企业化验室概述 化验室是水泥企业下设的一个实验室 其主要功能是对水泥生产的各种原材料 2 水泥及熟料等进行化学分析及物理检验 以保证其符合生产要求 从进厂原料的成分 水分 粒度等分析 到生产过程中的生料 熟料分析 到出厂水泥的化学分析强度检 验 化验室的工作贯穿在水泥生产的整个过程 化验室在水泥生产过程中对质量控制 的预见性和防范性 调整生产过程中的偏差 指导生产及出厂水泥的质量监督 都起 着不可替代的重要作用 因此 不论多大规模的水泥厂 在建厂的同时都要建起符合 生产需要 在仪器设备及人员配置上合格的化验室 化验室的业务活动对水泥厂的原 燃料的供应 生产成本 产质量和综合经济效益都有着直接密切的关系 对原 燃料 及成品的品质检验是其基本的例行职能 是企业生产质量管理的专职机构 是组织企 业科研及技术创新活动的基础部门 根据化验室的任务和职能 综合起来有三个业务 部门 1 化学分析 对原 燃料及半成品和成品的化学分析 试剂配制 煤工业分析 等 2 物理检验 对成品的安定性 凝结时间 标准稠度 容重等常规项目的测定 对熟料及水泥强度等物理力学指标的检验 3 生产控制 对水泥细度 水分 三氧化 硫 游离氧化钙的测定 混合材掺入量的控制等 1 2 设计依据 1 2 1 设计依据 1 无机非金属材料工程专业下发的日产 2 000 吨硅酸盐水泥熟料工厂化验室初步 设计 毕业设计任务书 2 2008 年 1 月 齐齐哈尔大学本科生毕业设计 论文 工作手册 1 2 2 指导思想 1 为完善水泥企业的检验条件 提高检测水平 确保水泥产品质量 2 一切从实际出发 的指导思想 认真执行国家有关方针 政策和地区有关基 本建设的法规 3 总体设计原则是 先进适用 生产可靠 节省投资 提高效益 4 总结和借鉴国内外先进水泥生产企业在设计 建设和管理方面的经验 在本项 目的总体规划 设备选型和环境保护等方面充分体现出二十一世纪水泥工业的先进性 5 强化经济观念并贯穿在整个设计过程中 1 2 3 设计原则 1 从实际生产出发 坚持理论联系实际 实事求是 2 贯彻 构建社会主义和谐社会 的指导思想 认真执行国家有关方针 政策和 3 有关基本建设的法规 建造一个 环保 经济 发展 先进 的化验室 3 以生产需求和市场为导向 本着合理选择仪器 尽量选用适合生产要求和精度 高 操作容易的设备 注意劳动保护 工作安全 提高劳动效率 1 3 环境条件 1 3 1 气象地址条件 1 建厂地址 齐齐哈尔 2 气温 最高 22 6 最低 19 3 夏季气压 740 6Pa 1 3 2 地质 水文条件 1 最大积雪深度 15cm 2 最大冻土深度 225cm 3 地下水位高度 300cm 4 地形平坦 地质条件好 1 3 3 其它资料 1 水源 城市自来水 2 电源 东北电网 10 000 伏 1 4 产品规格 42 5 硅酸盐水泥 根据 GB 175 1999 硅酸盐水泥定义为 凡由硅酸盐水泥熟 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 称为硅酸盐 水泥 即国外通称的波特兰水泥 硅酸盐水泥分为两种类型 不掺混合材料的称 类 硅酸盐水泥 代号 P 在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量 5 的石灰石或粒 化高炉矿渣混合材料的称 型硅酸盐水泥 代号 P 1 5 设计范围 本课题设计重点包括 物料配方计算 化学分析和物理性能检测方案的选择与确 定 各种分析检测仪器的选型 化验室布置设计 生产过程质量管理与控制 化验室 4 管理制度的确定 环境保护 主要经济指标的汇总等 5 第 2 章 生料配方计算 2 1 原料组成 根据相关资料熟料率值选择 KH 0 88 SM 2 2 IM 1 2 熟料设计热耗 3 340kJ kg 由表 2 1 可知原料的各种化学成分 表 2 2 为煤的工业分析数据 表 2 1 原料与煤灰的化学成分 wt 名称烧矢量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他合计 石灰石 粘土 铁粉 煤灰 42 66 5 27 0 00 0 00 2 42 0 70 25 34 42 53 52 0 31 14 72 11 53 35 34 0 19 5 48 48 27 4 46 53 13 1 41 3 53 4 79 0 57 0 92 0 09 1 19 0 72 1 95 2 16 0 70 100 00 100 00 100 00 100 00 表 2 2 煤的工业分及热值 wt MadVadAadFcadQnet ad kJ kg 0 6022 4228 5649 0220 930 2 2 计算过程 1 煤灰掺入量以 100kg 熟料为准 Ga qAadS 100Qnet ad PAadS 100 2 1 式中 Ga 熟料中煤灰掺入量 Q 单位熟料热耗 kJ kg 熟料 Qnet ad 煤的热值 kJ kg Aad 煤的空气干燥基灰分含量 S 煤灰沉落率 P 煤耗 kg kJ 代入数据得 Ga 4 56 2 估算熟料成分 已知 KH 0 88 SM 2 2 IM 1 2 98 熟料化学成分计算如下 Fe2O3 2 8KH 1 IM 1 2 6IM 1 35 4 6 2 2 Al2O3 IM Fe2O3 5 52 2 3 SiO2 SM Al2O3 Fe2O3 22 26 2 4 6 CaO Fe2O3 SiO2 Al2O3 65 62 2 5 计算结果见表 3 3 表 3 3 化学成分计算结果 化学成分Fe2O3Al2O3SiO2CaO 百分含量 4 65 5322 2665 62 3 累加试凑计算 表 3 4 为累加试凑过程 表 3 4 累加试凑过程 以 100kg 熟料为基准 计算步骤 SiO2 Al2O3Fe2O3CaOMgO 其他合计备注 设计熟料成分 煤灰 4 56 石灰石 123 粘土 23 97 铁粉 5 9 累计熟料成 粘土 2 5 累计熟料成分 粘土 1 累计熟料成分 22 26 2 441 2 977 16 839 2 031 24 288 1 756 22 532 0 703 21 83 5 52 1 612 0 318 3 502 0 68 6 175 0 368 5 807 0 147 5 659 4 60 0 203 0 234 1 314 2 848 4 599 0 055 4 462 0 055 4 407 65 62 0 218 65 35 0 338 0 208 66 114 0 014 65 761 0 014 65 747 0 054 0 701 0 221 0 005 0 981 0 023 0 958 0 009 0 948 0 032 0 886 0 467 0 127 1 512 0 049 1 463 0 020 1 444 98 103 669 101 01 100 03 KH 0 799 SM 2 25 IM 1 34 KH 0 866 SM 2 19 IM 1 3 KH 0 89 SM 2 17 IM 1 28 热耗 100 3340 100 03 3305 6KJ kg 4 计算熟料料耗 由表 1 3 可得 配制 100kg 熟料所需的干原料如下 石灰石 123 100 03 100 122 96kg 粘土 23 97 3 5 100 03 100 22 35kg 铁粉 5 9 100 03 100 5 89kg 煤灰 4 56 100 03 100 4 56kg 5 计算生料配比 总的干生料 122 96 20 46 4 56 5 898 149 364kg 石灰石 122 96 149 364 100 82 32 煤灰 4 78 149 364 100 3 2 铁粉 5 9 149 364 100 3 59 粘土 20 27 149 364 100 13 57 6 计算熟料湿耗料 以 100kg 熟料为准 石灰石 123 96 1 1 125 21kg 石灰石水分 1 粘土 20 27 1 15 23 85kg 粘土水分 15 7 铁粉 4 47 1 0 3 4 48kg 铁分水分 0 3 煤灰 4 78 1 10 5 31kg 煤灰 分 10 7 湿生料配比 湿生料总的量 125 21 23 58 4 48 5 31 158 58kg 石灰石 125 21 158 58 100 78 96 煤灰 5 31 158 58 100 3 35 铁粉 4 48 158 58 100 2 83 粘土 23 85 158 58 100 15 04 8 石膏 水泥中用量 6 其中含水分 5 湿石膏量 6 1 5 6 36 9 混合材 水泥中用量 10 其中含水分 10 湿混合材的量 10 1 10 11 8 第 3 章 实验室化验项目的检测方法 3 1 实验样品的采集 1 原料堆场取样 已进厂的成批原材料 进厂后可在分批堆放的料堆上取样 在 料堆的周围 从地面起每隔 0 5m 左右 用铁铲画一横线 每隔 1 2 米画一竖线 间 隔选取横竖线的交叉点作为取样点 用铁铲将表面物刮去 深入 0 3 0 5 挖取 100 200g 矿样 2 破碎线上取样 在破碎机出口皮带上用宽 150mm 槽型长柄铁铲每 5min 截取一次 30min 合并为一个样品 现场缩分为 2kg 截取时 铁铲应紧贴传送皮带不得悬空 3 煤样的采取 根据煤堆的不同堆形 采取点均匀分布在顶 腰 底或顶 底部 上 底部距地面 0 5m 确定取样点后 先除去 0 1m 的表层煤然后挖 0 3m 深的煤 边 挖边采取煤样 每个样品的最小质量为 5kg 2 4 出磨生料 出磨水泥的取样 用取样器每隔一定时间取一个样品 然后混合 组成这一段时间间隔的平均样 5 水泥熟料的取样 水泥厂熟料样由人工取用 6 出厂水泥的取样 出厂水泥按编号每编号一次 3 2 实验的基本要求 依据水泥化学分析方法 GB T 176 1996 1 试验次数与要求 每项测定的试验次数规定为两次 用两次试验平均值表示测定结果 在进行化学 分析时 除另有说明外 必须同时做烧失量的测定 其它各项测定应同时进行空白试 验 并对所测结果加以校正 2 质量 体积 体积比 滴定度和结果的表示用 克 表示质量 精确至 0 000 1 g 滴定管体积用 毫升 表示 精确至 0 05ml 滴定度单位用毫克 毫升 mg ml 表 示 溶液的体积比以三次测定平均值表示 滴定度和体积比经修约后保留有效数字四位 各项分析结果均以百分数计 精确小数二位 3 允许差 所列允许差均为绝对偏差 用百分数表示 同一试验室的允许差是指 同一分析试 验室同一分析人员 或两个分析人员 采用本标准方法分析同一试样时 两次分析结 9 果应符合允许差规定 如超出允许范围 应在短时间内进行第三次测定 或第三者的测 定 测定结果与前两次或任一次分析结果之差值符合允许差规定时 则取其平均值 否则 应查找原因 重新按上述规定进行分析 不同试验室的允许差是指 两个试验室 采用本标准方法对同一试样各自进行分析时 所得分析结果的平均值之差应符合允许 差规定 如有争议应商定另一单位按本标准进行仲裁分析 以仲裁单位报出的结果为 准 与原分析结果北较 若两个分析结果之差值符合允许差规定 则认为原分析结果 无误 3 4 灼烧 将滤纸和沉淀放入预先已灼烧并恒量的坩埚中 烘干 在氧化性气氛中慢慢灰化 不使有火焰产生 灰化至无黑色炭颗粒后 放入马弗炉中 在规定的温度下灼烧 在 干燥器中冷却至室温 称量 5 恒量 经第一次灼烧 冷却 称量后 通过连续对每次 15min 的灼烧 然后冷却 称量 的方法来检查恒定质量 当连续两次称量之差小于 0 005g 时 即达到恒量 3 3 化学分析 依据水泥化学分析方法 GB T 176 1996 1 烧失量的测定 基准法 烧失量是指试料在一定温度下和一定灼烧时间内 所减少的质量在试料中所占的 质量百分数 当在高温下灼烧时 试样中的许多组分将发生一系列的化学变化 如有机物 硫 化物和某些低价化合物被氧化 碳酸盐 硫酸盐被分解 碱金属化合物被分解 附着 水 化合水 二氧化碳被排除等等 由此可见 烧失量实际上是灼烧后试样中各种化 学反应质量减轻或增加的代数和 方法是试样在 950 1 000 的马弗炉中灼烧 驱除水分和二氧化碳 同时将存在 的易氧化元素氧化 由硫化物的氧化引起的烧失量误差必须进行校正 而其他元素存 在引起的误差一般可忽略不计 2 不溶物的测定 基准法 不溶物是指在一定浓度的酸或碱溶液对水泥 或熟料 进行处理后得到的残渣 此 残渣并非是指某一化学成分 而是在规定条件下某些混合物 主要成分为硅 铁 铝 的总量 其结果随着测定的条件的改变而不同 对不溶物含量高的水泥试样的影响尤 为显著 10 不溶物的测定原理是 将试样先用盐酸处理 使可溶物质全部溶解 滤出不溶残 渣 为防止盐酸胶凝再用碳酸纳溶液处理 使之生成硅酸钠而溶解 然后以盐酸中和 过滤 所得到的残渣于高温炉下灼烧 称量 直至恒量 此剩余量物质占试料质量 的百分数即为试样中不溶物的质量百分数 3 二氧化硅的测定 基准法 二氧化硅是水泥及其主要原材料中的重要成分之一 是构成水泥熟料主要矿物硅 酸三钙和硅酸二钙的必要成分 二氧化硅含量的测定在水泥化学分析中占有重要位置 二氧化硅在水泥及其原材料中以硅酸盐形式存在 试样经碱溶融 酸处理后 二氧化硅 以硅酸形式存在 硅酸是极弱的酸 它既不能用酸碱滴定法测定 也不能用氧化还原 滴定法或 EDTA 配位滴定法测定 是一种比较难以测定的成分 在水泥及其原材料的化 学分析中 最早多采用使硅酸脱水的重量法 后来发展了容量法 在现代大型水泥厂 中采用 X 射线荧光分析法进行测定 对于含量 98 以上的高硅试样 如石英砂 标准砂 可用氢氟酸处理 使二氧化硅挥发除去 利用重量差减法 求得试样中二氧化硅的含 量 4 目前测定二氧化硅有三种方法 盐酸二次蒸干重量法 氯化铵凝聚重量法 氟硅 酸钾容量法 其中氟硅酸钾容量法测定二氧化硅 在水泥及其原材料的分析中得到广 泛的应用 已列入我国水泥化学分析方法的国家标准中作为代用法 近年来对此方法 进行了改进 使操作更加简便快捷 结果准确 并且成功地应用于水泥生料配料的质 量控制上 已列入水泥用铁质原料 硅质原料的化学分析方法行业标准中 其原理是硅酸根离子在有过量的氟离子和钾离子存在下的强酸溶液中 能与氟离 子作用 生成氟硅酸根离子 并进而与钾离子作用 生成氟硅酸钾沉淀 将氟硅酸钾 沉淀洗净至无残余酸后 使之在沸水中水解 生成相应氢氟酸 因而可以用氢氧化钠 标准溶液滴定 采用酚酞作指示剂 终点为粉红色 4 三氧化二铁的测定 基准法 由于 EDTA 与 Fe3 的配位能力很强 二者能在较强的酸度下 pH 1 生成稳定的配合 物 因此可在 pH1 8 2 0 温度为 60 70 的溶液中 以磺基水杨酸钠为指示剂 用 EDTA 标准滴定溶液滴定 5 三氧化二铝的测定 基准法 在进行水泥试样分析时 对数情况都是在同一份溶液中进行连续滴定铁 铝 由 于铁 铝的 EDTA 配合物的稳定常数相差较大 可借控制酸度的方法对二者进行分布滴 定 在滴定完铁的溶液中 加入对铝 钛合量过量的 EDTA 标准滴定溶液 加热至 70 80 调整溶液体积至 150ml 将溶液 pH 调整至 3 8 4 加入乙酸 乙酸纳缓冲溶 液 pH 4 3 在煮沸 1 2min 取下稍冷 以 pan 为指示剂 用硫酸铜标准滴定溶液滴 定至紫红色 11 6 氧化钙的测定 基准法 钙的配位滴定要在强碱性溶液中进行 在 pH 13 时 Ca2 与钙黄素 甲基百里香酚 蓝 酚酞 CMP 混合指示剂发生配位反应 生成有绿色荧光的 Ca2 CMP 配合物 在用 EDTA 标准溶液进行滴定时 Ca2 CMP 配合物中的 Ca2 被 EDTA 夺去 生成无色 稳定的 CaY2 配合物 绿色荧光消失 此时 指示剂游离出来 呈现出来本来的颜色 即达到 终点 7 氧化镁的测定 基准法 在 pH 值为 10 的溶液中 以三乙醇胺 酒石酸钾纳作掩蔽剂 用酸性铬黑 T 作指 示剂 EDTA 标准滴定溶液滴定钙镁总量 除去钙的量就可得出镁的含量 8 硫酸盐一三氧化硫的测定 基准法 由于在磨制水泥中 需加入一定量的石膏 加入量的多少主要反应在水泥中离子 的数量上 所以可采用 BaCl2作沉淀剂 用盐酸分解 控制溶液浓度在 0 2 0 4mol L 的条件下 用 BaCl2沉淀 SO42 离子生成 Ba SO4沉淀 此沉淀的溶解度很小 化学性质 非常稳定 灼烧后称量即可得出 SO42 的量 9 二氧化钦的测定 基准法 在酸性溶液中 TiO2 与二安替比林甲烷生成黄色配合物 于波长 420nm 处测定其吸 光度 用抗坏血酸消除三价铁离子的干扰 10 一氧化锰的测定 基准法 在硫酸介质中 用高碘酸钾将锰氧化成高锰酸 于波长 530nm 处测定溶液的吸光 度 用磷酸掩蔽三价铁离子的干扰 5 11 氧化钾和氧化钠的测定 基淮法 水泥经氢氟酸 硫酸蒸发处理除去硅 用热水浸取残渣 以氨水和碳酸氨分离铁 铝 钙 镁 滤液中的钾 纳用火焰光度计进行测定 12 硫化物的测定 基准法 在还原条件下 试样用盐酸分解 产生的硫化氢收集于氨性硫酸锌溶液中 然后 用碘量法测定 13 煤的工业分析 煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标 也是评价煤的基本依据 根据煤的工 业分析结果 可初步判断煤的性质 种类和各种煤的加工利用效果及其工业用途 煤 的工业分析方法严格依据 GB T 212 2001 来进行 水分的测定 根据水在煤中存在的状态 分为游离水和化合水 游离水是以物理吸附的方式存 在与煤中的 化合水是以化合方式同煤中的矿物质结合的水 也叫结晶水 结晶水需 要在 200 以上才能分解放出 煤的工业分析测定的水分是游离水 不包括结晶水 水 12 泥用煤只测定全水分 应用煤水分和分析煤样水分 全水分是指进厂煤的水分 应用 煤水分是指在生产过程中使用的煤的水分 分析煤样水分是进行煤工业分析时 所测 定的空气干燥基煤样的水分 灰分的测定 煤的灰分是指在规定条件下完全燃烧后 煤中矿物质在一定温度下 经分解 氧 化 化合等一系列反应后所剩下的残留物 挥发分的测定 煤的挥发分是指煤样在规定条件下隔绝空气加热 900 加热 7min 并进行水分校 正后的挥发物质产率 14 煤中全硫的测定 全硫是煤中无机硫和有机硫的总和 测定方法主要有三种 艾氏卡法 重量法 库仑滴定法和高温燃烧中和法 其中艾氏卡法是国标 GB T 214 1996 规定的全硫测定 仲裁法 艾氏卡法测定煤中全硫 是将煤样与艾氏卡试剂混合灼烧 煤中生成硫酸盐 然 后使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀根据硫酸钡的质量计算煤中全硫的含量 15 煤的发热量的测定 煤的发热量 热值 是正确评价动力用煤质量和厂矿企业计算煤耗的重要指标 煤 的发热量用热量计直接进行准确测定 一般用氧弹热量法 氧弹热量法原理是将一定量的试样放在氧弹热量计中 在充有过量氧气的弹筒内 燃烧 氧弹热量计的热容量通过在相近条件下燃烧一定量的基准量热物质苯甲酸来确 定 根据试样燃烧前后量热系统产生的温度升高 对点火热等附加热进行校正后即可 求得试样的弹筒发热量 6 16 煤灰的化学成分分析 煤灰的制备 可按煤工业分析中灰分产率的测定条件 将空气干燥煤样灼烧成灰 取出 冷却后用研钵研细 置于灰皿中 在 815 10 的条件下 灼烧至恒量 取出 放入磨口瓶中 存放在工作器中备用 灰分的化学分析成分中 除三氧化二铝含量比较高之外 其它成分的含量与黏土 相似 故可采用黏土的分析方法进行分析 3 4 物理性能检测 1 密度 容积密度的测定 密度测定 13 将水泥加入装有一定量液体介质的李氏比重瓶内 并使液体介质充分地湿润水泥 颗粒 根据阿基米德定律 水泥的体积等于它所排开的水的体积 从而可得出水泥单 位体积的质量 即密度 为使测定的水泥不产生水化反应 液体介质采用无水煤油 容积密度的测定 用水泥装满容积密度测定仪的升筒 由升筒中水泥质量即可得知该水泥的容积密 度 2 细度的测定 细度分生料细度和水泥细度和煤粉细度 其测定方法有负压筛析法 水筛法 手 工筛析法 负压筛析法是用负压筛析仪 通过负压源产生的恒定气流 在规定的筛析 时间内使实验筛内的水泥达到筛分 水筛法是讲实验筛放在水筛座上 用规定压力的 水流 在规定时间内使试验筛内的水泥达到筛分 手工筛析法是将实验筛方在接料盘 上 用手工按照规定的拍打速度和转动角度 对水泥进行筛析实验 其中负压筛析法整个筛析过程 水泥试样是在密封系统中完成的 无粉尘飞扬 不需要专门的房间 整个筛析过程 除样品和筛余称量外 其它无需人工操作 因此 这次设计选用负压筛析法 3 比表面积的测定 水泥比表面积的测定一般采用透气法 目前有 GB T 8074 1987 水泥比表面积 测定方法 勃氏法 和 GB T 207 1963 水泥比表面积测定方法 两种 其原理都是 根据一定量的空气通过具有一定空隙率和固定厚度的水泥层时 所受阻力不同而引起 流速的变化来测定水泥的比表面积 勃氏法由于其结构简单 操作方便 可能产生的 漏气的部位少 测定时间短 而且完全不损坏试样 所以现在水泥企业都用该法测定 水泥比表面积 在本设计中也采用勃氏法 勃氏法测试时先使试样形成空隙率一定的 粉体层 然后抽真空 使 U 形管压力计左边的液柱升到一定的高度 关闭活塞后 外 部空气通过粉体层使 U 形管压力剂右边的液柱下降 测出液柱下降一定高度所需时间 即可求出试样粉体的比表面积 7 4 标准稠度用水量 凝结时间 安定性的测定 水泥标准稠度用水量 凝结时间 安定性按照国家标准 GB T1346 2001 水泥标准 稠度用水量 凝结时间 安定性检测方法 进行检验 水泥标准稠度净浆对标准试样的沉入具有一定的阻力 通过实验不同含水量水泥 净浆的穿透性 以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量 凝结时间以试针沉入水 泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间表示 安定性的测试有雷氏法和试饼法 这里 采用简单的试饼法 他是通过观测水泥标准稠度净浆试饼的外形变化程度来确定其安 定性 5 水泥胶砂强度检验 14 水泥胶砂强度检验根据国标 GB T 17671 1999 采用 ISO 法 其过程是先用胶砂搅 拌机按规定流程搅拌好水泥胶砂 再制成标准试件 放到养护箱内 最后在抗折试验 机和抗压实验机上检测其强度 6 压蒸安定性的检测 压蒸安定性的检测方法根据国标 GB T 750 1992 其原理是水泥熟料中的 MgO 经高 温死烧后 大多数形成结构致密的方镁石 水化生成 Mg OH 2时 固相体积约增大 2 48 倍 使已经硬化的水泥石内产生很大的破坏应力 造成水泥石或混凝土体积安定 性不良 由于熟料中方镁石比游离氧化钙更难水化 用试饼 100 沸煮 3h 不能试熟料 中的 MgO 大量水化 而高温高压的条件能加速熟料中方镁石的水化 因此采用压蒸法 压蒸法是在温度大于 100 的饱和水蒸气条件下的处理工艺 为了使水泥中的方镁石在 短时间内水化 在饱和水蒸气条件下提高温度 用 215 7 和压力 2 0Mpa 使水泥中 的方镁石在较短水泥时间 3h 内绝大部分水化 然后根据试件的形变来判断水泥净浆 体积安定性 7 7 水泥水化热的测定 水泥水化热的测定按国标 GB T 12959 1991 采用溶解热法 该法是依据热化学的 盖斯定律 即化学反应的热效应只与体系的初态和终态有关而与反应的途径无关而提 出的 它是在热量计周围温度一定的条件下 用未水化的水泥与水化一定龄期的水泥 分别在一定浓度的标准酸中溶解 测得溶解热之差 即为该水泥在规定龄期内放出的 热 水泥熟料矿物的形成 主要通过固相反应来完成 在生料的物理性质 均化程度 煅烧温度和煅烧时间相同的前提下 固相反应的速度与生料的细度成正比 从理论上 讲 生料磨得越细对煅烧越有利 但在实际生产中 生料 磨得过细 会降低磨机产 量 增加电耗 研究表面 生料细度超过一定限度后对熟料质量的提高并不明显 因 此在实际生产中是结合熟料质量 磨机产量 电耗等方面进行综合比较来确定生料的 细度 15 第 4 章 实验室工艺布置 4 1 平面布置原则 1 充分满足工艺要求 实验室里包含有多种化验工艺 设计时要按照这些化验工艺的要求和实验室的功 能合理设计各个实验室的分布 2 布置紧凑合理 各个实验室的内部布置应整齐规范 但各个实验项目间应避免过于拥挤 还应注 意防火 通风 采光等要求 4 2 工艺布置 1 总平面布置 实验室拟建两层 一楼为物理检测 二楼为化学分析 建筑物设计为钢筋混凝土 框架结构 整体设计采用中间走廊方式 走廊两边都设有实验室 它的优点是把化验 室组合得更加紧凑 8 与单面走廊相比 同样宽的走廊可用于更多的建筑物中 提供 更多的使用面积 根据实际需要 有大型 高温等特殊仪器的使用水泥基实验台 化 验分析等用标准实验台 水泥基实验台靠墙建造 除天平室铺设地板砖外其余实验室 均采用水磨石地面 分析实验室做瓷砖墙裙 1 8 米高 2 小磨房布置 为避开小磨房产生的噪声 振动和粉尘的干扰 一般都把小磨房放在化验室之外 单独建造一个平房 放在室外 使用不便 占地多 投资多 不是一个好办法 这些 措施包括 将小磨房布置在首层的端部 用材料将其与其它房间隔开 并在小磨房周 围安排一些附属房间 磨机间的门采用隔音材料制造 磨机近旁安装吸声体 隔声罩 小磨基础与地面分隔开 填以细砂 磨机与基础相接处加设橡胶垫 设吸尘排尘装置 这些措施能使小磨造成的声 振 尘等环境危害减轻 不致影响其它项目的实验 小 磨房布置在化验室建筑内 占地少 联系方便 节省投资 9 3 养护室的布置 水泥物理性能试验 从标准稠度用水量 凝结时间的测定以及胶砂强度的成型和 养护对环境温 湿度要求都非常严格 水泥试验室的温 湿度控制是目前很多试验室 感到比较头痛的一件事 尤其是对养护室水温和养护箱内温湿度的控制 标准要求应 16 达到 20 1 要达到以上规定 就需要试验室根据自身的条件进行合理的保温装修 空间调整 以及改进控温系统 这种环境条件要依靠加热器 加湿器和空调等技术设 备用电能来实现 由于有了高效能的调温调湿设备 不少化验室又把成型室 养护室 布置在地上 从资料统计的 l8 个化验室看 45 在地上 而 55 仍在地下 但从近年 的趋势看 布置在地上已越来越被人们所接受 10 置于地下占地少 经常维持温湿费 用低 但一次性投资大 使用 排水不便 置于地上投资少 维持温湿费用高些 使 用方便 本养护室设计在一楼 在地面铺设了花岗石地板 墙面增加了保温层和贴了 瓷砖 屋顶增加了天花板以降低室内空间 并采用自动温湿度控制记录系统 对养护 室温度 湿度进行监控调节 11 4 配液室布置 配液室的主要功能是为各种分析实验配制标准滴定溶液 在这里设计了一个大的 总配液室 内设滴定台 工作台 通风柜 并配有充足供应蒸馏水 脱盐水的设备 另外也配有药品柜 药品也存放在配液室里 以便取液之用 缩短配液时间 实验台 布置在靠窗的位置 而通风柜则布置在室内气流的死角 这样既能避免通风柜操作口 处的风速被干扰 又能有利于室内换气 使死角不死 17 第 5 章 仪器设备选型 5 1 选择原则 合理地选择 准确地配备化验室的分析设备仪器 以满足生产需要为前提 考虑 必要的发展余地 防止过高过量配置 5 2 物检仪器选择 按照所选工艺要求和国家的相关标准规定 选用的仪器如表 5 1 表 5 1 化验室物理检测仪器 序号 设 备 名 称 型 号 规 格 单位 数量 一 小磨房部分 1 统一试验小磨 SM 500 台 1 2 颚式破碎机 PE 60 100 台 1 3 盘式研磨机 175 台 1 4 密封式制样粉碎机 I 型 台 1 5 数显顶击式标准振筛机 ZBSX 92 台 1 6 台秤 10Kg 台 1 7 样盘 500 500 60mm 只 5 8 样盘 1 100 610 100mm 只 5 二 物理检验部分 9 全自动压力试验机 NYL 300D 台 1 10 电动抗折试验机 DKZ 5000 台 1 全自动水泥抗折机 DY 208 单抗折 台 1 11 水泥胶砂搅拌机 JJ 5 台 1 12 水泥胶砂振实台 ZS 15 台 1 13 水泥净浆搅拌机 NJ 160A 台 1 14 水泥恒温恒湿标准养护箱 HBY 60B 台 1 15 智能恒温恒湿标准养护箱 HBY 40Z 台 1 16 水泥胶砂流动度测定仪 NLD 3 台 1 17 雷氏夹测定仪 LD 50 台 1 18 水泥胶砂试模 40 40 160mm 付 60 19 标准稠度及凝结时间测定仪 新标准 台 1 20 雷氏沸煮箱 FZ 31A 台 1 21 勃氏透气比表面积仪 DBT 127 台 1 22 电子天平 MP4000 4 000g 1g 台 1 23 电热鼓风干燥箱 101 2 S 台 1 18 续表 5 1 序号设备名称型号规格单位数量 24 12 5 80mm 水筛 孔径 0 08mm 只 2 25 水筛座 喷头 只 各 1 26 水泥快速养护箱 SY 84 台 1 29 李氏比重瓶 250ml 只 4 30 普通温度计 100 支 4 31 不锈钢直尺 300mm 把 2 32 游标卡尺 0 300mm 把 1 33 温湿度计 272A 只 2 34 时钟 只 3 35 漂浮温度计 支 7 36 SO3测定仪 S 2004 台 1 37 烟气测试仪 YQ 2 台 1 38 磅秤 100Kg 台 1 39 托盘扭力天平 TN 100B 台 2 40 电子天平 JA2003 200g 1mg 台 1 41 凝结时间稠度量水器 玻璃 225ml 只 2 42 水泥刮平尺 把 2 43 维卡仪圆模 只 10 44 留样桶 带盖 200 250mm 只 20 45 玻璃片 托试块 300 200 4 块 100 46 150 50mm 水泥标准筛 0 08mm 只 10 47 200 水泥标准筛 0 08mm 只 10 48 200 80mm 0 08 0 56 0 2 0 9mm 只 各 4 49 200 标准系列筛 含底 盖 套 1 50 石子筛 300 套 1 51 白搪瓷盘 500 360 4 mm 只 6 52 铲子 采样用 把 6 53 干燥物料水分用盒 150 150 50 mm 只 15 54 存放试样用盒 500 500 60 mm 只 20 55 取样桶 200 300mm 只 15 56 存放料盒 300 120 50 mm 只 6 57 破碎物料试样盘 100 100 20 mm 只 6 58 水泥试块养护槽 只 4 59 取样铲 把 5 60 包装水泥取样管 只 3 61 试样小勺 把 6 62 塑料量杯 500ml 只 4 74 普通温度计 100 支 10 75 水银温度计 150 200 360 支 各 4 19 续表 5 1 序号设备名称型号规格单位数量 76 室内温度计 只 10 77 医用剪刀 把 2 78 石英钟 只 3 5 3 化学分析仪器选择 根据所选检测方案的具体需求 列出了化验室化验仪器清单 见表 表 5 2 化验室化验仪器 序号设 备 名 称型号规格单位数量 1 箱式电阻炉SX2 4 10台 1 2 箱式电阻炉SX2 5 12台 1 3 小电炉1 000W台 5 4 电热鼓风干燥箱101 2 S台 2 5 电热恒温水浴锅双列六孔台 1 6 磁力加热搅拌器79 1台 2 7 火焰光度计6410A套 1 8 fCaO 快速测定仪 FC 2004台 1 9 钙铁煤分析仪 DM1010 型台 1 10 电热蒸馏水器 10 升 时台 2 11 酸度计PHS 3C台 1 12 电子天平 FA2004200g 0 1mg台 2 13 离子交换纯水器 70 型台 2 14 托盘扭力天平TN 100B台 2 15 通风柜TF 15台 2 16 中央实验台SYT 3015套 1 17 酒精灯250ml只 2 18 酒精喷灯座式只 2 19 玛瑙研钵 110mm 70mm只各 2 20 瓷研钵 130mm 100mm只各 2 21 铂蒸发皿60ml只 1 22 瓷蒸发皿 150mm 100mm 75mm只各 10 23 铂坩锅 连盖 30ml只 4 24 银坩锅 连盖 30ml只 5 25 镍坩锅 连盖 30ml只 5 26 瓷坩锅 连盖 20ml 15ml只各 10 27 坩锅钳 嘴端镶铂 610mm 250mm把各 1 28 长柄坩锅钳610mm把 4 29 短柄坩锅钳250mm把 6 20 续表 5 2 序号设备名称型号规格单位数量 31 烧杯800ml只 8 100 150 600ml只各 30 250 300 400 500ml只各 20 32 三角烧瓶250 500ml只各 10 33 洗瓶 磨砂盖 250 500 1 000ml只各 10 34 小口试剂瓶 磨砂塞 250 500 1 000 2 500ml 只各 10 35 蒸馏水瓶 下具活塞 10 000 20 000ml只各 10 36 棕色小口试剂瓶 磨砂塞 250 1 000 2 500m只各 6 37 大口试剂瓶 磨砂塞 60ml只 150 125 500ml只各 30 38 标本瓶 60 120 75 150mm只各 20 39 称量瓶 磨砂塞 40 25mm 只 20 40 容量瓶 具玻塞 100 250 500 1 000ml只各 15 41 滴瓶 30ml 只 15 21 第 6 章 水泥生产质量管理与控制 水泥生产质量管理与控制是保证水泥厂正常生产 稳定和提高水泥质量的关键 化验室是水泥企业进行质量管理的专门机构 化验室要建立完善的规章制度 对生产 过程进行组织和全方位的监督 正确地指导生产 确保水泥质量 水泥是生产流水线 式的多工序连续生产过程 各工序之间关系密切 每道工序质量都与最终的产品质量 有关 在生产中 原料 燃料的成分与生产状况又是不断地变化的 如果前一道工序 控制不严 就会给后一工序的生产带来影响 为此 在水泥的生产中 要根据工艺流 程经常地 系统地及时第对生产全部工序 包括从原料 燃料 混合材料 生料 熟 料直至成品水泥进行全过程的质量管理与控制 只有把质量管理与控制工作做到水泥 生产的全过程中 才能保证出厂水泥的质量符合国家标准规定的品质指标 12 水泥生产质量管理与控制主要做三方面的工作 一是水泥企业要有完善的质量管 理机构对生产进行全面监督 二是保证窑磨在控制范围内的正常运转 三是管理和控 制好原料 燃料 混合材料 生料 熟料及水泥的质量 保证水泥生产按要求进行 保证出厂水泥质量的优质和稳定 实现优质高产 低消耗 6 1 质量控制点 控制项目 控制指标的确定 从矿山到水泥出厂的过程中 影响质量的主要环节都应该确定为质量控制点 控 制点的确定 要做到能及时 准确的反映生产的真实质量情况 并能够体现 事先控 制 把关堵口 的原则 控制项目和