水泥工艺与技术

四川峨胜水泥集团泥股份有限公司 水泥工艺和技术培训 任友平 目录 第一章绪论第二章水泥的各种原料组分第三章水泥的质量指标第四章新型水泥粉磨系统 第一章绪论 一 胶凝材料的定义和分类定义在物理 化学的作用下 能从浆体变成坚硬的石状体 并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质 统称为胶凝材料 分为无机和有机两大类 1 沥青和各种树脂属有机胶凝材料 2 无机胶凝材料按照其硬化条件 又可分为水硬性和非水硬性两类 二 胶凝材料发展简史粘土 稻草 远古时代 逐层捣固法成墙 古希腊的墓碑建筑和巨石建筑 不耐水 强度很低 石灰 石膏时期 公元前2000 3000年 埃及 希腊 罗马 中国开始煅烧石灰 石膏以调制砂浆 埃及的金字塔 石膏胶泥 中国万里长城 石灰胶凝材料 石灰 火山灰时期 公元初期古罗马人在石灰中掺入火山灰得到强度高且耐水的胶凝材料 1756年 水硬性石灰 1796年 罗马水泥 人工硅酸盐水泥 1824年10月21日 英国泥瓦工阿斯普丁取得生产波特兰水泥的专利权 特种水泥的发展 三 水泥的定义和分类1 定义凡细磨材料 加入适量水后可成塑性浆体 既能在空气中硬化又能在水中硬化 并能将砂 石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料 通称为水泥 2 分类按用途和性能可分为 通用水泥 专用水泥和特性水泥三大类 第二章水泥的各种原料组分 熟料石膏矿渣石灰石粉煤灰 水泥的各种原料组分 熟料熟料是组成水泥颗粒的最主要成分 由C3S C2S C3A C4AF四种矿物组成 其中影响水泥强度的最主要矿物是C3S 熟料中随着C3S含量的增加 早期强度提高 熟料组成中含量在60 以上 C2S是熟料中的次要矿物 它会对水泥的长期强度起到重要作用 尤其是一年之后的长期强度 C3A可以调节水泥的性能 水化热高 水化速度快 因此含量不能太多 一般不能超过8 C4AF水化热比C3A低 提高耐磨性 其中随着熟料中硅率 C2S的提高熟料的易磨性降低 随Al2O3 C3S KH 含量的增加易磨性提高 石膏 石膏是仅次于熟料的主要原料 石膏可以调节水泥的凝结时间 保证水泥在适当的时间凝结 保证合理的施工性 改善水泥的水化产物 调节水泥性能 矿渣 具有水泥的水硬性 常用的混合材 可以改善水泥的性能 调节矿渣的含量 可以调节水泥的标号 改进水泥的性能 增加或降低台时产量 由于矿渣中含有一定量的C2S 因此矿渣的活性大 如果加入合适量的矿渣并粉磨到一定程度时 相应会增加水泥28天的强度 但这时也会相应降低水泥磨的台时产量 使用化学成分和水淬质量较好的矿渣 增大掺加量 降低生产成本 石灰石 石灰石属于瘠性混合材 掺加量太多会大大的降低水泥强度 一定量的掺加会增加台时产量 并且在掺加后石灰石中的CaO和水反应后会增加OH 粒子的浓度 增加水泥熟料中C3S的水化速度 提高早期强度 粉煤灰 粉煤灰也属于活性混合材 其由结晶体 玻璃体以及少量未燃炭组成 粉煤灰的活性主要来自铁玻璃体 其含量越高活性越好 结晶体不具有活性 粉煤灰的粒度对活性影响也很大 细小的密实球形玻璃体含量越高活性越高 需水量也低 不规则的多孔玻璃体含量多 需水量增加 活性下降 未燃炭含量多需水量大 活性差 粉煤灰掺量少时 会起到助磨剂的作用增加台时产量 大量的掺加粉煤灰会显著降低水泥的强度 第三章水泥的质量指标一 名词解释 比表面积 单位质量的物料所具有的表面积 单位是平方米每千克 通常用透气法比表面积测定法测定水泥的比表面积 细度 粉状物料的粗细程度 通常以标准筛的筛余 质量分数 或比表面积或粒度分布表示 我厂目前用0 08mm水筛测定 我厂检测出磨水泥质量主要用比表面积和细度两个指标检测 二 出厂成品水泥控制指标 1 比表面积 32 5 360 42 5 360 52 5 380 2 细度 80um筛余K 2 03 抗压强度 1 32 5 3d 17Mmp 28d 38Mmp 2 42 5 3d 24Mmp 28d 48Mmp 3 52 5 3d 28Mmp 28d 57 5Mmp 第四章 新型粉磨系统 一 前言二 我们使用的水泥粉磨系统三 辊压机联合挤压粉磨系统四 系统工艺流程及主要的组成设备五 水泥储存与发运六 水泥工业在国民经济中的地位和作用 前言 水泥粉磨的发展 A 19世纪后期 出现工业应用的连续粉磨技术 B 20世纪初期 开始建造大型球磨机 研磨体为卵石或少量钢球 C 现今 球磨机的尺寸迅速扩大 应用钢球或钢段作研磨介质 多仓球磨机的建造和圈流粉磨分级装置被引入 D 20世纪后期 辊压机粉磨技术在水泥行业中的普遍推广 二 我们使用的水泥粉磨系统 A MB42145球磨机 OsepaN2500选粉机圈流系统 B HFCG140 65辊压机 M38130球磨机联合粉磨开流系统 C HFCG160 120辊压机 M42130球磨机 OsepaN3500选粉机联合粉磨圈流系统 开路系统 闭路系统 开路系统和闭路系统 三 辊压机联合挤压粉磨系统 联合粉磨系统亦称组合粉磨 二次挤压粉磨 二段粉磨系统等 该系统根据辊压机与钢球的工作特性 使他们能够做到重点分工 分别承担粗碎及粉磨作业 同其他粉磨系统的不同之处是在系统中装设了打散分级设备 将挤压后大于3mm的粗粉分级后再送回辊压机挤压 而小于3mm的细颗粒 则送入球磨机磨至成品 四 系统工艺流程及主要的组成设备 工艺流程 熟料经大熟料库底24个点多点混搭放料后 进入小熟料库 水泥各原料组分经配料站配料后 由配料提升机提升进入辊压机称重仓 被辊压机挤压后的物料经料饼提升机提升进入V型选粉机打散 分级 细颗粒进入磨机 粗颗粒返回称重仓重新挤压 细颗粒物料经磨机研磨后 进入O SePa选粉机选粉 成品被收尘器收集入库 不合格品重新入磨研磨 4 1工艺流程简图 4 2主要组成设备 A HFCG160 120辊压机B M42130球磨机C OsepaN3500选粉机D V4000型选粉机 辊压机结构组成 轴系 固定轴系 活动轴系 主机架 上 下横梁 左 右立柱 进料装置 调节插板 侧挡板及顶紧装置 传动系统 电机 万向节 减速机 缩套联轴器 液压系统 电机 油泵 集成块 液压元气件 润滑系统 加油泵 润滑泵 辊罩 顶盖罩及两侧面罩 检测系统 温度 辊缝 压力等参数的检测 液压系统 固定轴系 润滑系统 主机架 活动轴系 主电机 减速机 冷却器 万向联轴器 扭矩支撑 缩套联轴器 安全防护罩 气动棒闸 进料装置 辊压机的工作原理 两台电动机通过减速机带动两只磨辊相向转动 管道及料仓里的物料在重力及辊子与物料之间的摩擦力的作用下被拉入辊隙中间 液压系统通过油缸 轴承座 轴承向辊子间的物料施加压力 使物料得以粉碎 被粉碎过的物料 料饼 经输送设备送入打散分级设备 经打散分级后 小于一定粒径的物料被送入后续粉磨系统继续粉磨 成品也可直接拉走 粗颗粒返回辊压机重新挤压 辊压机最适应的物料当属脆性物料 该设备应用高压料层粉碎能耗低的原理 采用单颗粒粉碎群体化的工作方式 脆性物料经过高压挤压 可以使物料的粒度迅速减小 小于0 08mm的细粉含量达到20 30 小于2mm的物料达到70 以上 并且在所有经过挤压的物料中存在大量裂纹 使物料在下一道粉磨工序中所需能耗大幅度降低 由于辊压机磨辊对物料实施粉碎时采用完全正压力 同时 辊面的菱形花纹能够有效地抑制物料在辊面的滑动 因而物料与磨辊间无产生剪切效果并加剧磨损的相对滑动 必须指出的是 物料在获得同样粉碎效果的前提下 压应变所需能耗仅为剪应变能耗的五分之一 所以 这样的粉碎方式不仅使辊面磨损减少 而且能耗低 因而可以说 这种粉碎原理具有高效 节能 低耗的特点 M42130球磨机一 主要参数 4 2 13m磨 额定装载量240t 一仓52t 二仓188t 一仓有效长度3097 5mm 二仓有效长度9290 5mm 一仓有效内径4042mm 二仓有效内径4 065mm 磨机主电机 型号YRKK1000 8 电机功率3550KW 额定电流243A 正常运行电流185 200A 该磨为两仓磨 一仓与二仓之间采用的是高效筛分隔仓板 一仓研磨体 25 32t 30 20t 的高铬钢球 二仓研磨体为 10 133t 12 55t 的高铬钢段 球磨机运行示意图 锻弹 二 O SePa选粉机的主要结构该选粉机为改进高效涡流选粉机 主要由传动装置 回转体 出风口 壳体 承力支架 支架部分 润滑部分和电器控制部分组成 1 传动装置2 回转部分3 出风口部4 壳体部分5 承力支架部分6 支架部分7 润滑系统 O SePa选粉机 N3500 一 主要参数 电机功率160K 额定电流280A正常运行电流75 100A每分钟通过空气量为3500立方米 台时产量150t 210t 最大喂料量630t h 选粉效率 选粉机选出成品量占选粉机进料量的百分比 计算公式为 100 成品细度 回粉细度 出磨细度 选粉效率 100 100 出磨细度 回粉细度 成品细度 三 O SePa选粉机的工作原理粉磨后的物料通过提升机送入空气斜槽 再由选粉机进料口喂入 通过旋转的撒料盘均匀的撒向四周 并因挡料板的阻挡作用 物料以分散状态下落到导向叶片和转子之间的选粉区内 整个选粉室内为负压状态 一 二次风处的空气会自然被吸入选粉室内 通过辊压机挤压后的物料进入V型打散分级机再由循环风机抽出 经旋风筒出风管排出由一次风口进出选粉室 因一 二次风在导风叶片导流作用以及回旋转的转子叶片和水平分料板的作用 续空气和物料在选粉区内形成稳定的水平涡流 在气体作用力和离心力的作用下 在涡流中旋转的细小轻微的颗粒随气流被吸入转子内部 经出风口由收尘器收集为成品 粗重颗粒则自由下落 在稳定的水平涡流中被再次进行分选 这样经过多次分选后 超过规格的粗颗粒最终被收集到下料锥体排出 通过锁风阀经输送设备进入磨机再次进行粉磨 需要注意的是 选粉机顶部的四个下料口 一定要保持均匀下料 若任何一个下料口堵塞或下料不畅都将直接影响选粉效率 影响整个系统的产量 运动惯性较小的细颗粒及粉状物料在通过打散分级区时在分选风气流的的下改变运动状态 随分选风从出风管道的出风口被带出进入旋风收尘器 再次被分选 较粗的物料在旋风筒内沉降 进入磨机粉磨 较细的粉磨随出风中排出进入O sepa选粉机一次风口 再一次被分选 运动惯性较大的粗颗粒粒物料则以接近自由沉降的状态 通过分级区从下料口排出 同配料系统输送的新鲜物料一起返回位于辊压机上方的稳流称重仓入辊压机重新挤压 从而构成与辊压机圈流操作的独立回路 实现大量粉磨动向磨外转移 由高效率的辊压机承担更多的粉磨功能的工艺思路 V型打散分级机 V4000 1 设备主要结构V型打散分级的主要结构大至由五个部份组成 出风管道 进风管道 中部筒体 下部筒体 外部支撑座 2 V选工作原理V型打散分级机对物料的打散采用连续重力粉碎方式 经辊压机挤压呈密实饼状的物料由进料口进入 依次撞击在中部筒体内腔连续交错布置的打散隔板被粉碎 V型打散分级机对物料的打散和分级是在同一区域内同时进行的 其分级方式采用惯性原理和空气动力学原理 分选风气流由进风口进入中部筒体内腔打散分级区分选物料 被辊压机挤压成密实饼状的物料 再持续依次撞击连续布置的打散隔板被粉碎的同时 分选风气流进入中部筒体形成分级风力场 对被粉碎的物料进行粗细分级 物料在连续撞击打散隔板被充分粉碎后形成松散的料幕 在中部筒体的内腔即打散分级区持续沉降 续 一 水泥储存与均化 一 储存的作用 1 确保生产平衡 2 改善水泥质量 f CaO消解3 满足生产多品种 多标号水泥 4 利于均化 便于质量控制 二 水泥均化 目的 保证出厂水泥合格 性能及富余强度 过程 储存的同时在圆库内完成 多库调配方式 机械倒库空气搅拌 1 包装 二 水泥发运方式袋装散装 2 散装 运输工具有 火车汽车船舶 其他辅机设备主要参数1 系统风机 Y4 7322D流量250000m3 h全压5500Pa风机电机 YKK500 6电机功率560KW额定电流39 98A正常运行电流32 35A2 循环风机 Y4 73 15 20F流量230000m3 h全压4000Pa风机电机 YKK500 6电机功率450KW额定电流31 8A正常运行电流17 22A3 主收尘器 LPM2 13D处理风量230000m3 h阻力1600Pa过滤面积 4050 4 磨机收尘器 PPCS96 8处理风量50000m3 h过滤面积 836 阻力小于1700Pa5 收尘风机 6 48NO 11 4D风量55000m3 h电机功率90KW额定电流164A正常运行电流80 85A 6 料饼提升机 双传动 NSE800型号Y315M 4提升能力1000m3 h电机功率2 132KW额定电流240A正常运行电流110 150A7 配料提升机 N 200提升能力 180m3 h型号Y225M 6电机功率30KW额定电流59 5A正常运行电流32 37A8 出磨提升机 NSE600提升能力 560m3 h型号Y315S 4 电机功率110KW额定电流201A正常运行电流80 90A9 入库提升机 NE200提升能力 180m3 h电机功率55KW