水泥工艺与设备 第2章原燃料及配料

第二章原燃料及配料第一节水泥生产原料,一、主要原料石灰质原料（主要提供氧化钙），1.3t石灰质原料/t熟料，用量80以上粘土质原料（主要提供氧化硅和氧化铝，也提供部分氧化铁），0.30.4t粘土质原料/t熟料校正原料：硅质校正原料、铝质校正原料和铁质校正原料。,1.石灰质原料凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。常用的天然石灰质原料有石灰石、泥灰岩、白垩、贝壳等。工业废渣如电石渣、糖滤泥、碱渣、白泥等代替天然矿石在水泥工业中作为石灰质原料也得到了应用。,石灰石石灰石是由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩，是一种具有微晶或隐晶结构的致密岩石。主要矿物：方解石（CaCO3）有害矿物：白云石(MgCO3CaCO3)、石英（结晶SiO2）、燧石（结晶SiO2）,泥灰岩由碳酸钙和黏土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩，属石灰岩向黏土过渡的中间类型岩石，主要矿物是方解石。泥灰岩中CaO含量超过45%，称为高钙泥灰岩；若其CaO含量小于43.5%，称为低钙泥灰岩；氧化钙含量在43.5%45%之间，可直接用来烧制水泥熟料。泥灰岩是一种极好的水泥原料，因它含有的石灰岩和黏土混合均匀，易于煅烧，有利于提高窑的产量，降低燃料消耗。,白垩是海生生物外壳与贝壳堆积而成的，主要是由隐晶或无定形且疏松的碳酸钙所组成的石灰岩，其主要成分是碳酸钙。白垩易于粉磨和煅烧，是水泥厂的优质石灰质原料。中国河南省（如新乡地区）盛产白垩。,贝壳和珊瑚类其主要有贝壳、蛎壳和珊瑚石，含碳酸钙90左右，表面附有泥砂和盐类（MgCl2、NaCl、KCl）等对水泥生产有害的物质。韧性比较大，不容易磨细，需要煅烧后再磨碎。,质量要求使用最广泛的是石灰石，纯石灰石中的CaO最高含量为56，其品位由CaO含量来确定。石灰石的主要有害成分为MgO、R2O（Na2OK2O）和f-SiO2。质量要求,2黏土质原料类型天然黏土质原料有黏土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥。为保护耕地，不占农田，近年来多采用页岩、粉砂岩以及工业废弃物如粉煤灰、煤矸石等作为黏土质原料。,质量要求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2.73.1，铝率为1.53.0，此时黏土质原料中氧化硅含量应为5572。黏土质原料的矿物颗粒比较细小，大部分颗粒为0.11um。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。,3校正原料硅质校正原料：常用的有砂岩、河砂、粉砂等。一般要求氧化硅含量为7090；大于90时，石英粗粒含量过高，对粉磨和煅烧带来很大困难，一般不采用；河砂的石英结晶更为完整粗大，只有在无砂岩矿源时才采用。最好采用风化砂岩或粉砂岩，其氧化硅含量不低，且易于粉磨、煅烧。,铁质校正原料：常用的有硫酸渣（硫酸厂的工业废渣）、铜矿渣（工业废渣）、低品位的铁矿石。目前有的厂用铅矿渣或铜矿渣代替铁粉，不仅可用做校正原料，而且其中所含氧化亚铁（FeO）、氧化铜（CuO）等能降低烧成温度和液相粘度，可起矿化剂作用。,铝质校正原料：一般有粉煤灰、煤渣、煤矸石、铝矾土等。质量要求,第二节水泥生产燃料一、水泥厂用燃料煤1.热值热值高，可提高发热能力和煅烧温度；热值低，熟料单位热耗增加，窑产量降低。一般要求大于21000kg/kg。2.挥发分高着火快，火焰长；低不易着火，热力集中。一般要求2232%。无烟煤（Vdaf10%）,3.灰分高，热值低，降低窑发热能力和熟料产、质量。一般要求Aad27%。4.水分高，燃速慢、降低温度，起拱。一般入窑煤粉水分1.0。5.细度：取决于燃煤种类和质量。挥发分高，灰分低，细度细，易燃烧。一般80m815%；经验公式（略）,四、回转窑燃无烟煤技术我国煤炭资源分布很不均匀，在南方地区，烟煤资源很少，需从北方高价购买和长途运输。与烟煤比，元烟煤具有如下燃烧特性：1.着火温度和燃烬温度高。2.燃烧速度慢，燃烬时间长。3.细度要术高，且细度的变儿对燃烧性能的影响比烟煤更敏感。口转窑燃“无烟煤技术”煤粉制备系统、烧成系统、降低无烟煤粉的细度,第三节硅酸盐水泥熟料矿物组成,C3SC2SC3AC4AFf-CaO,f-MgO其它,第四节硅酸盐水泥熟料的率值,KHSM(n)AM(p)其它,第五节配料计算,一、熟料中煤灰掺入量GA熟料中煤灰掺入量，q单位熟料热耗，kJ/kg熟料Qnet,ar煤收到基低热值，kJ/kg煤Aar煤收到基灰分含量，S煤灰沉落率，P单位熟料煤耗，kg煤/kg熟料,二、配料计算（误差尝试法）1.列出各原料、煤灰分的化学组成和煤的工业分析资料2.计算煤灰掺入量3.选择熟料矿物组成4.将各原料化学组成换算为灼烧基（即乘以）,5.按熟料中要求的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO以误差尝试法求出各灼烧基原料的配合比6.将灼烧基原料的配合比换算为应用基原料配合比7.计算生料成分,递减试凑法例：某预分解窑采用三组分原料配料。熟料率值控制目标值为KH=0.890.01，n=2.10.1，p=1.30.1，熟料热耗为3350kJ/kg。已知原料、煤灰的化学成分和煤的工业分析资料、原料的水分如下表，试求各原料的配合比。,原料与煤灰的化学成分（%）,煤的工业分析数据,原料的水分（%）,解：1、将原料、煤灰的分析数据总和处理成100%，将100-的差值作为“其他”项列出，如下表,2、煤灰掺入量的计算：,3、根据率值计算熟料化学成分：设=97.5%,CaO=(97.5-4.50-5.85-21.74)%=65.41%4、递减试凑求配合比递减试凑法配料计算表,续上表,由上表看出，熟料中尚缺少0.14%的Al2O3,即Al2O3,略微偏低。但若再加粘土，则SiO2过高，所以不再递减试凑。其他一项余数也不大，说明值假定尚合适。据上表可求得煅烧100kg熟料所需各种原料用量为：干石灰石=1220.2=121.8kg干粘土=23-2.6=20.4kg干铁粉=5.8+0.3=6.1kg,各原料的配合比为：,5、校验熟料化学成分与率值根据所求得配合比，先计算生料成分，再换算熟料成分，如下表所示。,生料、熟料化学成分%,比较验算得出的KH、n、p与题意给定率值的目标值可知，熟料三率值均在要求的范围内，即认为配料计算的结果符合要求。,6、将干料配合比