无机非金属材料工艺学-水泥工艺【2】

2.3干燥、脱水方法：重力脱水(水和材料密度不同)用机械方法脱水加热，(a )、(b )、(c )、(1)材料的水分性质，2.3.1干燥的物理过程，干燥(干燥):用加热除去材料中一部分物理水分的过程的方法完成. (2)材料干燥过程，2.3.1干燥设备和工艺，(1)用于旋转干燥机、倾斜式滚筒、用途：连续干燥砂、渣、粘土等粉状、颗粒状或小块材料。 (1)顺流式旋转干燥机、干燥机内的气流向与材料相同的方向运动。 特点：干燥速度大，结束温度低，但干燥速度不均匀。 应用：初水分高，能强力脱水的材料，如粘土渣、煤等材料。 以：顺流式旋转干燥机的流程图、混合室、(2)逆流式旋转干燥机、干燥机内的气流与资料的逆运动为例进行说明。 特点：干燥速度均匀、热效率高的应用：适用于最终水分要求低、不能强脱水的材料，如砂、石灰石等。逆流式旋转干燥机的流程图，1、以湿式给料器为例进行说明2 .馀热锅炉及集尘装置3 .回转窑4 .燃烧室5 .燃烧器6、燃料7 .冷却器8 .空气9、干燥箱、混合室、(2)流动化干燥机， 工作原理：使热风通过带格子孔的栈板上铺设的材料层，当气流速度大于临界速度时，材料呈流化床状态，在气固之间进行激烈的热交换。 应用：用于连续干燥砂、粘土、矿渣等小块或颗粒状材料。 单层流化干燥机、双层流化干燥机、多层流化干燥机，特征：1)能够以非常低的气速获得均匀的流动，能量消耗，大幅度降低粒子间的磨损和粉尘的夹杂；2 )材料的滞留时间分布均匀，几乎被认为是“柱塞式流动”，滞留时间容易调节，干燥非常均匀，质量优良(3)悬浮干燥机，工作原理：来自燃烧室的高温烟，在切线方向进入干燥筒，湿的资料从干燥筒的上端进入干燥筒后，在切线方向的气流和自重的作用下向下方螺旋状运动，资料被干燥。 应用：用于干燥粉状及小粒状材料。特征：优点：1)干燥效率高，每单位容积蒸发强度达100-300 kg/MH；2 )设备结构比旋转式干燥机简单，设备质量轻。 缺点：1)悬浮式干燥机的使用是有限的。 只干燥粒状材料，不适合干燥30mm以上的大材料。 也不适合干燥粉末或粘性材料。 2 )悬浮式干燥机和旋转部件磨损快； 发尘严重，消费动力大。 存在操作和维护费用大等缺点。 2.4在粉磨、外力作用下，通过冲击、挤压、研磨等克服物体变形时的应力和质点之间的凝聚力，使块状材料微粉化的过程。 2.4.1粉磨工艺、水泥厂粉磨作业为生料、水泥和煤粉。 1 .基本概念、开放式粉磨系统、闭合式粉磨系统、系统级数、粉磨材料在一个研磨中制成产品称为一次系统。 粉研材料前后通过两个研制产品称为二次系统。 一级粉磨系统、二级粉磨系统、循环负荷率、粉机的原料量t与产品量q之比以百分率表示：K=T/Q*100%、K循环负荷率(%)a是研磨材料(即选择粉机材料)通过指定筛目筛的材料量的百分率。 b材料(指选择粉粒机粗粉)通过指定筛目筛的材料量的百分比。 c产品(指选择粉粒机的微粉)通过指定网屏的材料量的百分比。 采用A研磨材料(即粉粒机材料)的细度筛分率(%)B次材料(指粉粒机的粗粉)的细度筛分率(%)C产品(选择粉粒机的微粉)的细度筛分率(%)2.浆料和水泥的粉粒系统、1、浆料粉粒系统、干式浆料粉粒系统(开放封闭部分)、干式粉粒技术20世纪50年前，材料经单独干燥设备干燥后磨光。热风气流、热风气流、干燥磨削用热风，一般来自地下系统的热排气和燃烧炉的辅助热供给，也可以在单独的燃烧炉中提供。 典型的干粉研磨系统、普通风研磨系统预分离风研磨系统拖尾提升循环干燥磨机系统的中出循环干燥磨机系统带锤子的反击磨机和干燥风研磨系统立筒带干燥机的干粉研磨系统。 风扫系统，1，动作原理：由于磨尾排气扇(1)的吸引力，热风进入磨内(2)。 被粉碎的资料被通过粉碎内的热风送入隔板(3)，分离出的粗粉再次被粉碎，合格微粉被旋风集尘器(4)收集。 优点：热排气利用率高，工艺简单，运输设备少，维护工作量少，设备利用率高，可研磨材料水分。 缺点：粉磨单位产品的总消耗电力高，不要粉磨硬质难磨材料。 材料难磨，循环量增加，功耗增大。 风扫系统的优缺点：2、水泥粉磨系统，1 )开放粉磨系统，优点：系统简单，设备少，操作简单，投资低。 缺点：过粉磨现象严重，耗电高，不经济。 应用：适用于比表面积32003300cm2/g的水泥生产。 材料通过材料供给设备供给磨机进行粉磨，取出磨机是成品。 开放粉研磨系统的例子，2 )一次闭路粉研磨系统(尾料提升循环研磨)，优点：减少过粉研磨现象，可调节产品粒度(粉选机)。 缺点：系统复杂，设备多，维修工作量大，投资高。 应用：适用于比表面积26006000cm2/g的水泥生产。 用分选机对粉碎材料进行分选，以细度符合要求的材料作为成品，将粗粉回到粉碎内重新粉碎，称为封闭工艺。 现代水泥生产应用比较广泛的水泥粉磨系统。一次闭路粉研系统例，3 )二次闭路粉研系统减少了过粉研现象，减少了二次研的喂食制度，粉研效率高，但系统复杂，设备多，应用少。 2.4.2粉磨设备、磨机组装方式、粉磨机种类：粉磨机主要分为管磨机、立式磨、辊压机、水平辊磨等。 1、辊磨机(机)除一般具有分解机外，管磨机、立式磨机、水平辊磨机可以独立制成最终磨机。 2 .组合粉研。 1、管磨机(球磨机) 2、球磨机辊压机(分解机)、现在常用的粉磨组合形式；(1)球磨机、工作原理：主要工作部分为旋转圆筒，通过装入缸内的钢球、刚度等研磨介质的冲击和研磨作用粉碎、细研磨材料。 分类：球磨机中的三种旋转形态：旋转状态：研磨体与材料的附属筒体一起运转(图c，研磨体对材料没有冲击和研磨作用)。 倾斜状态：旋转速度过慢，研磨体和材料在摩擦力作用下以与动摩擦角相等的高速运送到筒体时，研磨体和材料下降。 (图a、材料有研磨作用，但材料没有冲击作用)掉落的状态：研磨体上升到一定高度后掉落(图b、研磨体对材料有很大的冲击和研磨作用)，1、优点(1)材料的物理性质的变动强，能够连续生产，生产能力大。 容易大型化，可满足现代企业大规模生产的需求，(2)粉碎比大，达到300甚至1000以上，产品纤度、粒度调整容易，颗粒形态接近球形，有利于水泥的水化和硬化。 (3)操作方法简单，在粉磨的同时对材料具有混合、搅拌、均质化作用。 (4)结构简单，运行率高，密封性能好，维护管理简单，操作可靠。 球磨机的特点，2、缺点(1)粉碎效率低，电能利用率低，安萨姆(Anselm )估计，管磨机的效率仅为0.6%，很多学者和专家认为最高不超过2-9%。 (2)设备重，总重达数百吨，噪音大，运行中有强烈震动。 (3)由于转速低(一般为15-30r/min )，因此需要配置高价的减速机。(2)立式磨机、立式磨机又称磨机、环辊磨机、中速磨机，是厂家名称的磨机(莱希磨机、丁基磨机等)。 结构结构：1.研磨机：包括导向环、提升装置等2 .研磨机：充分韧性和耐磨性3 .粉粒机：静态、动态和高效组合式粉粒机3种4 .加压装置：液压装置、储能器。 5 .监视装置：摇臂监视、振动监视6 .传动装置：马达、减速机。 7 .放水系统：降温、稳定材料层8 .粗粉外循环系统：提升机。 工作原理：磨机：马达通过减速机旋转磨床，材料从材料口落入磨床中央，在离心力的作用下移动到磨床边缘，受到滚子的滚压，粉碎的材料从磨床边缘溢出。 筛选：来自喷嘴环的高速向上的热风将粉体带到高效的筛选机上，粗粉经分离器筛选后，返回砂轮盘，再次粉碎粉体的微粉被气流磨碎，收集到系统的集尘装置中，成为产品。 再粉研：未经热风运送的粗粒子材料和突然进入的金属零件从风环上掉落，用刮刀刮出后，通过外循环的铲斗机供给研磨内进行再粉研磨。 立式磨机的类型和结构，举例说明-MPS磨机(滚筒-餐具式)，立式磨机的应用和特点：应用：破碎、干燥、粉磨、分级运输一体，生产效率高，可作为块状、颗粒状及粉原料所要求的粉材料，广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业特点：优点：1.生产投资费用大幅降低2 .生产效率高、节能环保3 .材料干燥能力强4 .操作简单、维护方便5 .产品质量稳定易检。 缺点：粉磨硬质和不适合磨损性的材料寿命短，维护频繁。 (3)辊压机、结构：齿条、两个辊系统、传动装置、转矩支承、辊盖、进给装置、液压(加压)系统、主轴承润滑系统、干油润滑系统、电气系统、工作原理：两个辊相对旋转，在辊之间维持一定的工作区间(间隙调整)， 材料从间隙的上方供给，随着辊的旋转向下方移动，随着材料受到的压力变大，材料被粉碎成极细的粒子。 材料通过磨辊，主要分为材料密集、层压粉碎、团结排放三个阶段。 补充：辊压机与辊压机的不同，辊压机、辊磨机、外形：作用对象：作用原理：辊压机：双辊作用将材料粉碎成单体粒子，利用压力、冲击、剪切等综合力，粒子作用产生裂纹，粉碎成25mm以下的粒子制品。 辊式破碎机：用双辊对材料层施加外力，是材料层之间的粒子与粒子之间的相互作用力，粒子间或材料层破碎，辊压机对材料层施加的纯压力，产品的粒度为2mm以下。 辊压机的特点和应用：与球磨机相比，磨粉效率高，增产节能，降低钢材消耗，单位磨损0.5g/t，噪声低，约80dB，体积小，质量轻，设置面积小，安装方便。 缺点：由于压辊机辊子之间的作用大，存在辊面材料脱落或过度磨损，轴承容易破损，减速机齿轮过早崩塌等设备问题。 对过程的要求很严格。 eg .饲料、材料水分等。 2.4.3提高粉磨效率的途径，(1)粉磨设备大型化，劳动生产率提高，单位产品投资降低，管理容易，粉磨效率提高，节约能源，提高经济效益。 (2)克服进料的均匀性、进料的均匀性、a )进料的均匀性、b )粉磨材料的性质、物体变形时的应力和质点的凝聚力，生成新的被粉磨材料的表面能主要依赖于被粉磨材料的性质。 (3)助剂通过在粉磨过程中加入少量外添剂，消除微粉附着和凝聚现象，加快材料粉磨过程，提高粉磨效率。 这种外加剂称为助剂。选择原则：要注意选择效果好、成本低的助剂，并添加助剂不能损害水泥质量。 作用机理(尚未完全阐明):碳材料可以消除磨损内静电现象引起的附着和凝聚，表面活性材料通过其强吸附能力吸附在材料微粒表面，防止材料彼此粘结，减弱材料分子力引起的“粘合作用”。 (4)粉研工艺参数，a )粉选择效率和循环负荷、粉选择效率是指通过粉选择后的制品中所含的规定的网眼筛的微粉量与通过粉选机材料中所含的规定的网眼筛的微粉量之比、粉选择效率、粉选择效率(%)a粉研磨材料(粉选机材料)， 通过指定通过指定网眼筛的材料量(%)b粉磨机粗粉筛的材料量(%)c产品(粉粒机微粉)，指定网眼筛的材料量(%)A，由此指定粉粒机粉粒度筛分率(% ) b 3354次(指定粉粒机粗粉)的细粒度筛分率(% ) c 3354产品(粉粒机微粉) 的细粒度筛分率(% )，循环负荷率为指定粉粒机粉粒度的t )与成品量(q )之比： K循环负荷率(%)a表示通过指定筛子的研磨材料(粉粒机材料)的量的百分比。 b材料(指选择粉粒机粗粉)通过指定筛目筛的材料量的百分比。 c产品(指选择粉粒机的微粉)通过指定网屏的材料量的百分比。 A研磨材料(即粉粒机材料)的细度筛分率(%)B次材料(指粉粒机粗粉)的细度筛分率(%)C产品(选择粉粒机微粉)的细度筛分率(% )与k的关系随着循环负荷的增加而粉粒效率降低，随着产品的细度降低而降低。 产品粒度越细，选粉效率越低，循环负荷越高。调和与k的关系，重点放在提高粉磨效率的原则上： 1、注意粉磨效率的提高，循环负荷下降，有适当的循环负荷时，可以提高粉磨系统的产量。 2、注意筛粉机的性能，不同筛粉机的结构和性能差异较大，生产实践中得到的筛粉效率和循环负荷对产量和功耗的影响也存在较大差异。 b )研磨体积载量、材质及其倾斜、研磨体积载量、研磨体积载量由填充系数的大小决定。 在一定范围内，可以增加填充系数，提高磨机的产量，超出单位产品功耗降低的一定范围，提高产量，但单位产品功耗增加。eg .中长研、研磨体的倾斜和补充、大粒材料：大钢球或钢棒、小粒材料：小钢球或钢段、微粉、一般情况下将研磨体的大球和刚段混合使用，以适当的比例使用。 研磨体倾斜好坏的判断：筛馀曲线应分析研磨内的作业，操作正常的磨机，在一仓库的材料端，曲线大幅度下降，在细小的研磨仓库逐渐水平。 1 .说明一仓中下降不明显，一仓粉碎能力不强2 .仓库出现长水平线的，说明其仓库或前仓库钢球倾斜存在问题，应及时调整。 研磨材质、研磨介质寿命大幅延长，不仅金属消耗减少，设备运行率也大幅增加。 c )球比与磨内材料流速、球比：磨的各仓库内研磨体与材料量之比。 球材料过小：擦内存的材料过多，更换作用于过粉碎现象，粉磨效率容易降低。 球比过大：研磨体间及研磨体对衬里冲击的无效损失增加，粉磨效率降低，金属消耗增加。 例如开路管研(中、小型)、6.0、第一