水泥原料及预均化技术教材

第四章原料及预均化技术§4-1石灰质原料

§4-2粘土质原料

§4-7原料的预均化

§4-6原料的破碎与烘干

§4-5原料的开采与运输

§4-4低品位原料和工业废渣的利用

§4-3校正原料原料名称主要提供的成分配比（%）石灰质原料CaO~80粘土质原料SiO2、Al2O3少量Fe2O310~15校正原料铁质校正原料Fe2O3硅质校正原料SiO2铝质校正原料Al2O3外加剂矿化剂晶种助磨剂如：CaF2熟料生产硅酸盐水泥所用原料主要成分：CaCO3天然（常用）人工(工业废渣)§4-1石灰质原料一、种类及性质

石灰石（最常用）大理石泥灰岩、白垩土、贝壳、珊瑚类石灰质原料种类：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。石灰石定义：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：方解石泥灰岩定义：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。白垩、贝壳、蛎壳、珊瑚石贝壳、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：名称品位CaOMgOR2OSO3燧石或石英（f-SiO2）石灰石一级品＞48＜2.5＜1.0＜1.0＜4.0二级品45~48＜3.0＜1.0＜1.0＜4.0泥灰岩35~45＜3.0＜1.2＜1.0＜4.0石灰质原料的一般要求如下1、搭配使用用；48%2、限制MgO含量；（白云石是是MgO的主要来源源，含有白白云石的石石灰石在新新敲开的断断面上可以以看到粉粒粒状的闪光光）3、限制燧石石含量；（燧石含量量高的石灰灰岩，表面面常有褐色色的凸出或或呈结核状状的夹杂物物。）4、新型干法法水泥生产产，还应限制K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量组分分。白云石、石石灰石的判判定方法：：用10%盐酸滴在白白云石上有有少量的气气泡产生，，滴在石灰灰石上则剧剧烈地产生生气泡。（二）石灰质原料的选择三、常见的的石灰质原原料的化学学成分CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO、R2O（Na2O、K2O）四、石灰质质原料性能能测试方法法化学分析法法氧化物物含量差热分析法法分解温温度X射线衍射矿矿物组成成透射电子显显微镜微微观结构石灰质原料的选择概念：粘土质原料料系指含水水铝硅酸盐盐矿物原料料的总称。。主要化学成成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3§2-2粘土原料种类：粘土：东北的灰色色、灰黄色色粘土；南南方的红壤壤、黄壤黄土：主要分布在在西北、华华北页岩、粉砂砂岩：河泥、湖泥泥：靠近江河湖湖海的地区区使用最多的的是粘土和黄土。近年来多多用页岩、、粉砂岩等等一、粘土质原料的种类与特性粘土是多种微细细的呈疏松松或胶状密密实的含水水铝硅酸盐盐矿物的混混合体，它它是由富含含长石等铝铝硅酸盐矿矿物的岩石石经漫长地地质年代风风化而成。。主导矿物：：粘土类同时时含有几种种粘土矿物物时，其含含量最多的的矿物。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:如如黄黄土共同化学式式：mSiO2·Al2O3·nH2O粘土、页岩黄土是没有有层理的粘粘土与微粒粒矿物的天天然混合物物。成因以以风积为主主，也有成成因于冲积积、坡积、、洪积和淤淤积的。颜颜色以黄褐褐色为主。。黄土页岩是粘土土经长期胶结而成的粘土土岩。一般般形成与海海相或陆相相沉积，或或海相与陆陆相交互沉沉积。化学成分类似于粘土土，可作为为粘土使用用，但其硅率较低，通常配料料时需掺加硅质校正原料。。页岩颜色不定，一般般灰黄、灰灰绿、黑色色及紫色等等，结构致密坚实，，层理发育育，通常呈呈页状或薄薄片状。粉砂岩是由直径为0.01~0.1mm的粉砂经长期期胶结变硬后后碎屑沉积岩岩。主要矿物是石英、长石石、粘土等胶结物质有粘土质、硅硅质、铁质及及碳酸盐质。。颜色呈淡黄、淡红红、淡棕色、、紫红色等，，质地一般疏疏松，但也有有较坚硬的。。粉页岩的硅率较高，一般大于3.0，可作为硅铝质原料。粉砂岩江、河、湖、、泊由于流水水速度分布不不同，使挟带带的泥沙规律律地分级沉降的产物。其成分决定于河岸崩崩塌物和流域域内地表流失失土的成分。。建造在靠江、、湖的湿法水水泥厂，可利利用挖泥船在在固定区域内内进行采掘，，做粘土质原原料使用。河泥、湖泥类（一）品质要要求品位SMIMMgO（%）R2O（%）SO3（%）塑性指数一级品2.7~3.51.5~3.5＜3.0＜4.0＜2.0﹥12二级品2.0~2.7;3.5~4.0不限＜3.0＜4.0＜2.0﹥12二、粘土质原料的品质要求及选择（二）、选择择粘土质原料料时应注意的的问题1、SM、IM值要适当。2、尽量不含碎碎石、卵石，，粗砂含量应应小于5%。二、粘土质原料的品质要求及选择为了便于配料料又不掺硅质质校正原料，，要求黏土质质原料的硅率率最好为2.7～3.1，铝率为1.5～3.0，此时黏黏土质原料中中氧化硅含量量应为55％％～72％。。黏土质原料的的矿物颗粒比比较细小，大大部分颗粒为为0.1～1um。如果果黏土的硅率率过高，大于于3.5时，，则可能是含含粗砂粒（>0.1mm）过多的砂砂质土，不易易磨细，会严严重恶化生料料的易烧性。。因此对黏土土质原料中的的粗粒石英含含量、晶粒大大小和形态要要予以足够的的重视。新型干法水泥泥生产对黏土土的可塑性不不作要求。但立窑和立波波尔窑煅烧时时的生料都要要成球后入窑窑，成球质量量对生产的影影响非常显著著，因此要求求黏土质原料料具有良好的的可塑性。一、校正原料料当石灰质原料料和粘土质原原料配合所得得生料成分不能符合配料料方案要求时，必须根据据所缺少的组分分掺加相应的原原料，这种以以补充某些成成分不足为主主的原料称校正原料。§2-3校正原料、矿化剂、缓凝剂（一）铁质校校正原料常用：低品位位的铁矿石，炼铁厂尾矿及硫酸厂工业业废渣硫铁渣等。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3.8一、校正原料（二）、硅质质校正原料常用：硅藻土土、硅藻石、、含SiO2多的河砂、砂砂岩、粉砂岩岩等。其中砂岩，河河砂中结晶SiO2多，难磨难烧烧，尽量不用用，风化砂岩岩易于粉磨，，对煅烧影响响小。（三）、铝质质校正原料常用：炉渣、、煤矸石、铝铝矾土等一、校正原料（四）校正原原料的质量要要求名称常用材料质量要求铁质校正原料硫铁渣、低品位铁矿、炼铁厂的尾矿铅矿渣铜矿渣

Fe2O3＞40%硅质校正原料硅藻土、硅藻石、蛋白石、砂岩SiO2:70%~90%n:﹥4.0；R2O﹤4.0%铝质校正原料炉渣、煤矸石、矾土Al2O3﹥30%兼作矿化剂一、校正原料定义：在煅烧过程中中，能加速熟料矿物的形形成，本身不不参加反应或或只参加中间间反应的物质质。类型：矿化剂复合矿化剂作用：加速分解反应应；加速固相相反应；降低低液相出现的的温度；加速速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：铜铜矿渣、磷矿矿渣二、矿化剂常用：石膏石膏的作用：：缓凝提高水泥早强强，改善水泥泥性能类型：天然石膏工业副产石膏膏掺量：3%~6%最最佳佳掺量由试验验决定；多了了会影响水泥泥安定性石膏：CaSO4·2H2O硬石膏：CaSO4三、缓凝剂低品位原料：：指那些化学成成分、杂质含含量与物理性性能等不符合合一般水泥生生产要求的原原料。如：低低品位石灰质质原料工业废渣：主要指煤矸石石、石煤、粉粉煤灰、炉渣渣等§3-4低品位原料和工业废渣的利用石灰质原料低低品位化；Si、Al质原料岩矿化化；Fe质原料废渣化化。目前水泥原料结构的一个新的技术方向使用低品位原料急工业废渣时应注意这些原料成分分波动大，使使用前先要取取样分析，且且取样要有代代表性；使用时要适当当调整一些工工艺。低品位石灰质质原料：CaO＜48%或含较多杂质质。其中白云云石质岩不适适宜生产硅酸酸盐水泥熟料料，其余均可可用。与CaO含量较高的石石灰石搭配使使用用硅质质泥灰灰岩作作粘土土质原原料和和取代代部分分石灰灰质原原料。。一、低品位石灰质原料的利用玄武岩岩：是一种种分布布较广广的火火成岩岩，其其颜色色因异异质矿矿物的的含量量而异异，并并由灰灰到黑黑，风风化后后表面面呈红红褐色色。成分：：类似粘粘土，，但Fe2O3、R2O偏高。。(助熔氧氧化物物含量量较多多)使用：：代替粘粘土质质原料料使用注注意事事项：：因其可可塑性性、易易磨性性差，，使用用时要要强化化粉磨磨。二、玄武岩资源的开发与利用煤矸石石：煤矿生生产时时的废废渣，，是采采煤和和选矿矿过程程中分分离出出来的的，属属泥质质岩，，夹杂杂一些些砂岩岩。化学成成分：：以SiO2、Al2O3为主，，少量量Fe2O3、CaO，少量热热值。。石煤：：古生代代和晚晚古生生代菌菌藻类类低等等植物物所形形成的的低炭炭煤。。其组组成性性质及及生成成等与与煤无无本质质差别别，属属可燃燃沉积积岩。。三、煤矸石、石煤的利用1、代代替粘粘土配配料；；2、经经煅烧烧处理理后作作混合合材；；3、作作沸腾腾燃烧烧室燃燃料，，其渣渣作水水泥混混合材材。煤矸石、石煤的应用：粉煤灰灰：是火力力发电电厂煤煤粉燃燃烧后后所得得的粉粉状灰灰烬。。炉渣：：煤在工工业锅锅炉燃燃烧后后排出出的灰灰渣。。成分：：以SiO2、Al2O3为主利用：：1、作作混合合材料料；2、代代替部部分或或全部部粘土土参与与配料料。作原料料使用用时应应注意意：1、加强强均化化；2、精确确计量量；3、注意意可燃燃物对对煅烧烧的影影响；；4、因其其可塑塑性差差，立立窑生生产时时要搞搞好成成球。。粉煤灰及炉渣的利用珍珠岩岩：是一种种以玻玻璃态态存在在的火火成非非晶类类物质质，属属富含含SiO2的酸性性岩石石，可可用作作粘土质质原料配配料。。赤泥：：是烧结结法从从矾土土中提提取氧氧化铝铝时所所排出出的赤赤色废废渣，，Al2O3和Fe2O3含量高，CaO含量低，赤泥泥浆含含水大大，可可作湿法生产的的粘土质质原料。。电石渣渣：是化工工厂乙乙炔发发生车车间消消解石石灰排排出的的含水水约85%~90%的废废渣。。主要要成分分是Ca(OH)2,可替代代部分分石灰质质原料。。碳酸法法制糖糖厂的的糖滤泥泥、氯碱碱法制制碱厂厂的碱渣、造纸纸厂的的白泥：其主主要成成分都都是CaCO3，均可可做石灰质质原料。。四、其他原料固体燃燃料煤煤液体燃燃料重重油油气体燃燃料煤煤气气煤正正常常煤低质煤煤灰灰分分高热热值值低§2-4燃料煤的化化学成成分：：工业业分析析水分W挥发分分V固定碳碳C灰分A可燃成成分多，煤煤的发发热量量低多，易易燃，，火焰焰长焦碳多，发发热量量低一、固体燃料无烟煤煤（硬硬煤、、白煤煤）炭化程程度深深挥挥发分分含量量小于于10%质硬、、金属属光泽泽、含含碳量量高，，着火火温度度高600～700℃火焰短短热热值20934~29308KJ/Kg立窑烟煤炭化程程度较较深挥挥发发分含含量15~40%质硬着着火温温度高高400～500℃火焰较较长而而烟多多热热值值20934~31401KJ/Kg回转窑窑褐煤炭化程程度较较浅挥挥发分分含量量较高高40~60%，褐色色无光光泽热值8374~18841KJ/Kg性质不不稳定定易易风风化粉粉碎碎易易自自燃煤的种类烟煤热值越高越越好挥发分分高，着着火快快，火火焰长长挥挥发分分22%~32%灰分煤灰进进入熟熟料灰灰分小小于27%水分高燃燃烧速速度慢慢，适适量量水分分促进进C和O的化合合，发发火后后能提提高辐辐射力力1.0%~1.5%细度粗，燃燃烧不不充分分，细细，迅迅速完完全回转窑对燃煤的质量要求液体燃燃料重重油渣渣油油气体燃燃料煤煤气只适用用于回回转窑窑液体燃料和气体燃料石灰石石矿山山石灰石石矿山山开采采设备备破碎机机皮带机机长距距离输输送石石灰石石一、破破碎（一））、物物料破破碎的的目的的：便于运运输、、储存存、烘烘干、、配料料、喂喂料、、粉磨磨（二））、常常需破破碎的的物料料：石灰石石、块块状粘粘土质质原料料、矿矿化剂剂、石石膏、、熟料料等。。§2-6

原料的破碎与烘干（三））、破破碎工工艺：：破碎：：利用机机械方方法将将大块块物料料变成成小块块物料料的过过程。。（大大于2～5mm）破碎段段：物料每每经过过一次次破碎碎，称称为一一个破碎碎段段破碎碎比比：物料料破破碎碎前前后后的的粒粒度度之之比比。。一、破碎烘干：利用热能能将物料料中的水水分汽化化并排除除的过程程。烘干的目目的：提高磨机机粉磨效效率；利利于粉状状物料的的输送、、储存和和均化。。常需要烘烘干的物物料：粘土、煤煤、矿渣渣等。二、烘干（一）、、被烘干干物料的的水分要要求品种石灰石粘土铁粉煤天然水分＜1%~15%~5%不定入磨水分０．５～１．０＜1.5%＜5%＜3.0%采用普通通干法粉粉磨工艺艺时二、烘干〈二〉、、烘干方方法及设设备：单独烘干干烘干兼粉粉磨回转烘干干机最最成熟，，常用悬浮烘干干机流态化烘烘干机立式烘干干塔烘干方法法烘干设备备二、烘干工艺流程程顺流式：：物料运运动方向向与热烟烟气流向向一致逆流式：：物料运运动方向向与热烟烟气流向向相反顺流式回回转烘干干机