水泥工艺学第章原料

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、搭配配使用用；48%2、限制制MgO含量；；（白云云石是是MgO的主要要来源源，含含有白白云石石的石石灰石石在新新敲开开的断断面上上可以以看到到粉粒粒状的的闪光光）3、限制制燧石石含量量；（燧石石含量量高的的石灰灰岩，，表面面常有有褐色色的凸凸出或或呈结结核状状的夹夹杂物物。））4、新型型干法法水泥泥生产产，还还应限制K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量量组分分。白云石石、石石灰石石的判判定方方法：：用10%盐酸滴滴在白白云石石上有有少量量的气气泡产产生，，滴在在石灰灰石上上则剧剧烈地地产生生气泡泡。（二）石灰质原料的选择三、常常见的的石灰灰质原原料的的化学学成分分CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO、R2O（Na2O、K2O）四、石石灰质质原料料性能能测试试方法法化学分分析法法氧氧化物物含量量差热分分析法法分分解温温度X射线衍衍射矿矿物物组成成透射电电子显显微镜镜微微观结结构石灰质原料的选择概念：：粘土质质原料料系指指含水水铝硅硅酸盐盐矿物物原料料的总总称。。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。粉砂岩是由直径为为0.01~0.1mm的粉砂经长长期胶结变变硬后碎屑屑沉积岩。。主要矿物是石英、长长石、粘土土等胶结物质有粘土质、、硅质、铁铁质及碳酸酸盐质。颜色呈淡黄、淡淡红、淡棕棕色、紫红红色等，质质地一般疏疏松，但也也有较坚硬硬的。粉页岩的硅率较高，一般大于于3.0，可作为硅铝质原料料。粉砂岩江、河、湖湖、泊由于于流水速度度分布不同同，使挟带带的泥沙规规律地分级级沉降的产物。其成分决定于河岸岸崩塌物和和流域内地地表流失土土的成分。。建造在靠江江、湖的湿湿法水泥厂厂，可利用用挖泥船在在固定区域域内进行采采掘，做粘粘土质原料料使用。河泥、湖泥类（一）品质质要求品位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）、选选择粘土质质原料时应应注意的问问题1、SM、IM值要适当。。2、尽量不含含碎石、卵卵石，粗砂砂含量应小小于5%。二、粘土质原料的品质要求及选择为了便于配配料又不掺掺硅质校正正原料，要要求黏土质质原料的硅硅率最好为为2.7～～3.1，，铝率为1.5～3.0，此此时黏土质质原料中氧氧化硅含量量应为55％～72％。黏土质原料料的矿物颗颗粒比较细细小，大部部分颗粒为为0.1～～1um。。如果黏土土的硅率过过高，大于于3.5时时，则可能能是含粗砂砂粒（>0.1mm）过多的的砂质土，，不易磨细细，会严重重恶化生料料的易烧性性。因此对对黏土质原原料中的粗粗粒石英含含量、晶粒粒大小和形形态要予以以足够的重重视。新型干法水水泥生产对对黏土的可可塑性不作作要求。但立窑和立立波尔窑煅煅烧时的生生料都要成成球后入窑窑，成球质质量对生产产的影响非非常显著，，因此要求求黏土质原原料具有良良好的可塑塑性。一、校正原原料当石灰质原原料和粘土土质原料配配合所得生生料成分不能符合配配料方案要要求时，必须根根据所缺少的组组分掺加相应的的原料，这这种以补充充某些成分分不足为主主的原料称称校正原料。。§2-3校正原料、矿化剂、缓凝剂（一）铁质质校正原料料常用：低品品位的铁矿石，炼铁厂尾矿及硫酸厂工工业废渣硫铁渣等。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）、硅硅质校正原原料常用：硅藻藻土、硅藻藻石、含SiO2多的河砂、、砂岩、粉粉砂岩等。。其中砂岩，，河砂中结结晶SiO2多，难磨难难烧，尽量量不用，风风化砂岩易易于粉磨，，对煅烧影影响小。（三）、铝铝质校正原原料常用：炉渣渣、煤矸石石、铝矾土土等一、校正原料（四）校正正原料的质质量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%兼作矿化剂剂一、校正原料定义：在煅烧过程程中，能加速熟料矿物的的形成，本本身不参加加反应或只只参加中间间反应的物物质。类型：矿化剂复合矿化剂剂作用：加速分解反反应；加速速固相反应应；降低液液相出现的的温度；加加速C3S的形成含氟化合物物：如：CaF2(萤石)硫化物：如如：石膏氯化物：CaCl2其他:如：：铜矿渣、、磷矿渣二、矿化剂常用：石膏石膏的作用用：缓凝提高水泥早早强，改善善水泥性能能类型：天然石膏工业副产石石膏掺量：3%~6%最最佳掺量量由试验决决定；多了了会影响水水泥安定性性石膏：CaSO4·2H2O硬石膏：CaSO4三、缓凝剂低品位原料料：指那些化学学成分、杂杂质含量与与物理性能能等不符合合一般水泥泥生产要求求的原料。。如：低品品位石灰质质原料工业废渣：：主要指煤矸矸石、石煤煤、粉煤灰灰、炉渣等等§3-4低品位原料和工业废渣的利用石灰质原料料低品位化化；Si、Al质原料岩矿矿化；Fe质原料废渣渣化。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成分波动大大，使用前前先要取样样分析，且且取样要有有代表性；；使用时要适适当调整一一些工艺。。低品位石灰灰质原料：：CaO＜48%或含较多杂杂质。其中中白云石质质岩不适宜宜生产硅酸酸盐水泥熟熟料，其余余均可用。。与CaO含量较高的的石灰石搭搭配使用用硅质泥灰灰岩作粘土土质原料和和取代部分分石灰质原原料。一、低品位石灰质原料的利用玄武岩：是一种分布布较广的火火成岩，其其颜色因异异质矿物的的含量而异异，并由灰灰到黑，风风化后表面面呈红褐色色。成分：类似粘土，，但Fe2O3、R2O偏高。(助熔氧化物物含量较多多)使用：代替粘土质质原料使用注意事事项：因其可塑性性、易磨性性差，使用用时要强化化粉磨。二、玄武岩资源的开发与利用煤矸石：煤矿生产时时的废渣，，是采煤和和选矿过程程中分离出出来的，属属泥质岩，，夹杂一些些砂岩。化学成分：：以SiO2、Al2O3为主，少量量Fe2O3、CaO，少量热值。。石煤：古生代和晚晚古生代菌菌藻类低等等植物所形形成的低炭炭煤。其组组成性质及及生成等与与煤无本质质差别，属属可燃沉积积岩。三、煤矸石、石煤的利用1、代替粘粘土配料；；2、经煅烧烧处理后作作混合材；；3、作沸腾腾燃烧室燃燃料，其渣渣作水泥混混合材。煤矸石、石煤的应用：粉煤灰：是火力发电电厂煤粉燃燃烧后所得得的粉状灰灰烬。炉渣：煤在工业锅锅炉燃烧后后排出的灰灰渣。成分：以SiO2、Al2O3为主利用：1、作混合合材料；2、代替部部分或全部部粘土参与与配料。作原料使使用时应应注意：：1、加强均均化；2、精确计计量；3、注意可可燃物对对煅烧的的影响；；4、因其可可塑性差差，立窑窑生产时时要搞好好成球。。粉煤灰及炉渣的利用珍珠岩：：是一种以以玻璃态态存在的的火成非非晶类物物质，属属富含SiO2的酸性岩岩石，可可用作粘土质原料配料料。赤泥：是烧结法法从矾土土中提取取氧化铝铝时所排排出的赤赤色废渣渣，Al2O3和Fe2O3含量高，CaO含量低，赤泥浆浆含水大大，可作作湿法生产的粘土质原料。电石渣：：是化工厂厂乙炔发发生车间间消解石石灰排出出的含水水约85%~90%的的废渣。。主要成成分是Ca(OH)2,可替代部部分石灰质原料。碳酸法制制糖厂的的糖滤泥、氯碱法法制碱厂厂的碱渣、造纸厂厂的白泥：其主要要成分都都是CaCO3，均可做做石灰质原料。四、其他原料固体燃料料煤煤液体燃料料重油油气体燃料料煤气气煤正正常煤低质煤灰灰分分高热热值低§2-4燃料煤的化学学成分：：工业分分析水分W挥发分V固定碳C灰分A可燃成分分多，煤的的发热量量低多，易燃燃，火焰焰长焦碳多，发热热量低一、固体燃料无烟煤（（硬煤、、白煤））炭化程度度深挥挥发分含含量小于于10%质硬、金金属光泽泽、含碳碳量高，，着火温温度高600～700℃℃火焰短热热值20934~29308KJ/Kg立窑烟煤炭化程度度较深挥挥发分分含量15~40%质硬着着火温温度高400～500℃℃火焰较长长而而烟多热热值值20934~31401KJ/Kg回转窑褐煤炭化程度度较浅挥挥发分分含量较较高40~60%，褐色无无光泽热值8374~18841KJ/Kg性质不稳定易易风化粉粉碎易易自燃煤的种类烟煤热值越高越好挥发分高，着火快，，火焰长挥挥发分22%~32%灰分煤灰进入熟料料灰灰分小于27%水分高燃烧速度度慢，适量量水分促进C和O的化合，发火火后能提高辐辐射力1.0%~1.5%细度粗，燃烧不充充分，细，迅迅速完全回转窑对燃煤的质量要求液体燃料重重油渣油油气体燃料煤煤气只适用于回转转窑液体燃料和气体燃料石灰石矿山石灰石矿山开开采设备破碎机皮带机长距离离输送石灰石石一、破碎（一）、物料料破碎的目的的：便于运输、储储存、烘干、、配料、喂料料、粉磨（二）、常需需破碎的物料料：石灰石、块状状粘土质原料料、矿化剂、、石膏、熟料料等。§2-6

原料的破碎与烘干（三）、破碎碎工艺：破碎：利用机械方法法将大块物料料变成小块物物料的过程。。（大于2～5mm）破碎段：物料每经过一一次破碎，称称为一个破碎段破碎比：物料破碎前后后的粒度之比比。一、破碎烘干：利用热能将物物料中的水分分汽化并排除除的过程。烘干的目的：：提高磨机粉磨磨效率；利于于粉状物料的的输送、储存存和均化。常需要烘干的的物料：粘土、煤、矿矿渣等。二、烘干（一）、被烘烘干物料的水水分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%采用普通干法法粉磨工艺时时二、烘干〈二〉、烘干干方法及设备备：单独烘干烘干兼粉磨回转烘干机最最成熟，常常用悬浮烘干机流态化烘干机机立式烘干塔烘干方法烘干设备二、烘干工艺流程顺流式：物料料运动方向与与热烟气流向向一致逆流式：物料料运动方向与与热烟气流向