水泥工藝學(xué)_2

1、第二章第二章 原料及預(yù)均化技術(shù)原料及預(yù)均化技術(shù) 2-1 石灰質(zhì)原料 2-2 2-2 粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料 2-7 2-7 原料的預(yù)均化原料的預(yù)均化 2-6 2-6 原料的破碎與烘干原料的破碎與烘干 2-5 2-5 原料的開采與運(yùn)輸原料的開采與運(yùn)輸 2-4 2-4 低品位原料和工業(yè)廢渣的利用低品位原料和工業(yè)廢渣的利用 2-3 2-3 校正原料校正原料原料名稱原料名稱主要提供的成分主要提供的成分配比（配比（%）石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料CaO80粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料SiO2、Al2O3少量少量Fe2O31015校正校正原料原料鐵質(zhì)校正原料鐵質(zhì)校正原料Fe2O3硅質(zhì)校正原料硅質(zhì)校正原料SiO2鋁質(zhì)校正原料

2、鋁質(zhì)校正原料Al2O3外外加加劑劑礦化劑礦化劑晶種晶種助磨劑助磨劑如：如：CaF2熟料熟料生產(chǎn)硅酸鹽水泥所用原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥所用原料n主要成分：CaCO3 n天然（常用）n人工(工業(yè)廢渣)2-1 2-1 石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料一、種類及性質(zhì)一、種類及性質(zhì) 石灰石（最常用） 大理石 泥灰?guī)r、白堊土、貝殼、珊瑚類2-1 2-1 石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料種類：定義：定義：是由碳酸鈣組成的化學(xué)與生物化學(xué)沉積巖沉積巖。主要礦物：主要礦物：為方解石方解石（CaCO3）微粒組成，并常含有白云石白云石（CaCO3MgCO3）、石英石英（結(jié)晶SiO2）、燧石燧石（又稱玻璃質(zhì)石英、火石，主要成分為SiO2，屬結(jié)晶Si

3、O2）粘土質(zhì)及鐵質(zhì)等雜質(zhì)。分類：白云質(zhì)石灰?guī)r、硅質(zhì)石灰?guī)r、粘土質(zhì)石灰?guī)r分類：白云質(zhì)石灰?guī)r、硅質(zhì)石灰?guī)r、粘土質(zhì)石灰?guī)rCaOCaO含量含量：純石灰石含CaO 56%，CO2燒失量為44%，白色，隨雜質(zhì)含量增加CaO含量減少。含水量：含水量：一般不大于1.0%，具體值隨氣候而異。含粘土雜質(zhì)越多，水分越高。石灰石石灰石n定義：定義：是碳酸鈣碳酸鈣和粘土粘土物質(zhì)同時沉積所形成的均勻混合的沉積巖沉積巖，屬石灰?guī)r向粘土過渡的中間類型巖石。是一種極好的水泥原料極好的水泥原料。(混合均勻，易于煅燒)n分類：分類：高鈣泥灰?guī)r：CaO45%n 低鈣泥灰?guī)r：CaO45%n有些地方產(chǎn)的泥灰?guī)r成分接近制造水泥的原料(Ca

4、O 43.5%45%)，可直接燒制水泥，稱天然水泥巖天然水泥巖。n主要礦物：主要礦物：方解石泥灰?guī)r泥灰?guī)rn定義：定義：是海生生物外殼與貝殼堆積而成的，富含生物遺骸，主要由隱晶或無定形細(xì)粒疏松的碳酸鈣所組成的石石灰?guī)r?；?guī)r。n主要成分：主要成分：碳酸鈣，含量80%90%，甚至高于90%。n性能：性能：易于粉磨和煅燒，是立窯水泥廠的優(yōu)質(zhì)石灰質(zhì)原料。白白 堊、堊、貝殼、蠣殼、珊瑚石n貝殼、蠣殼、珊瑚石，含碳酸鈣90%左右，表面附有泥砂和鹽類n（如MgCl2,NaCl）等有害物質(zhì)。二、石灰質(zhì)原料的選擇二、石灰質(zhì)原料的選擇（一）（一）石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求2-1 2-1 石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料n石灰質(zhì)原料使

5、用最廣泛最廣泛的是石灰石石灰石，其主要成分是CaCO3，純石灰石的CaO最高含量為56%，其品位其品位由由CaOCaO含量確定含量確定。有害成分為MgO、R2O（Na2O、K2O）和游離SiO2。n石灰質(zhì)原料的一般要求如下：名稱品位名稱品位CaOMgOR2OSO3燧石或石英燧石或石英（f-SiO2）石石灰灰石石一級品一級品482.51.01.04.0二級品二級品45483.01.01.04.0泥灰?guī)r泥灰?guī)r35453.01.21.04.0石灰質(zhì)原料的一般要求如下石灰質(zhì)原料的一般要求如下n1 1、搭配使用；、搭配使用；48%48%n2 2、限制、限制MgOMgO含量；含量；（白云石是MgO的主要來

6、源，含有白云石的石灰石在新敲開的斷面上可以看到粉粒狀的閃光）n3 3、限制燧石含量；、限制燧石含量；（燧石含量高的石灰?guī)r，表面常有褐色的凸出或呈結(jié)核狀的夾雜物。）n4、新型干法水泥生產(chǎn)，還應(yīng)限制限制K K2 2OO、NaNa2 2OO、SOSO3 3、ClCl- -等微量組分等微量組分。n白云石、石灰石的判定方法：白云石、石灰石的判定方法：用10%鹽酸滴在白云石上有少量的氣泡產(chǎn)生，滴在石灰石上則劇烈地產(chǎn)生氣泡。（二）石灰質(zhì)原料的選擇（二）石灰質(zhì)原料的選擇n三、常見的石灰質(zhì)原料的化學(xué)成分三、常見的石灰質(zhì)原料的化學(xué)成分nCaOCaO, , SiOSiO2 2,Al,Al2 2OO3 3, Fe,

7、Fe2 2OO3 3 , , MgO、R2O（Na2O、K2O）n四、石灰質(zhì)原料性能測試方法四、石灰質(zhì)原料性能測試方法n化學(xué)分析法氧化物含量化學(xué)分析法氧化物含量n差熱分析法分解溫度差熱分析法分解溫度nX X射線衍射礦物組成射線衍射礦物組成n透射電子顯微鏡微觀結(jié)構(gòu)透射電子顯微鏡微觀結(jié)構(gòu)石灰質(zhì)原料的選擇石灰質(zhì)原料的選擇n概念：概念：粘土質(zhì)原料系指含水鋁硅酸鹽礦物原料的總稱。n主要化學(xué)成分主要化學(xué)成分是SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3、FeFe2 2OO3 32-2 2-2 粘土原料粘土原料n種類：種類： 粘土：粘土：東北的灰色、灰黃色粘土；南方的紅壤、黃壤 黃土：黃土：主要分布在西北、

8、華北 頁巖、粉砂巖：頁巖、粉砂巖： 河泥、湖泥：河泥、湖泥：靠近江河湖海的地區(qū)n使用最多的是粘土粘土和黃土黃土。近年來多用頁巖、粉砂巖等 一、粘土質(zhì)原料的種類與特性n粘土粘土是多種微細(xì)的呈疏松或膠狀密實(shí)的含水鋁硅酸鹽礦物的混合體，它是由富含長石等鋁硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)漫長地質(zhì)年代風(fēng)化而成。n主導(dǎo)礦物：主導(dǎo)礦物：粘土類同時含有幾種粘土礦物時，其含量最多的礦物。n類型：類型：高嶺石類: 2SiO2Al2O32H2O如：紅壤、黃壤 蒙脫石類:4SiO2Al2O3nH2O 水云母類: 如黃土n共同化學(xué)式：共同化學(xué)式：mSiO2Al2O3nH2O粘 土、頁 巖 黃土是沒有層理的粘土與微粒礦物的天然混合物。

9、成因以風(fēng)積為主，也有成因于沖積、坡積、洪積和淤積的。顏色以黃褐色為主。黃 土n頁巖是粘土經(jīng)長期膠結(jié)膠結(jié)而成的粘土巖。一般形成與海相或陸相沉積，或海相與陸相交互沉積。n化學(xué)成分化學(xué)成分類似于粘土，可作為粘土使用，但其硅率較低硅率較低，通常配料時需摻加硅質(zhì)摻加硅質(zhì)校正原料。n頁巖顏色顏色不定，一般灰黃、灰綠、黑色及紫色等，n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)致密堅實(shí)，層理發(fā)育，通常呈頁狀或薄片狀。n粉砂巖粉砂巖是由直徑為0.010.1mm的粉砂經(jīng)長期膠結(jié)變硬后碎屑沉積巖。n主要礦物主要礦物是石英、長石、粘土等n膠結(jié)物質(zhì)膠結(jié)物質(zhì)有粘土質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)及碳酸鹽質(zhì)。n顏色顏色呈淡黃、淡紅、淡棕色、紫紅色等，質(zhì)地一般疏松，但也有較堅

10、硬的。n粉頁巖的硅率較高硅率較高，一般大于3.0，可作為硅鋁質(zhì)硅鋁質(zhì)原料原料。粉砂巖n江、河、湖、泊由于流水速度分布不同，使挾帶的泥沙規(guī)律地分級沉降沉降的產(chǎn)物。n其成分成分決定于河岸崩塌物和流域內(nèi)地表流失土的成分。n建造在靠江、湖的濕法水泥廠，可利用挖泥船在固定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行采掘，做粘土質(zhì)原料使用。河泥、湖泥類（一）品質(zhì)要求（一）品質(zhì)要求品位品位n nP PMgOMgO（% %）R R2 2O O（% %） SOSO3 3（% %）塑性塑性指數(shù)指數(shù)一級品一級品2.73.52.73.51.53.51.53.53.03.04.04.02.02.01212二級品二級品2.02.7;2.02.7;3.54

11、.03.54.0不限不限3.03.04.04.02.02.01212二、粘土質(zhì)原料的品質(zhì)要求及選擇二、粘土質(zhì)原料的品質(zhì)要求及選擇n（二）、選擇粘土質(zhì)原料時應(yīng)注意的問題（二）、選擇粘土質(zhì)原料時應(yīng)注意的問題n 1 1、n n、p p值要適當(dāng)。值要適當(dāng)。n 2 2、盡量不含碎石、卵石，粗砂含量應(yīng)小于、盡量不含碎石、卵石，粗砂含量應(yīng)小于5%5%。n( (三）粘土質(zhì)原料的性能測試方法三）粘土質(zhì)原料的性能測試方法二、粘土質(zhì)原料的品質(zhì)要求及選擇二、粘土質(zhì)原料的品質(zhì)要求及選擇n一、校正原料一、校正原料n當(dāng)石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求不能符合配料方案要求時，必須根據(jù)所缺少的組分所缺

12、少的組分摻加相應(yīng)的原料，這種以補(bǔ)充某些成分不足為主的原料稱校正原料。校正原料。2-3 2-3 校正原料、礦化劑、緩凝劑校正原料、礦化劑、緩凝劑n（一）鐵質(zhì)校正原料（一）鐵質(zhì)校正原料n常用：低品位的鐵礦石鐵礦石，煉鐵廠尾礦尾礦及硫酸廠工業(yè)廢渣硫鐵渣硫鐵渣等。n目前有用鉛礦渣鉛礦渣或銅礦渣銅礦渣的，既是校正原料校正原料，又兼做礦化劑礦化劑。（FeO）n表3.8一、校正原料n（二）、硅質(zhì)校正原料（二）、硅質(zhì)校正原料n常用：硅藻土、硅藻石、含常用：硅藻土、硅藻石、含SiOSiO2 2多的河砂、砂巖、粉砂巖多的河砂、砂巖、粉砂巖等。等。n其中砂巖，河砂中結(jié)晶其中砂巖，河砂中結(jié)晶SiOSiO2 2多，難磨

13、難燒，盡量不用，風(fēng)多，難磨難燒，盡量不用，風(fēng)化砂巖易于粉磨，對煅燒影響小?；皫r易于粉磨，對煅燒影響小。n（三）、鋁質(zhì)校正原料（三）、鋁質(zhì)校正原料n常用：爐渣、煤矸石、鋁礬土等常用：爐渣、煤矸石、鋁礬土等一、校正原料（四）校正原料的質(zhì)量要求（四）校正原料的質(zhì)量要求名名 稱稱常常 用用 材材 料料質(zhì)質(zhì) 量量 要要 求求鐵質(zhì)校鐵質(zhì)校正原料正原料硫鐵渣、低品位鐵礦、硫鐵渣、低品位鐵礦、煉鐵廠的尾礦煉鐵廠的尾礦鉛礦渣鉛礦渣銅礦渣銅礦渣 Fe Fe2 2OO3 340%40%硅質(zhì)校硅質(zhì)校正原料正原料硅藻土、硅藻石、蛋硅藻土、硅藻石、蛋白石、砂巖白石、砂巖SiOSiO2 2:70%90%:70%90%n:

14、 n: 4.04.0；R R2 2OO4.0%4.0%鋁質(zhì)校鋁質(zhì)校正原料正原料爐渣、煤矸石、礬土爐渣、煤矸石、礬土AlAl2 2OO3 330%30%兼作礦化劑兼作礦化劑一、校正原料n定義：定義：在煅燒過程中，能加速加速熟料礦物的形成，本身不參加反應(yīng)或只參加中間反應(yīng)的物質(zhì)。n類型：類型： 礦化劑礦化劑 復(fù)合礦化劑復(fù)合礦化劑n作用作用：加速分解反應(yīng)；加速固相反應(yīng)；降低液相出現(xiàn)的溫度；加速C3S的形成含氟化合物：如：CaF2(螢石)硫化物：如：石膏氯化物：CaCl2其他:如：銅礦渣、磷礦渣二、 礦化劑n常用：常用：石膏n石膏的作用：石膏的作用： 緩凝 提高水泥早強(qiáng)，改善水泥性能n類型：類型： 天然

15、石膏 工業(yè)副產(chǎn)石膏n摻量：摻量：3%6% 最佳摻量由試驗(yàn)決定；多了會影響水泥安定性石膏：CaSO42H2O硬石膏： CaSO4三、 緩凝劑n低品位原料：指那些化學(xué)成分、雜質(zhì)含量與物理性能等不符合一般水泥生產(chǎn)要求的原料。如：低品位石灰質(zhì)原料n工業(yè)廢渣：主要指煤矸石、石煤、粉煤灰、爐渣等3-3-4 4 低品位原料和工業(yè)廢渣的利用n石灰質(zhì)原料低品位化；nSi 、Al質(zhì)原料巖礦化；nFe質(zhì)原料廢渣化。目前水泥原料結(jié)構(gòu)的一個新的技術(shù)方向目前水泥原料結(jié)構(gòu)的一個新的技術(shù)方向使用低品位原料急工業(yè)廢渣時應(yīng)注意使用低品位原料急工業(yè)廢渣時應(yīng)注意n這些原料成分波動大，使用前先要取樣分析，這些原料成分波動大，使用前先要

16、取樣分析，且取樣要有代表性；且取樣要有代表性；n使用時要適當(dāng)調(diào)整一些工藝。使用時要適當(dāng)調(diào)整一些工藝。n低品位石灰質(zhì)原料：低品位石灰質(zhì)原料：CaO48%或含較多雜質(zhì)。其中白云石質(zhì)巖不適宜生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料，其余均可用。n與CaO含量較高的石灰石搭配使用n用硅質(zhì)泥灰?guī)r作粘土質(zhì)原料和取代部分石灰質(zhì)原料。一、低品位石灰質(zhì)原料的利用n玄武巖：玄武巖：是一種分布較廣的火成巖，其顏色因異質(zhì)礦物的含量而異，并由灰到黑，風(fēng)化后表面呈紅褐色。n成分：成分：類似粘土，但Fe2O3、R2O偏高。(助熔氧化物含量較多 ) n使用：使用：代替粘土質(zhì)原料n使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)：因其可塑性、易磨性差，使用時要強(qiáng)化粉磨。

17、 二、玄武巖資源的開發(fā)與利用n煤矸石：煤矸石：煤礦生產(chǎn)時的廢渣，是采煤和選礦過程中分離出來的，屬泥質(zhì)巖，夾雜一些砂巖。n化學(xué)成分：化學(xué)成分：以SiO2、Al2O3為主，少量Fe2O3、 CaO，少量熱值。n石煤：石煤：古生代和晚古生代菌藻類低等植物所形成的低炭煤。其組成性質(zhì)及生成等與煤無本質(zhì)差別，屬可燃沉積巖。三、煤矸石、石煤的利用1、代替粘土配料；2、經(jīng)煅燒處理后作混合材；3、作沸騰燃燒室燃料，其渣作水泥混合材。n煤矸石、石煤的應(yīng)用：煤矸石、石煤的應(yīng)用：n粉煤灰：粉煤灰：是火力發(fā)電廠煤粉燃燒后所得的粉狀灰燼。 爐渣：爐渣：煤在工業(yè)鍋爐燃燒后排出的灰渣。n成分：成分： 以SiO2、 Al2O3

18、為主n利用：利用：1、作混合材料； 2、代替部分或全部粘土參與配料。n作原料使用時應(yīng)注意：作原料使用時應(yīng)注意：1、加強(qiáng)均化；2、精確計量； 3、注意可燃物對煅燒的影響； 4、因其可塑性差，立窯生產(chǎn)時要搞好成球。 粉煤灰及爐渣的利用n珍珠巖：珍珠巖：是一種以玻璃態(tài)存在的火成非晶類物質(zhì)，屬富含SiOSiO2 2的酸性巖石，可用作粘土質(zhì)粘土質(zhì)原料配料。n赤泥：赤泥：是燒結(jié)法從礬土中提取氧化鋁時所排出的赤色廢渣， AlAl2 2OO3 3和FeFe2 2OO3 3含量高高，CaOCaO含量低低，赤泥漿含水大，可作濕法濕法生產(chǎn)的粘土質(zhì)粘土質(zhì)原料。n電石渣：電石渣：是化工廠乙炔發(fā)生車間消解石灰排出的含水約

19、85%90%的廢渣。主要成分是Ca(OH)Ca(OH)2 2, ,可替代部分石灰質(zhì)石灰質(zhì)原料。n碳酸法制糖廠的糖濾泥糖濾泥、氯堿法制堿廠的堿渣堿渣、造紙廠的白泥白泥：其主要成分都是CaCOCaCO3 3，均可做石灰質(zhì)石灰質(zhì)原料。 四、其他原料n固體燃料 煤n液體燃料重油n氣體燃料煤氣n煤正常煤低質(zhì)煤灰分高熱值低2-42-4燃料燃料n煤的化學(xué)成分：工業(yè)分析n水分W揮發(fā)分V固定碳C灰分A可燃成分可燃成分多，煤的發(fā)多，煤的發(fā)熱量低熱量低多，易燃，多，易燃，火焰長火焰長焦碳焦碳多，發(fā)熱量低多，發(fā)熱量低一、固體燃料n無煙煤（硬煤、白煤）無煙煤（硬煤、白煤）炭化程度深揮發(fā)分含量小于炭化程度深揮發(fā)分含量小于

20、10%10%質(zhì)硬、金屬光澤、含碳量高，著火溫度高質(zhì)硬、金屬光澤、含碳量高，著火溫度高600600700 700 火焰短火焰短 熱值熱值2093429308 KJ/Kg 2093429308 KJ/Kg 立窯立窯n煙煤煙煤炭化程度較深揮發(fā)分含量炭化程度較深揮發(fā)分含量1540% 1540% 質(zhì)硬質(zhì)硬 著火溫度高著火溫度高400400500 500 火焰較長火焰較長 而煙多而煙多 熱值熱值2093431401 2093431401 KJ/Kg KJ/Kg 回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯n褐煤褐煤炭化程度較淺炭化程度較淺 揮發(fā)分含量較高揮發(fā)分含量較高4060% 4060% ，褐色無光澤，褐色無光澤 熱值熱值837418

21、841 KJ/Kg 837418841 KJ/Kg 性質(zhì)不穩(wěn)定性質(zhì)不穩(wěn)定 易風(fēng)化易風(fēng)化 粉碎粉碎 易自燃易自燃煤的種類n煙煤煙煤熱值熱值 越高越好越高越好揮發(fā)分揮發(fā)分 高，著火快，火焰長高，著火快，火焰長 揮發(fā)分揮發(fā)分22%32% 22%32% 灰分灰分 煤灰進(jìn)入熟料煤灰進(jìn)入熟料 灰分小于灰分小于27%27%水分水分 高高 燃燒速度慢，燃燒速度慢， 適量水分促進(jìn)適量水分促進(jìn)C C和和OO的化合，的化合，發(fā)火后能提高輻射力發(fā)火后能提高輻射力 1.0%1.5%1.0%1.5%細(xì)度細(xì)度 粗，燃燒不充分，細(xì)，迅速完全粗，燃燒不充分，細(xì)，迅速完全回轉(zhuǎn)窯對燃煤的質(zhì)量要求n液體燃料 重油 渣油n氣體燃料 煤

22、氣只適用于回轉(zhuǎn)窯液體燃料和氣體燃料石灰石礦山石灰石礦山石灰石礦山開采設(shè)備石灰石礦山開采設(shè)備破碎機(jī)皮帶機(jī)長距離輸送石灰石n一、破碎一、破碎n（一）、物料破碎的目的：（一）、物料破碎的目的：便于運(yùn)輸、儲存、烘干、配料、喂料、粉磨便于運(yùn)輸、儲存、烘干、配料、喂料、粉磨n（二）、常需破碎的物料：（二）、常需破碎的物料：石灰石、塊狀粘土質(zhì)原料、礦化劑、石膏、熟料等。石灰石、塊狀粘土質(zhì)原料、礦化劑、石膏、熟料等。 2-6原料的破碎與烘干原料的破碎與烘干n（三）、破碎工藝：（三）、破碎工藝：n破碎：破碎：利用機(jī)械方法將大塊物料變成小塊利用機(jī)械方法將大塊物料變成小塊物料的過程。（大于物料的過程。（大于2 25

23、mm5mm ）n破碎段破碎段：物料每經(jīng)過一次破碎，稱為一個物料每經(jīng)過一次破碎，稱為一個破碎段破碎段n破碎比破碎比：物料破碎前后的粒度之比。物料破碎前后的粒度之比。一、破碎一、破碎n烘干：烘干：利用熱能將物料中的水分汽化并排除的過程。n烘干的目的：烘干的目的：提高磨機(jī)粉磨效率；利于粉狀物料的輸送、儲存和均化。n常需要烘干的物料：常需要烘干的物料：粘土、煤、礦渣等。二、烘干二、烘干（一）、被烘干物料的水分要求（一）、被烘干物料的水分要求 品品 種種石灰石石灰石粘粘 土土鐵鐵 粉粉煤煤天然水分天然水分1% 15%5%不定不定入磨水分入磨水分1.5%5%3.0%采用普通干法粉磨工藝時采用普通干法粉磨工藝時 二、烘干二、烘干二、烘干方法及設(shè)備：二、烘干方法及設(shè)備：單獨(dú)烘干單獨(dú)烘干烘干兼粉磨烘干兼粉磨回轉(zhuǎn)烘干機(jī)回轉(zhuǎn)烘干機(jī)最成熟，常用最成熟，常用 懸浮烘干機(jī)懸浮烘干機(jī)流態(tài)化烘干機(jī)流態(tài)化烘干機(jī)立式烘干塔立式烘干塔烘干方法烘干設(shè)備二、烘干二、烘干工藝流程工藝流程n順流式：物料運(yùn)動方向與熱煙氣流向一致順流式：物料運(yùn)動方向與熱煙氣流向一致n逆流式：物料運(yùn)動方向與熱煙氣流向相反逆流式：物料運(yùn)動方向與熱煙氣流向相