原料及預(yù)均化技術(shù)

1、第第3章章 原料及預(yù)均化技術(shù)原料及預(yù)均化技術(shù) 本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章主要講述了水泥生產(chǎn)用的主要原料、輔助原料。礦山開(kāi)采的方法和原則。原料破碎與烘干、輸送與儲(chǔ)存。原料的預(yù)均化的原理和提高原料預(yù)均化效果的主要措施。 3.1 水泥生產(chǎn)用主要原料水泥生產(chǎn)用主要原料 生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的主要原料有石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料。 通常，生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥熟料約消耗1.6t左右的干原料，其中干石灰質(zhì)原料約占80左右，干粘土質(zhì)原料約1015。 3.1.1石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料 凡是以碳酸鈣為主要成分的原料都屬于石灰質(zhì)原料。它可分為天然石灰質(zhì)原料和人工石灰質(zhì)原料兩類。水泥生產(chǎn)中常用的是含有碳酸鈣的天然礦石。石

2、灰石石灰質(zhì)原料的種類和性質(zhì)石灰質(zhì)原料的種類和性質(zhì) 天然石灰質(zhì)原料 石灰石由碳酸鈣所組成的化學(xué)與生物化學(xué)沉積巖。其主要礦物為方解石（CaCO3) ，常含有白云石(CaCO3MgCO3)、石英(結(jié)晶SiO2)，燧石(又稱玻璃質(zhì)石英、火石，主要成分為SiO2，屬結(jié)晶SiO2)、粘土質(zhì)及鐵質(zhì)等雜質(zhì)。 純凈的石灰石白色。自然界中的石灰石常因含雜質(zhì)的含量不同而呈青灰、灰白、灰黑、淡黃及紅褐色等不同顏色。石灰石一般呈塊狀，結(jié)構(gòu)致密，性脆，莫試硬度34，密度2.62.8g/cm3，耐壓強(qiáng)度隨結(jié)構(gòu)和孔隙率而異，單向抗壓強(qiáng)度在30170MPa之間，一般為80140MPa，石灰石含水一般不大于1.0%，水分大小隨氣

3、候而異。 泥灰?guī)r泥灰?guī)r是由碳酸鈣和粘土物質(zhì)同時(shí)沉積所形成的均勻混合的沉積巖，屬石灰?guī)r向粘土過(guò)渡的中間類型巖石。 泥灰?guī)r中CaO量超過(guò)45%，稱為高鈣泥灰?guī)r;若其CaO含量小于43.5稱為低鈣泥灰?guī)r。泥灰?guī)r主要礦物也是方解石，常見(jiàn)的為粗晶粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。泥灰?guī)r顏色決定于粘土物質(zhì)，從青灰色、黃土色到灰黑色，顏色多樣。質(zhì)軟易采掘和粉碎，常呈夾層狀或厚層狀。其硬度低于石灰?guī)r，粘土礦物含量愈高，硬度愈低。耐壓強(qiáng)度小于100MPa，含水率隨粘土含量和氣候而變化。 石灰質(zhì)原料的選擇石灰質(zhì)原料的選擇 石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求 石灰質(zhì)原料使用最廣泛的是石灰石，其主要成分是CaCO3，純石灰石的CaO最高含量為5

4、6%，其品位由CaO含量確定。有害成分為MgO、R2O、（Na2O、K2O）和游離SiO2。 石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求 成分成分CaOCaOMgOMgOf-SiOf-SiO2 2（燧燧石或石英）石或石英）SOSO3 3NaNa2 2O O+ +K K2 2O O含量含量（）（）484833441 10.60.6石灰質(zhì)原料的選擇 搭配使用；限制MgO含量；限制燧石含量；新型干法水泥生產(chǎn)，還應(yīng)限制K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量組分。 3.1.23.1.2粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料 指含水鋁硅酸鹽物原料的總稱 粘土礦粘土質(zhì)原料的種類與特性粘土質(zhì)原料的種類與特性 粘土是多種微細(xì)的呈疏

5、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(zhǎng)石等鋁硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)漫長(zhǎng)地質(zhì)年代風(fēng)化而成。包括華北、西北地區(qū)的紅土，東北地區(qū)的黑土與棕壤，南方地區(qū)的紅壤與黃壤等。根據(jù)粘土中主導(dǎo)礦物不同，將其分為高嶺石類、蒙脫石類、水云母類等。 黃土是沒(méi)有層理的粘土與微粒礦物的天然混合物。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。頁(yè)巖是粘土經(jīng)長(zhǎng)期膠結(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?；瘜W(xué)成分類似于粘土，可作為粘土使用，但其硅率較低，通常配料時(shí)需摻加硅質(zhì)校正原料。頁(yè)巖顏色不定，一般灰黃、灰綠、黑色及紫色等，結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)實(shí)，層理發(fā)育，通常呈頁(yè)狀或薄片狀。

6、 粘土質(zhì)原料的品質(zhì)要求及選擇粘土質(zhì)原料的品質(zhì)要求及選擇 品質(zhì)要求品質(zhì)要求品品 位位n np pMgOMgO(%)(%)R R2 2O(%)O(%)SOSO3 3(%)(%)塑性塑性指數(shù)指數(shù)一級(jí)一級(jí)品品2.72.73.53.51.51.53.53.53.03.04.04.02.02.01212二級(jí)二級(jí)品品2.02.02.72.7或或3.53.54.04.0不限不限3.03.04.04.02.02.01212選擇粘土質(zhì)原料時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 n、p值要適當(dāng)。盡量不含碎石、卵石，粗砂含量應(yīng)小于5%。旋窯生產(chǎn)時(shí)對(duì)可塑性不做要求。3.2 水泥生產(chǎn)用輔助原料水泥生產(chǎn)用輔助原料 3.2.1校正原料校正原料 當(dāng)石

7、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時(shí)，必須根據(jù)所缺少的組分摻加相應(yīng)的原料，這種以補(bǔ)充某些成分不足為主的原料稱為校正原料。 鐵質(zhì)校正原料 補(bǔ)充氧化鐵含量不足的原料， Fe2O3含量40（1）硫鐵礦渣(即鐵粉)：硫酸廠工業(yè)廢渣，F(xiàn)e2O3含量50，紅褐色粉末，含水量較大。（2）低品位鐵礦石：（3）煉鐵廠尾礦：（4）鉛礦渣或銅礦渣： 鐵礦石鐵礦石硅質(zhì)校正原料 補(bǔ)充氧化硅含量不足的原料，SiO2含量7090，n4.0，R2O4.0。常用：硅藻土、硅藻石、含SiO2多的河砂、砂巖、粉砂巖等。其中砂巖，河砂中結(jié)晶SiO2多，難磨難燒，盡量不用，風(fēng)化砂巖易于粉磨，對(duì)煅燒影響小。 砂巖砂

8、巖頁(yè)巖頁(yè)巖鋁質(zhì)校正原料 補(bǔ)充氧化鋁含量不足的原料，Al2O3含量30。常用：爐渣、煤矸石、鋁礬土等鋁鈣鋁鈣渣渣3.2.3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 低品位原料低品位原料是指化學(xué)成分、雜質(zhì)含量、物理性能等不符合一般水泥生產(chǎn)要求的原料。 工業(yè)廢渣是指企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢渣或副產(chǎn)品。 3.2.3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 低品位石灰質(zhì)原料的利用煤矸石、石煤的利用粉煤灰及爐渣的利用 玄武巖資源的開(kāi)發(fā)與利用 其他原料的應(yīng)用 3.3 3.3 礦山開(kāi)采礦山開(kāi)采 主要原料（石灰石和粘土）資源 ，靠近工廠，自行開(kāi)采。 開(kāi)采前對(duì)礦山資源進(jìn)行詳細(xì)的勘探；作必要的原料

9、工業(yè)性試驗(yàn)。 水泥廠的原料均屬非金屬礦床。非金屬礦床開(kāi)水泥廠的原料均屬非金屬礦床。非金屬礦床開(kāi)采按開(kāi)采對(duì)象和開(kāi)采方法不同可分為露天開(kāi)采和采按開(kāi)采對(duì)象和開(kāi)采方法不同可分為露天開(kāi)采和地下開(kāi)采。地下開(kāi)采。露天開(kāi)采又分為機(jī)械開(kāi)采和水力開(kāi)采。水力開(kāi)露天開(kāi)采又分為機(jī)械開(kāi)采和水力開(kāi)采。水力開(kāi)采是用高壓高速的水流沖采礦巖。機(jī)械開(kāi)采是用采是用高壓高速的水流沖采礦巖。機(jī)械開(kāi)采是用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備。一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備。水泥廠的原料是用露天開(kāi)采水泥廠的原料是用露天開(kāi)采開(kāi)采過(guò)程：開(kāi)采過(guò)程：剝離剝離：覆蓋層的剝離覆蓋層的剝離 開(kāi)采開(kāi)采：有用礦的有用礦的開(kāi)采開(kāi)采鉆鉆眼眼爆破爆破采采運(yùn)運(yùn)礦石的運(yùn)輸，根據(jù)采石場(chǎng)距工廠的距離及

10、采礦石的運(yùn)輸，根據(jù)采石場(chǎng)距工廠的距離及采石場(chǎng)與工廠間的地形可以利用不同的運(yùn)輸工具。石場(chǎng)與工廠間的地形可以利用不同的運(yùn)輸工具。 皮帶輸送機(jī)皮帶輸送機(jī) 鋼索絞車鋼索絞車 自動(dòng)卸料汽車自動(dòng)卸料汽車 小型內(nèi)燃機(jī)車小型內(nèi)燃機(jī)車 火車裝運(yùn)火車裝運(yùn) 架空索道架空索道 3.4 原料破碎與烘干、輸送與儲(chǔ)存 3.4.13.4.1破碎破碎 破碎：利用機(jī)械方法將大塊物料變成小塊物料的過(guò)程（粒度大于25mm）。 破碎的目的：便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、烘干、配料和粉磨。 破碎的物料：石灰石、粘土等原料及熟料、石膏、混合材料、煤等。 水泥廠常用破碎設(shè)備一覽表水泥廠常用破碎設(shè)備一覽表 破碎機(jī)類型破碎機(jī)類型破碎原理破碎原理破碎比破碎比i

11、 i允 許 物 料允 許 物 料含水（）含水（）適宜破碎的物料適宜破碎的物料顎式、旋回式、顎式、旋回式、顎旋式破碎機(jī)顎旋式破碎機(jī)擠壓擠壓3 36 61010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏膏細(xì)碎顎式破碎機(jī)細(xì)碎顎式破碎機(jī)擠壓擠壓8 810101010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏膏錘式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)沖擊沖擊10101515（雙（雙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子30304040）1010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏、煤膏、煤反擊式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī)沖擊沖擊101040401212石灰石、熟料、煤石灰石、熟料、煤立軸錘式破碎機(jī)立軸錘式破碎機(jī)沖擊沖擊101020201212石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏、

12、煤膏、煤沖擊式破碎機(jī)沖擊式破碎機(jī)沖擊沖擊101030301010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏膏風(fēng)選錘式破碎機(jī)風(fēng)選錘式破碎機(jī)沖擊、磨剝沖擊、磨剝505020020088煤煤高速粉煤機(jī)高速粉煤機(jī)沖擊沖擊50501801808 81313煤煤齒輥式破碎機(jī)齒輥式破碎機(jī)擠壓、磨剝擠壓、磨剝3 315152020粘土粘土刀式粘土破碎機(jī)刀式粘土破碎機(jī)擠壓、沖擊擠壓、沖擊8 812121818粘土粘土3.4.2 3.4.2 烘干烘干 烘干：利用熱能將物料中的水分汽化并排除烘干：利用熱能將物料中的水分汽化并排除的過(guò)程。的過(guò)程。烘干的目的：提高磨機(jī)粉磨效率；利于粉狀烘干的目的：提高磨機(jī)粉磨效率；利于粉狀物料

13、的輸送、儲(chǔ)存和均化。物料的輸送、儲(chǔ)存和均化。常需要烘干的物料：粘土、煤、礦渣等。常需要烘干的物料：粘土、煤、礦渣等?；剞D(zhuǎn)烘干機(jī)回轉(zhuǎn)烘干機(jī)被烘干物料的水分要求：被烘干物料的水分要求：采用普通干法粉磨工藝時(shí)，要求入磨物料采用普通干法粉磨工藝時(shí)，要求入磨物料的平均水分應(yīng)小于的平均水分應(yīng)小于1.5%1.5%。一般設(shè)烘干設(shè)備，。一般設(shè)烘干設(shè)備，對(duì)含水多的物料進(jìn)行烘干對(duì)含水多的物料進(jìn)行烘干 采用烘干磨時(shí)，要求入磨物料的平均水分采用烘干磨時(shí)，要求入磨物料的平均水分小于小于6%6%（也有的更高）。一般不設(shè)烘干設(shè)備，（也有的更高）。一般不設(shè)烘干設(shè)備，但當(dāng)平均水分超過(guò)允許入磨水分時(shí)，也需對(duì)但當(dāng)平均水分超過(guò)允許入磨

14、水分時(shí)，也需對(duì)含水多的物料烘干。含水多的物料烘干。 烘干烘干工藝及選擇工藝及選擇 ：?jiǎn)为?dú)烘干系統(tǒng)：利用單獨(dú)的烘干設(shè)備對(duì)物單獨(dú)烘干系統(tǒng)：利用單獨(dú)的烘干設(shè)備對(duì)物料進(jìn)行烘干?；剞D(zhuǎn)烘干機(jī)，流態(tài)烘干機(jī)，料進(jìn)行烘干?；剞D(zhuǎn)烘干機(jī)，流態(tài)烘干機(jī)，振動(dòng)烘干機(jī)，立式烘干窯（塔）振動(dòng)烘干機(jī)，立式烘干窯（塔） 烘干兼粉磨（烘干磨）：可簡(jiǎn)化流程，節(jié)烘干兼粉磨（烘干磨）：可簡(jiǎn)化流程，節(jié)省設(shè)備和投資，減少人員，減少揚(yáng)塵點(diǎn)，省設(shè)備和投資，減少人員，減少揚(yáng)塵點(diǎn)，還可以利用窯尾和冷卻機(jī)的廢氣余熱。采還可以利用窯尾和冷卻機(jī)的廢氣余熱。采用烘干磨時(shí)，要求入磨物料的平均水分小用烘干磨時(shí)，要求入磨物料的平均水分小于于6%6%（也有的更高）

15、。（也有的更高）。烘干兼粉磨3.4.3 3.4.3 輸送與儲(chǔ)存輸送與儲(chǔ)存 物料的輸送物料的輸送 粒狀或小塊狀的物料：皮（膠）帶輸送機(jī)、斗式粒狀或小塊狀的物料：皮（膠）帶輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、埋刮板式輸送機(jī)等提升機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、埋刮板式輸送機(jī)等粉狀物料的輸送粉狀物料的輸送 ：螺旋輸送機(jī)（鉸刀）、斗式提：螺旋輸送機(jī)（鉸刀）、斗式提升機(jī)、空氣輸送斜槽、氣力提升泵等升機(jī)、空氣輸送斜槽、氣力提升泵等3.4.3 3.4.3 輸送與儲(chǔ)存輸送與儲(chǔ)存 物料的儲(chǔ)存物料的儲(chǔ)存 儲(chǔ)存的目的：平衡生產(chǎn)。儲(chǔ)存的目的：平衡生產(chǎn)。 儲(chǔ)存期：某物料的儲(chǔ)存量能滿足工廠生儲(chǔ)存期：某物料的儲(chǔ)存量能滿足工廠生產(chǎn)需要的天數(shù)。產(chǎn)

16、需要的天數(shù)。 儲(chǔ)存設(shè)施：露天堆場(chǎng)、堆棚、聯(lián)合儲(chǔ)儲(chǔ)存設(shè)施：露天堆場(chǎng)、堆棚、聯(lián)合儲(chǔ)庫(kù)、圓庫(kù)、預(yù)均化設(shè)施兼儲(chǔ)存、儲(chǔ)料倉(cāng)庫(kù)、圓庫(kù)、預(yù)均化設(shè)施兼儲(chǔ)存、儲(chǔ)料倉(cāng)3.5 3.5 原料的預(yù)均化原料的預(yù)均化 3.5.13.5.1均化與預(yù)均化的基本概念均化與預(yù)均化的基本概念 物料的均化物料的均化1定義：通過(guò)采用一定的工藝措施，達(dá)到降定義：通過(guò)采用一定的工藝措施，達(dá)到降低物料的化學(xué)成分波動(dòng)振幅，使物料的化學(xué)成低物料的化學(xué)成分波動(dòng)振幅，使物料的化學(xué)成分均勻一致的過(guò)程。分均勻一致的過(guò)程。作用：是保證熟料質(zhì)量、產(chǎn)量及降低消耗的作用：是保證熟料質(zhì)量、產(chǎn)量及降低消耗的基本措施和前提條件，也是穩(wěn)定出廠水泥質(zhì)量基本措施和前提條件，

17、也是穩(wěn)定出廠水泥質(zhì)量的重要途徑。的重要途徑。 均化效果的評(píng)價(jià)均化效果的評(píng)價(jià) 標(biāo)準(zhǔn)偏差：標(biāo)準(zhǔn)偏差值越小，物料標(biāo)準(zhǔn)偏差：標(biāo)準(zhǔn)偏差值越小，物料的成分越均勻的成分越均勻n1i2i)xx(1n1S均化效果均化效果均化效果亦稱均化倍數(shù)或均化系數(shù)，通常均化效果亦稱均化倍數(shù)或均化系數(shù)，通常它指的是均化前物料的標(biāo)準(zhǔn)偏差與均化后它指的是均化前物料的標(biāo)準(zhǔn)偏差與均化后物料的標(biāo)準(zhǔn)偏差之比值，即：物料的標(biāo)準(zhǔn)偏差之比值，即： 出進(jìn)SSH 3.5.23.5.2原、燃料的預(yù)均化原、燃料的預(yù)均化 基本原理基本原理 原燃料的預(yù)均化就是原料或燃料在粉磨之原燃料的預(yù)均化就是原料或燃料在粉磨之前所進(jìn)行的均化。前所進(jìn)行的均化。 “平鋪直取

18、平鋪直取”：堆放時(shí)，盡可能地以最多：堆放時(shí)，盡可能地以最多的相互平行、上下重疊的同厚度的料層構(gòu)成料的相互平行、上下重疊的同厚度的料層構(gòu)成料堆；堆；取料時(shí)，按垂直于料層方向的截面對(duì)所有取料時(shí)，按垂直于料層方向的截面對(duì)所有料層切取一定厚度的物料。料層切取一定厚度的物料。 3.5.23.5.2原、燃料的預(yù)均化原、燃料的預(yù)均化 基本基本概念概念定義定義原燃料的預(yù)均化就是原料或燃料在粉磨之前所原燃料的預(yù)均化就是原料或燃料在粉磨之前所進(jìn)行的均化。進(jìn)行的均化。 作用作用降低原燃料成分波動(dòng)降低原燃料成分波動(dòng)，為準(zhǔn)確配料、提高生料為準(zhǔn)確配料、提高生料均勻性，穩(wěn)定熟料煅燒提供良好的條件。均勻性，穩(wěn)定熟料煅燒提供良好的條件。 條件條件CvCv5 5：不需要進(jìn)行預(yù)均化。不需要進(jìn)行預(yù)均化。CvCv5 51010：原料的成分有一定的波動(dòng)。原料的成分有一定的波動(dòng)。 CvCv1010：必須進(jìn)行預(yù)均化。必須進(jìn)行預(yù)均化。 原理原理“平鋪直取平鋪直取”：堆放時(shí)，盡可能地以最多的相互：堆放時(shí)，盡可能地以最多的相互平行、上下重疊的同厚度的料層構(gòu)成料堆；平行、上下重疊的同厚度的料層構(gòu)成料堆；取料取料時(shí)，按垂直于料層方向的截面對(duì)所有料層切取一時(shí)，按垂直于料層方向的截面對(duì)所有料層切取一定厚度的物料。定厚度的物料。預(yù)均化工藝及設(shè)施預(yù)均化工藝及設(shè)施: :預(yù)均化堆場(chǎng)的布置方式有矩形預(yù)均化堆場(chǎng)的布置方式有