水泥生產(chǎn)工藝高效培訓(xùn)教案

1、水泥生產(chǎn)工藝高效培訓(xùn)教案我們一起來(lái)了解水泥工藝 根底篇 水泥的物理化學(xué)性質(zhì) 第1節(jié)：水泥第2節(jié)：生產(chǎn)工藝流程第3節(jié)：破碎第4節(jié)：粉磨第5節(jié)：燒成第6節(jié)：制成第7節(jié)：包裝出廠 第1節(jié)：水泥水泥為什么會(huì)硬化？水泥的質(zhì)量特點(diǎn)？ 怎樣生產(chǎn)水泥 ？讓我們慢慢揭開(kāi)水泥神秘的面紗 水泥是什么？ 水泥：凡細(xì)磨物料，加適量水后，成塑性漿狀，即能在空氣硬化，又能在水中硬化的水硬性膠凝材料，并能把沙石等材料牢固地膠結(jié)在一起的叫水泥。我們生產(chǎn)的水泥定義和類型我們生產(chǎn)的是硅酸鹽水泥，生產(chǎn)的原材料主要由硅酸鹽礦物組成統(tǒng)稱為硅酸鹽水泥.顏色:灰色的粉末，礦物組成：鈣(石灰石)、硅酸鹽砂巖、鋁酸鹽(黏土或頁(yè)巖)、鐵酸鹽鐵粉組

2、成。 從各種礦石開(kāi)采到水泥經(jīng)歷一系列的變化，我們將從以下系列反響中看到物料的個(gè)種不同狀態(tài) 開(kāi)采 破碎 預(yù)均化 研磨 礦山 原料 經(jīng)破碎的物料 初步配比的物料 校正原料 煅燒 粉磨粉料 熟料 水泥 石膏 混合材水泥的質(zhì)量標(biāo)號(hào)是由水泥28天到達(dá)的抗壓強(qiáng)度定義的。 水泥品種： +混合材熟料+石膏硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥 那種材料可以直接進(jìn)入水泥產(chǎn)品中 礦渣 活性混合材 熟料 火山灰粉煤灰石膏同樣的熟料可以研磨出不同性能的硅酸鹽水泥 提高早期強(qiáng)度應(yīng)減小水泥顆粒度，可以得出更細(xì)的強(qiáng)度更高的水泥水泥粉磨流程： 熟料石膏混合材 熟料是什么？ 粉料通過(guò)預(yù)熱、分解、煅燒、冷卻得到的礦物質(zhì)物料。熟料生產(chǎn)在那里：燒

3、成系統(tǒng)。 1 配好的料粉在預(yù)熱器里預(yù)熱、枯燥、分解。2 熱源：分解爐、回轉(zhuǎn)窯。3 冷卻機(jī)：使熟料急冷，使助燃?xì)怏w加熱。 回轉(zhuǎn)窯冷卻機(jī)配好的料粉預(yù)熱器熟料粉料是什么？ 粉料是通過(guò)對(duì)配好了的生料進(jìn)行研磨和均化后得到一定細(xì)度的粉末狀物料。生料磨流程：均化庫(kù)生料磨原料均化堆場(chǎng)粗粉成品原料去預(yù)熱器破碎車間 預(yù)均化堆場(chǎng)我們面對(duì)環(huán)境是責(zé)任 破破去生料磨小 結(jié)礦山破 碎預(yù)均化堆庫(kù)生料磨均化庫(kù)回轉(zhuǎn)窯篦冷機(jī)熟料庫(kù)水泥磨包裝水泥罐車煤磨 你明白了嗎！ 料粉 研磨分解爐 煅燒 冷卻袋裝 第2節(jié)：生料和熟料組份 生料經(jīng)過(guò)配料和研磨后被稱為生料粉。生料粉經(jīng)過(guò)煅燒后成為熟料生料里都含什么那？煅燒過(guò)程都發(fā)生那些變化？煅燒過(guò)程

4、都釋放出什么？熟料里有那些礦物組成？ 生 料礦 山開(kāi) 采砂巖 SiO2石灰石 CaCO3鋁礬土Al2O3鐵粉 Fe2O3如果用煤做燃料灰分中會(huì)摻入微量SiO2 Fe2O3 Al2O3你將收獲它!石灰石和硅質(zhì)原料(黏土砂巖)不是很純,互相摻有成分.為了到達(dá)一個(gè)合理的配值,人們會(huì)使用一些輔助純潔產(chǎn)品來(lái)補(bǔ)充這四種化學(xué)成分.生料由四種化學(xué)成分組成: CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3煅燒煅燒生料要成為熟料,主要經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段. 1 分解 2 燒結(jié)第一階段：分解CaCO3 820- 900 CaO + CO2 煅燒過(guò)程中釋放的主要?dú)怏wCO2。術(shù)語(yǔ)：LOSS。 LOSS 燒矢量：表示生料煅燒成為熟料釋

5、放出的氣體的生料百分比。 CO2 %= 44/100 CaCO3 第二階段：煅燒CaO和其它物質(zhì)相結(jié)合的最后階段被稱之為燒結(jié)。3C+A 1260-1338 C3A 液態(tài) 4C+A+F 1260-1338 C4AF2C+S 1338-1420 C2S(固態(tài)熟料) 3C+S 13381420 C3S固態(tài)熟料這就是熟料中的四種礦物。熟料的礦物組成：兩種硅酸鹽，兩種鋁酸鹽。煅 燒簡(jiǎn)寫符號(hào)化學(xué)分子式名稱C3S（Ca0）3SI02硅酸三鈣 阿利特C2S（Ca0）2SI02硅酸二鈣 貝利特C3A（Ca0）3AI2O3鋁酸三鈣 賽利特C4AF（Ca0）4AI203 Fe203鐵鋁酸四鈣 才利特1000克熟料中

6、：C3S=3*56=228g C2S=2*56=172gC3A=3*56+102=270gC4AF=4*56+102+160=486g生料惰性物質(zhì) SiO2Fe2O3CaO Al203 燒失量 CO2 煅燒 熟料活性物質(zhì) C3S C2S C3AC4AF 四種化學(xué)成分的比例決定熟料質(zhì)量. 如果生料中的四種成分有任何變化熟料中的礦物質(zhì)的比例就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化.并因此改變熟料質(zhì)量. 第3節(jié)：熟料質(zhì)量 水泥的水化、凝結(jié)、強(qiáng)度。 熟料礦物的水硬特性。 煅燒和急冷的影響。 不同類型熟料組成的實(shí)施。 水化：水化是一種水硬產(chǎn)品與水反響結(jié)晶時(shí)其強(qiáng)度得到提高。短時(shí)間的水化被之凝結(jié)。 參加石膏的目的：在于延緩和調(diào)節(jié)

7、凝結(jié)時(shí)間。28天的抗壓強(qiáng)度是水泥進(jìn)行分級(jí)的依據(jù) 凝結(jié)：凝結(jié)的原因：C3A首先凝結(jié)，因?yàn)樗挠H水性極強(qiáng)，它的水化速度很快。由于熟料中的f-CaO的存在和石膏的添加。C3A+C+nH C2AH8 + C4AH13 + 釋放大量的熱 C3A 的強(qiáng)度在頭兩天迅速增加，然后它就相對(duì)保持低強(qiáng)，不在變化。在熟料的礦物里，C3A對(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)間起著極為重要的影響，并會(huì)促進(jìn)水泥的早期強(qiáng)度。影響水泥凝結(jié)時(shí)間的因素還有：1石膏的摻加量。2 C3A含量的提高。 3 熟料研磨的細(xì)度。 強(qiáng)度產(chǎn)生強(qiáng)度的首要原因：C3S C3S的水化： C3S決定水泥的28天強(qiáng)度，C3A決定水泥的凝結(jié)時(shí)間 為了熟料易于煅燒人們?cè)谏现袇⒓覨

8、e2O3 ，使熟料中就產(chǎn)生了一種新礦物C4AF。 C4AF不具有明顯的水硬性。關(guān)于C2S是一種過(guò)渡礦物質(zhì)。 C3S + 3H CHS + 2 CH 釋放出熱量 C3S + 3H2O CHS + 2CaOH2C2S + C 1420 C3S 為全部形成C3S應(yīng)該有：1 足夠未化合的CaO2 高于1420的溫度3 分布均勻的溫度4 C2S和CaO有足夠的反響時(shí)間在工業(yè)條件下，由于四個(gè)條件很難滿足所以：熟料中將殘留尚未轉(zhuǎn)變的C2S。這種熟料很難研磨CaOH2可導(dǎo)致水泥構(gòu)件脆性，數(shù)量要少些 28天 一年 時(shí)間 C2S C3S強(qiáng)度 結(jié)論：C2S水化緩慢，但一年以后強(qiáng)度和C3S一樣。 C3S和C2S的水化

9、反響： C3S+3H CSH+2CaOH2 + 熱量 C2S+3H 水化慢 CSH+2CaOH2+ 熱量 煅燒和冷卻對(duì)熟料質(zhì)量的影響過(guò) 度 煅 燒C3S強(qiáng)度C3S晶體尺寸水化時(shí)攻擊點(diǎn)消失水 化 困 難早期強(qiáng)度煅燒過(guò)度將增加熱耗，研磨時(shí)消耗更高易磨性研磨不佳的危險(xiǎn)研磨能耗冷 卻 過(guò) 慢 C3S C2S需要更多的能量同 樣 產(chǎn) 品強(qiáng) 度 不 變四種礦物決定水泥的強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間小結(jié) 熟料礦物組成： C3S 55-65% C2S 11-21% C4AF 5-15% C3A 8-12%熟 料水 泥 + = 石 膏水C3A決定水泥凝結(jié)時(shí)間C3S決定水泥28天強(qiáng)度C2S晚期強(qiáng)度C4AF較小的水硬性隨 時(shí) 間

10、 硬 化 的 產(chǎn) 品根據(jù)某種水泥特性和礦物水化特性?？梢酝瞥鍪炝系V物組成。利用化學(xué)分析結(jié)果，并借助于鮑格公式，確定礦物組成 第4節(jié)：熟料的微量元素第一種微量元素： 游離鈣 f-CaO煅燒對(duì)熟料中游離鈣的影響： f-CaO的來(lái)源： CaCO3 CaO + CO2 煤中帶入 欠 燒 煅燒良好 過(guò) 燒大量f-CaO 2.5 正常 0.80.2少量f-CaO0.4 很少的C3S大量的C2S C3S 55-65% C2S11-21%很多的C3Sf-CaO高的危害: 水化時(shí)產(chǎn)生膨脹, 體積擴(kuò)大1.6倍.f-CaO =膨脹 對(duì)于配料良好的生料來(lái)講,游離鈣的多少,顯示著燒成的狀況 第二種微量元素 ： 堿 K

11、Na 來(lái)源: 生料中的黏土,煤粉中帶入. 在熟料中的存在形式: 以硫酸鹽的形式(可容性堿) K2SO3 和 Na2SO3或吸收到晶格中的堿. 對(duì)熟料質(zhì)量的影響: 提高1-3天強(qiáng)度.降低28天強(qiáng)度.并影響水泥的和易性(稠度增加).Ca2SO3 可以延長(zhǎng)水泥凝結(jié)時(shí)間, 提高熟料硬度(難磨) 第三種微量元素 ： 氧化鎂 MgO 來(lái)源：碳酸鹽分解中產(chǎn)生的。 性質(zhì)：當(dāng)氧化鎂以晶體存在時(shí) 它的水化速度很緩慢。如果混凝土暴露在一定溫度下。幾年后會(huì)產(chǎn)生極大的膨脹。 控制方法：使熟料迅速急冷，使液相固化將氧化鎂吸收防止其結(jié)晶。小結(jié)f-CaOK2SO3 Na2SO3Na2O K2OCa2SO3MgO凝結(jié)時(shí)間1-3

12、強(qiáng)度28強(qiáng)度膨脹值凈漿強(qiáng)度熟料礦物生成順序：C4AF C3A C2S C3S第5節(jié)：熟料率值 氧化鈣不飽和系數(shù) SM 硅酸率 N 碳酸鹽品位 AM 鋁氧率 P 熟 料 率 值氧化鈣飽和系數(shù)影響1、7、28天強(qiáng)度SM硅酸率影響易燒性AM鋁氧率影響凝結(jié)時(shí)間和水化性 氧化鈣不飽和系數(shù) 第一種情況：0 為控制C3S/C2S的比例，應(yīng)限制值。通常 3%7% 如果7% 那么氧化鈣含量缺乏。 第二種情況：= 0 如果煅燒理想的話：= 0 那么 f-CaO C2S 的值為0 。 F+A+S+C 這種情況是不存在的。 C2S10-20%很多的3-7%f-CaO。 第三種情況： 0 無(wú)論燒成質(zhì)量如何 熟料中的f-

13、CaO含量會(huì)很高。 2.8S +1.65A + 0.35F-C SM 硅酸率 SM = S / A+F 硅酸率是生料中氧化硅和熔劑的比例。是易燒性的指示。A + FC3A+C4AFLP燒結(jié)時(shí)間f-CaO更易燒結(jié)2.2SM3.2硅酸率為2.2%以便獲得足夠的C2S、C3S 和較高的物理強(qiáng)度 硅酸率最高不能超過(guò)3.2%最低限度地保證溶劑量(液相) AM 鋁氧率 AM = A / F 通過(guò)AM 來(lái)控制 C3A /C4AF 的比例。1AM2.5小 結(jié) 氧化鈣不飽和系數(shù)03% C3S含量高難于煅燒 含少量 f-CaO C2S7% CaO 含量缺乏. C3S少且強(qiáng)度缺乏.硅酸率 SMSM2.2 容易煅燒.

14、強(qiáng)度低. SM3.2 難于煅燒 強(qiáng)度高鋁氧率 AMC3A/C4AF 比例的控制. AM0.683 沒(méi)有C3A 可以控制的兩個(gè)方面：化學(xué)成分 化驗(yàn)室控制生料細(xì)度 生產(chǎn)部控制 生料化學(xué)成分變化原因：1 礦山原料質(zhì)量自然的變化。2 原料配料稱的可靠性問(wèn)題。3 熟料轉(zhuǎn)變類型。 第 6節(jié)：生料對(duì)煅燒的影響化學(xué)成分的影響 細(xì)度的影響 原料地質(zhì)成分的影響 在SM AM 恒定時(shí)， 下降的變化：熟料強(qiáng)度、易磨性、熱耗、f-CaO都相應(yīng)的提高變化。SM 變化的有：A + F 液相 難于煅燒 更大熱耗 SM C2S + C3S 且恒定， C2S C3S 易磨性和強(qiáng)度提高 化學(xué)成分變化的影響在SM AM 恒定時(shí)， 下

15、降的變化：熟料強(qiáng)度、易磨性、熱耗、f-CaO都相應(yīng)的提高變化。SM 變化的有：A + F 液相 難于煅燒 更大熱耗 SM C2S + C3S 且恒定， C2S C3S 易磨性和強(qiáng)度提高 化學(xué)成分變化的影響化學(xué)成分變化的影響 在SM AM 恒定時(shí)， 下降的變化：熟料強(qiáng)度、易磨性、熱耗、f-CaO都相應(yīng)的提高變化。SM 變化的有： A + F 液相 難于煅燒 更大熱耗 SM C2S + C3S 且恒定， C2S C3S 易磨性和強(qiáng)度提高鋁氧率提高：出現(xiàn)液相溫度提高；液相稠度增大；結(jié)圈危險(xiǎn)降低 。細(xì)度的影響細(xì)度變細(xì) 大量燒結(jié)點(diǎn) 易于熱交換 易于煅饒 易于研磨 降低燒成本錢原料地質(zhì)成分的影響 在天然生

16、料里，分子可以隨時(shí)相互化合。在人工原料里應(yīng)破壞其化學(xué)鍵才能進(jìn)行化合。人工原料比天然生料的煅燒需要更多的熱耗。小結(jié) 為了使煅燒更容易 生料化學(xué)成分制備均勻穩(wěn)定的生料 煅 燒 細(xì)研磨原料細(xì)度防止使用單一產(chǎn)品原料地質(zhì)成分第 7節(jié)：燃料燃料種類： 燃料油 煤 天然氣 石油焦 可燃垃圾 生料煅燒成熟料要消耗大量熱量。 生 料 1.55噸 780兆卡 熟 料 1噸 燃料的選擇總先考慮以下因素和綜合情況. 設(shè)備本錢 燃料選擇 熱 耗煅燒干擾 熟料質(zhì)量煤 煤的化學(xué)成分: S Al Fe Ca元素含量:C=55-65% H=3-5% N=1-2% S=0.5-1%水泥廠使用煤的質(zhì)量5500兆卡- 7000兆卡生

17、產(chǎn)100噸熟料,要低熱值煤14噸.(5500)生產(chǎn)100噸熟料,要高熱值煤11.5噸.(7000)煤的揮發(fā)分:碳和氫以碳?xì)浠衔镄问酱嬖?要想得到充分燃燒必須把煤研磨的很細(xì).要根據(jù)揮發(fā)成分的含量來(lái)確定煤的研磨細(xì)度.20%的揮發(fā)成分 90篩余10 %30%的揮發(fā)成分 90篩余14.5%煤的灰分：灰分在煤里占15-35%，它不參與燃燒，不具可燃性。灰分里含的成分有：S C A F。煤燃燒后變成了：存在熟料之中；與窯皮結(jié)在一起。幾種燃料的比照燃料油煤天然氣石油焦組分含硫、不含灰分灰分大、硫含量少CH4、C2H6灰分小、含硫高制備加熱研磨減壓研磨燃料質(zhì)量沒(méi)有影響灰分納入熟料中沒(méi)有影響可見(jiàn)性差沒(méi)有影響不

18、利因素有結(jié)圈危險(xiǎn)細(xì)度問(wèn)題、火焰較難調(diào)節(jié)極難調(diào)節(jié)火焰細(xì)度問(wèn)題第 8節(jié)：燃燒 燃燒反響燃燒 是助燃劑中氧氣和燃料之間放熱化學(xué)反響的過(guò)程。 燃 料助 燃 劑熱量燃燒產(chǎn)物煙氣灰分 燃燒釋放釋放的熱量取決于燃料的化學(xué)成分 C + O2 CO2 + 97.6千卡 H2 + O2 H2O + 58.2千卡 H2 + O2 H2O (液態(tài)) + 69.1千卡 S + O2 SO2 + 70.7千卡以煤作燃料，看看它的成分： C=67.5% H2=4% O2=3% N2=2% S=2%根據(jù)燃燒反映,燃燒 12克的碳需要22.4升的O2 2克的氫需要11.2升的O2 32克的硫需要22.4升的O2除了這些元素外,

19、還有含在灰分里的:Si AI Fe Ca燃燒1Kg煤需要氧氣量為1477升. 空氣的氧氣含量為20.8%.推算需要空氣7100升,等于7.1NM3C = 22.4675/12 = 1260升O2 H=11.240/2=224升O2S = 22.420/32 = 14升O2 燃煤帶來(lái)的氧氣是:O2=30/3222.4=21升 燃燒1Kg煤需要氧氣量為:1260+224+14-21= 1477升燃燒1kg固體或液體燃料或1立方米煤氣所需的空氣量被稱為燃料的燃燒空氣量.燃燒時(shí)空氣量恰好是所需空氣量時(shí),那么被稱之為完全燃燒.煙氣: 是燃燒時(shí),燃料釋放出的燃燒氣體.燃燒1Kg煤時(shí)的煙氣生成量是7378升

20、。 即 7.38Nm3需要空氣量與煙氣生成量它們之間存在著差異，是由于燃料中存在著H2在燃燒中會(huì)放出氣體H2O。燃料中O2也存在。所提供的空氣量為 7100升煙氣生成量7378升空氣需要量熱值煙氣生成量完全燃燒最正確能量效率事實(shí)上復(fù)原燃燒過(guò)量的燃料不可能實(shí)現(xiàn)氧 化 燃 燒過(guò)量空氣復(fù)原燃燒時(shí)C+1/2O2 CO+29.4千卡不良結(jié)果：1 燒成帶熱損失。2 窯尾進(jìn)入漏風(fēng)CO再次燃燒。3 堿性揮發(fā)物增多有結(jié)皮危險(xiǎn)。4 CO在電收塵遇電火花發(fā)生爆炸。5 為防止事故發(fā)生，應(yīng)確保在氧化氣氛下燃燒。氧化燃燒時(shí)C+1/2O2 CO2 +68.2千卡供給等于化學(xué)計(jì)算的空氣量能夠直接利用燃燒釋放出來(lái)的所有熱量.防止生成CO而帶來(lái)的危害.供給精確的空氣量可以說(shuō):燃燒在過(guò)?？諝鈼l件下工作,這局部O2不被燃料消耗.我們應(yīng)限制過(guò)?？諝饬?因?yàn)榧訜徇@局部空氣將消耗熱能.煙氣里的02濃度應(yīng)限制在2%.該值對(duì)應(yīng)的空氣量是2/20.8*100%=9.62%. 多10%的過(guò)剩空氣,相對(duì)火焰溫度下降120.生產(chǎn)1Kg熟料多消耗10千卡熱量.如果有電火花 將產(chǎn)生爆炸小結(jié):1.燃燒1公斤液體或固體燃料或1立方體煤氣所釋放的熱量被稱之為燃燒熱值.2.如果燃燒時(shí)產(chǎn)生水(H20)以蒸汽狀態(tài)存在,這便涉及了PCI 即低熱值.3.燃燒1kg固體或液體燃料或1立方米煤氣所需的空氣量被稱為燃料的