新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

新型十法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備、新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向以預(yù)分解窯為代表的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是國際公認(rèn)的代表當(dāng)代技術(shù)發(fā)展水平的水泥生產(chǎn)方法。具有生產(chǎn)能力大，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量高，能耗低，有害物排放量低，工業(yè)廢棄物利用量大等一系列優(yōu)點(diǎn)。以預(yù)分解燒成技術(shù)為主，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)各單項(xiàng)裝備技術(shù)，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，降低熱耗和電耗。新型干法窯向大型化發(fā)展，自動(dòng)化水平不斷提高，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低產(chǎn)品成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。擴(kuò)大原燃料的使用范圍和減少粉塵及有害氣體的排放，以保持可持續(xù)發(fā)展。新型干法水泥生產(chǎn)工藝過程包括原燃料進(jìn)廠、原燃料破碎、生料制備、熟料煅燒、水泥制成及發(fā)運(yùn)等。典型的新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程。如圖：、原材料石灰質(zhì)原料是指以碳酸鈣為主要成分的石灰石，每生產(chǎn)1t熟料大約需要1.3t石灰石，生料中約80%以上是石灰石。生料中氧化鈣含量一般為40%-44%。為了達(dá)到上述要求，一般要求石灰石氧化鈣含量不低于45%，以免配料困難。為了使熟料中的氧化鎂不超過5%，要求石灰石中氧化鎂含量不得超過3%?？刂旗菔褪⒑啃∮?%，生料應(yīng)盡可能磨得細(xì)一些。石灰石中堿含量（R2O）應(yīng)小于1%，最好小于0.5%-0.7%。評(píng)價(jià)石灰石的質(zhì)量，除了化學(xué)成分是否適宜外，其無聊狀況也很重要，如硬度、礦物結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量及雜質(zhì)的分布是否均勻等。表2石灰石質(zhì)原料的質(zhì)量要求單位：%品味CaOMgOR2OSO3C1"石英或燧石石灰石一級(jí)品>48<2.5<1.0<1.0<0.015<4.0二級(jí)品45-48<3.0<1.0<1.0<0.015<4.0泥灰?guī)r35-45<3.0<1.2<1.0<0.015<4.0黏土質(zhì)原料主要提供水泥熟料中的SiO2、A12O3及少量Fe2O3.天然黏土質(zhì)原料有黃土、黏土、頁巖、粉砂巖及河泥等。其中黃土和黏土用得最多。還有粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢渣。黏土質(zhì)原料是堿和堿土的鋁硅酸鹽，主要化學(xué)成分是SiO2，其次是A12O3和少量Fe2O3。一般生產(chǎn)1t熟料需0.3-0.4t黏土質(zhì)原料。表3黏土質(zhì)原料的技術(shù)要求單位：%品味硅酸率n鋁氧率pMgOR2OSO3一級(jí)品2.7-3.51.5-3.0<3.0<4.0<2.0二級(jí)品2.0-2.73.5-4.0不限<3.0<4.0<2.0表4幾種硅質(zhì)校正原料的化學(xué)成分單位：%種類燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO￡SM砂巖8.4662.9212.745.223.341.3594.033.53.9778.759.674.340.470.4497.725.62河沙0.5389.686.221.341.180.7599.7011.85粉砂巖5.6367.2812.335.142.802.3395.513.85鐵質(zhì)校正原料鐵質(zhì)校正原料是用來補(bǔ)充生料中Fe2O3的含量。鐵質(zhì)校正原料的質(zhì)量要求Fe2O3>40%。表5各種鐵質(zhì)校正原料的化學(xué)成分單位:%種類燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOFeOCuO￡鐵礦石—46.0910.3742.70.730.14——100.03尾礦3.4823.387.5855.245.01.52——96.20硫酸渣3.1826.456.4560.302.341.22——99.94銅礦渣—38.404.6910.298.455.2730.90—98.00鉛礦渣—3.1030.566.9412.9324.200.627.30.1399.56⑴水泥生產(chǎn)燃料硫（S）灰分（A），燃料燃燒后剩下的不可燃燒的雜質(zhì)成為灰分，成分多為SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO等，其中SiO2、A12O3占大多數(shù)?；曳质侨剂现械挠泻Τ煞?，灰分越多，燃料品質(zhì)越低，其影響如下：灰分的存在，降低了燃料中可燃成分含量，同事燃燒過程中灰分升溫吸熱，消耗熱量，降低燃料的發(fā)熱量?；曳诌^高時(shí)，影響燃料的燃燒速度和燃燒溫度，使燃燒達(dá)不到工藝要求。灰分在較高溫度下，溶化產(chǎn)生液相，使?fàn)t內(nèi)或窯內(nèi)結(jié)皮、結(jié)渣、清爐時(shí)增加勞動(dòng)強(qiáng)度，并柯夾帶未然組分，造成機(jī)械不完全燃燒熱損失。水分（M）燃料中的水分是指自然水分，燃料中的水分不僅不能燃燒放熱，而且汽化時(shí)要吸收大量汽化熱，降低燃料品質(zhì)。揮發(fā)分（V）、固定碳（C）、灰分（A）及水分（M）組成。⑵回轉(zhuǎn)窯對(duì)燃料的質(zhì)量要求新型干法水泥生產(chǎn)采用了多風(fēng)道燃燒器、充氣梁篦冷機(jī)（篦式冷卻機(jī)）等。提高了二次風(fēng)溫度，對(duì)燃料要求相對(duì)較低。熱值燃料熱值高，可以提高發(fā)熱能力和煅燒溫度；熱值低，使煅燒熟料的單位煤耗增加，窯的單位產(chǎn)量降低。一般要求燃料的低位熱值大于21000KJ/kg，揮發(fā)分揮發(fā)分和固定碳是可燃成分。揮發(fā)分低，著火溫度高，黑火頭長，熱力不集中。一般要求煤的揮發(fā)分在18%以上。細(xì)度煤粉太粗，燃燒不完全，增加能耗，同時(shí)煤灰落在熟料表面，降低熟料質(zhì)量。煤粉細(xì)度，主要取決于燃煤種類和質(zhì)量，煤粉的燃燒速度于煤粉的細(xì)度、灰分、揮發(fā)分和水分含量有關(guān)。絕大多數(shù)水泥廠，水分一般都控制在1.0%以下。所以揮發(fā)分含量越高，細(xì)度越細(xì)，煤粉越容易燃燒。⑶硅酸鹽水泥熟料的礦物組成硅酸鹽水泥熟料的礦物主要由組成硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）、鋁酸三鈣（C3A）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）組成。硅酸三鈣是熟料的主要礦物，其含量通常在54%-60%左右。硅酸三鈣是在高溫下形成的，在1250-1450°C下，有足夠液相存在時(shí)硅酸二鈣吸收氧化鈣形成硅酸三鈣。含有少量氧化物的硅酸三鈣稱為阿利特。硅酸三鈣凝結(jié)時(shí)間正常，水化較快，放熱較多，抗水侵蝕性差。但早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28t強(qiáng)度可達(dá)到1年強(qiáng)度的70%-80%，其強(qiáng)度在四種主要礦物中最高。硅酸二鈣由氧化鈣和氧化硅反應(yīng)生產(chǎn)，是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一，其含量一般在15%-22%之間。硅酸二鈣中融進(jìn)少量MgO、A12O3、R2O、Fe2O3等氧化物的固溶體，稱為貝利特。貝利特水化慢，28d僅水化20%左右；水化熱小，早期強(qiáng)度低，凝結(jié)硬化慢。后期強(qiáng)度增長較快，1年以后超過阿利特。硅酸三鈣水化中可固溶SiO2、Fe2O3、R2O、TiO2等氧化物。硅酸三鈣水化迅速，水化熱高，凝結(jié)硬化快，容易使水泥產(chǎn)生急凝。鐵鋁酸四鈣為C2F-C8A3F的一系列固溶體，在一般熟料中接近于C4AF。⑷硅酸鹽水泥熟料的率值水泥生產(chǎn)常用的率值是表示熟料化學(xué)組成相對(duì)含量的系數(shù)。他們與熟料質(zhì)量及生料易燒性有較好的相關(guān)性，是生產(chǎn)控制中的主要指標(biāo)。石灰飽和系數(shù)（代號(hào)KH）石灰飽和系數(shù)又稱石灰飽和比，CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3KH= 2.8SiO2新型干法生產(chǎn)石灰飽和系數(shù)一般控制在0.86-0.92之間。KH越高，C3S含量越多，C2S含量越少，此時(shí)生料難燒，但如果燒很好，這種熟料制成的水泥硬化較快，強(qiáng)度高。熟料的石灰飽和系數(shù)低，說明C2S含量多，C3S含量偏小，此時(shí)生料易燒，這種熟料制成的水泥水化較慢，早期強(qiáng)度偏低。硅酸率（代號(hào)SM或字母n）SiO2SM= Al2O3+Fe2O3SM表示熟料中硅酸鹽礦物和溶劑礦物的比例，新型干法窯SM=2.58-2.9.S熟料中硅酸率過高，燃燒時(shí)液相量不多，礦物形成困難并易粉化，硅酸率過低則硅酸鹽礦物少，影響水泥強(qiáng)度而且易結(jié)塊、結(jié)圈，影響窯的操作。鋁氧率（或稱鐵率，代號(hào)IM或字母P）Al2O3IM= Fe2O3表明熟料中C3A與C4AF的質(zhì)量之比。一般IM=1.4-1.8。