水泥工艺生产硅酸盐水泥的原料及配料计算课件.ppt
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1、水泥工艺生产硅酸盐水泥的原水泥工艺生产硅酸盐水泥的原料及配料计算料及配料计算生料易烧性生料易烧性1 1定义定义易烧性:水泥生料在固、液、气相环境下,通过的物理化易烧性:水泥生料在固、液、气相环境下,通过的物理化学变化,形成熟料的难易程度。学变化,形成熟料的难易程度。2 2方法原理方法原理按一定的煅烧制度对水泥生料试体进行煅烧后,测定其按一定的煅烧制度对水泥生料试体进行煅烧后,测定其f-f-CaOCaO含量,用该含量,用该f-CaOf-CaO含量表示该生料的煅烧难易程度。含量表示该生料的煅烧难易程度。f-CaOf-CaO含含量愈低,易烧性愈好。量愈低,易烧性愈好。生料易烧性愈好,生料煅烧的温度愈
2、低;易烧性愈差,煅生料易烧性愈好,生料煅烧的温度愈低;易烧性愈差,煅烧温度愈高。通常熟料的煅烧温度为烧温度愈高。通常熟料的煅烧温度为1420142014801480。生料易烧性生料易烧性3 3检测方法:检测方法:JC/T 735-2005JC/T 735-2005水泥生料易烧性试验方法水泥生料易烧性试验方法4 4易烧性指数或易烧性值的表示易烧性易烧性指数或易烧性值的表示易烧性如:如:BIBI2 2=C=C3 3S/(CS/(C4 4AF+CAF+C3 3A+M+K+Na)A+M+K+Na)B Bthth=55.5+11.9R=55.5+11.9R+90um+90um+1.58(LSF-90)+
3、1.58(LSF-90)2 2 0.43L 0.43LC C2 2 C C3 3S S:生料的潜在矿物:生料的潜在矿物 R R+90um+90um:生料中:生料中90um90um筛上余量筛上余量 LcLc:13501350时的液相量时的液相量生料易烧性生料易烧性5 5影响生料易烧性的主要因素影响生料易烧性的主要因素生料的潜在矿物组成。生料的潜在矿物组成。原料的性质和颗粒组成:原料中石英和方解石含量多,原料的性质和颗粒组成:原料中石英和方解石含量多,难烧,易烧性差;结晶质粗粒多,易烧性差。难烧,易烧性差;结晶质粗粒多,易烧性差。生料中次要氧化物和微量元素:含少量,有利于熟料生料中次要氧化物和微量
4、元素:含少量,有利于熟料形成,易烧性好,但含量过多,不利于煅烧。形成,易烧性好,但含量过多,不利于煅烧。生料的均匀性和生料粉磨细度:生料均匀性好。粉磨生料的均匀性和生料粉磨细度:生料均匀性好。粉磨细度细,易烧性好。细度细,易烧性好。矿化剂:掺加各种矿化剂,均可改善生料的易烧性。矿化剂:掺加各种矿化剂,均可改善生料的易烧性。生料易烧性生料易烧性5 5影响生料易烧性的主要因素影响生料易烧性的主要因素生料的热处理:生料的易烧性差,就要求烧成温度高,生料的热处理:生料的易烧性差,就要求烧成温度高,煅烧时间长。生料煅烧过程升温速度快,有利于提高新生态产煅烧时间长。生料煅烧过程升温速度快,有利于提高新生态
5、产物的活性,易烧性好。物的活性,易烧性好。液相:生料煅烧时,液相出现温度低,数量多,液相液相:生料煅烧时,液相出现温度低,数量多,液相粘度小,表面张力小,离子迁移速度大,易烧性好,有利于熟粘度小,表面张力小,离子迁移速度大,易烧性好,有利于熟料的烧成。料的烧成。燃煤的性质:燃煤热值高、煤灰分少、细度细,燃烧燃煤的性质:燃煤热值高、煤灰分少、细度细,燃烧速度快,燃烧温度高,有利于熟料的烧成。速度快,燃烧温度高,有利于熟料的烧成。窑内气氛:窑内氧化气氛煅烧,有利于熟料的形成。窑内气氛:窑内氧化气氛煅烧,有利于熟料的形成。4.1.2 配料计算配料计算 4.1.2.1 4.1.2.1 配料的目的和基本
6、原则配料的目的和基本原则配料配料:根据水泥品种,原料的物理化学性能及具体的生产:根据水泥品种,原料的物理化学性能及具体的生产条件,确定所有原料的配合比,称为生料的配合,简称配料。条件,确定所有原料的配合比,称为生料的配合,简称配料。配料包括原料的选择、熟料组成设计与配料计算。配料包括原料的选择、熟料组成设计与配料计算。配料是为了确定各原料的数量比例,以保证生产出符合要配料是为了确定各原料的数量比例,以保证生产出符合要求的水泥熟料,达到优质、高产、低消耗。适合的配料方案既求的水泥熟料,达到优质、高产、低消耗。适合的配料方案既是工艺设计的依据,又是正常生产的保证。是工艺设计的依据,又是正常生产的保
7、证。4.1.2 配料计算配料计算 配料配料:根据水泥品种,原料的物理化学性能及具体的生产:根据水泥品种,原料的物理化学性能及具体的生产条件,确定所有原料的配合比,称为生料的配合,简称配料。条件,确定所有原料的配合比,称为生料的配合,简称配料。熟料矿物组成的选择熟料矿物组成的选择(也即配料方案的选择也即配料方案的选择),一般应根据,一般应根据水泥的品种和强度等级、原料和燃料的品质、生料制备和熟料水泥的品种和强度等级、原料和燃料的品质、生料制备和熟料煅烧工艺综合考虑,以达到优质、高产、低消耗和设备长期安煅烧工艺综合考虑,以达到优质、高产、低消耗和设备长期安全运转的目的。全运转的目的。基本原则:配制
8、的生料易磨易烧,生产的熟料优质,充分基本原则:配制的生料易磨易烧,生产的熟料优质,充分利用矿山资源,生产过程易于操作控制和管理,并尽可能简化利用矿山资源,生产过程易于操作控制和管理,并尽可能简化工艺流程。工艺流程。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择 生产某种水泥生产某种水泥即是想得到什么样的矿物组成即是想得到什么样的矿物组成也即是确定什么样的化学成分也即是确定什么样的化学成分也即是确定各原料按什么样的比例配合,使化学成分满足也即是确定各原料按什么样的比例配合,使化学成分满足要求。要求。这就是确定熟料的率值这就是确定熟料的率值(也即组成也即组成)。以下介绍以下介绍确定熟料率值的依据确定
9、熟料率值的依据(即是即是如何确定如何确定配料方案配料方案)常见的配料方案有高常见的配料方案有高KHKH、高铝、高铝p p、高铁、高铁(低低p)p)、高硅、高硅n n、低硅、低硅(低低n)n)等。等。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据1 1、水泥品种、水泥品种(以下列举几种水泥以下列举几种水泥)硅酸盐水泥:硅酸盐水泥:成分可在一定范围波动成分可在一定范围波动(CaO:62(CaO:6267%67%、SiOSiO2 2:202024%24%、AlAl2 2O O3 3:4 47%7%、FeFe2 2O O3 3:2.5%2.5%6.0%)6.0%),只
10、要生产出的,只要生产出的水泥能满足水泥能满足GBGB规定且能保证顺利生产即可。即应该具有正常的规定且能保证顺利生产即可。即应该具有正常的凝结时间、良好的安定性与符合相应等级的强度等基本性能,凝结时间、良好的安定性与符合相应等级的强度等基本性能,因而可以采用各种配料方案,如低铁、高铁、低硅、高饱和系因而可以采用各种配料方案,如低铁、高铁、低硅、高饱和系数等多种方案,但要注意三个率值配合适当,不能过分强调某数等多种方案,但要注意三个率值配合适当,不能过分强调某一率值,当组成偏离过大,会给生产带来较大的困难。合适的一率值,当组成偏离过大,会给生产带来较大的困难。合适的配料方案要根据工厂实际情况,在多
11、次实践总结的基础上进行配料方案要根据工厂实际情况,在多次实践总结的基础上进行优化。优化。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据1 1、水泥品种、水泥品种(以下列举几种水泥以下列举几种水泥)快硬早强水泥:应提高早强,即需快硬早强水泥:应提高早强,即需a)a)提高提高C C3 3S S、C C3 3A A含量,即高含量,即高KHKH、高、高p p。此时难烧,应降低。此时难烧,应降低n n,以增加液相量;以增加液相量;b)b)若提高若提高C C3 3A A困难困难(增增A A,必增,必增SiOSiO2 2,均由粘土提供,因而配,均由粘土提供,因而配料可能困难
12、料可能困难),可再提高,可再提高C C3 3S S含量,此时液相粘度未增含量,此时液相粘度未增(未增未增A)A),即不一定难烧,即不一定难烧,n n不需要过分降低。不需要过分降低。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据1 1、水泥品种、水泥品种(以下列举几种水泥以下列举几种水泥)大坝水泥:防水化热,应降大坝水泥:防水化热,应降C C3 3S S、C C3 3A A,但,但C C3 3S S降得过多,必降得过多,必影响强度等,所以应先考虑降影响强度等,所以应先考虑降C C3 3A A,即低,即低p p,再适当降,再适当降C C3 3S S。4.1.2.3
13、 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据1 1、水泥品种、水泥品种(以下列举几种水泥以下列举几种水泥)抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥 C C3 3A A的水化产物会与硫酸盐反应形成钙矾石,体积膨胀的水化产物会与硫酸盐反应形成钙矾石,体积膨胀94%94%,造成膨胀开裂以至毁坏。因此需降,造成膨胀开裂以至毁坏。因此需降C C3 3A A,此时应提,此时应提高高C C4 4AFAF量,以保证有足够的熔剂矿物,有利于烧成。即量,以保证有足够的熔剂矿物,有利于烧成。即需低需低p p。C C3 3S S水化产物中有较多
14、水化产物中有较多CHCH,它会与硫酸盐,它会与硫酸盐(除硫酸钡除硫酸钡)反反应形成硫酸钙,体积膨胀应形成硫酸钙,体积膨胀124%124%,同样会导致安定性不良。,同样会导致安定性不良。因而需低因而需低KHKH,一般在,一般在0.800.800.850.85。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据1 1、水泥品种、水泥品种(以下列举几种水泥以下列举几种水泥)抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥 中抗硫酸盐硅酸盐水泥:以适当成分的硅酸盐水泥熟料,中抗硫酸盐硅酸盐水泥:以适当成分的硅酸盐水泥熟料,加入适
15、量石膏,磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离加入适量石膏,磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料,称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥。子侵蚀的水硬性胶凝材料,称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥。简称中抗硫酸盐水泥。简称中抗硫酸盐水泥。代号代号PMSRPMSR。其。其C C3 3S S 55.0 C55.0 C3 3A A 5.05.04.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据1 1、水泥品种、水泥品种(以下列举几种水泥以下列举几种水泥)抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥 高抗硫酸盐硅酸盐水泥:以适当成分
16、的硅酸盐水泥熟料,高抗硫酸盐硅酸盐水泥:以适当成分的硅酸盐水泥熟料,加入适量石膏,磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离加入适量石膏,磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料,称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥。子侵蚀的水硬性胶凝材料,称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥。简称高抗硫水泥。简称高抗硫水泥。代号代号PHSRPHSR。其。其C C3 3S S 50.0 C50.0 C3 3A A 3.03.04.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据2 2、原料品质、原料品质 必须根据原料的资源情况、物理性质、化学成分及有害成必须根据原料的资源情况、物理性质、化学成分及
17、有害成分的含量,决定是否可以使用或将不同品种原料进行搭配。分的含量,决定是否可以使用或将不同品种原料进行搭配。如粘土含如粘土含AlAl2 2O O3 3低时,往往配成低时,往往配成C C3 3A A低的熟料,如要配成低的熟料,如要配成C C3 3A A高的熟料,必须用高的熟料,必须用AlAl2 2O O3 3高的粘土或其它原料进行搭配;高的粘土或其它原料进行搭配;如粘土含如粘土含SiOSiO2 2太低,则需搭配含硅高的硅质原料,为样就太低,则需搭配含硅高的硅质原料,为样就要提高成本,并使生产工艺复杂;一般粘土质原料应尽量选择要提高成本,并使生产工艺复杂;一般粘土质原料应尽量选择含有非晶态含有非
18、晶态SiOSiO2 2的风化粘土,含微晶石英的粘土质原料次之,的风化粘土,含微晶石英的粘土质原料次之,尽量不用含有粗大颗粒石英的砂岩和河砂。尽量不用含有粗大颗粒石英的砂岩和河砂。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据2 2、原料品质、原料品质 又如石灰石中含燧石、粘土中含砂量多,则要适当降低又如石灰石中含燧石、粘土中含砂量多,则要适当降低KHKH来适应原料的要求。一般石灰石以含有微晶方解石矿体、结晶来适应原料的要求。一般石灰石以含有微晶方解石矿体、结晶不良、杂质含量较少的矿体资源为好,即使不良、杂质含量较少的矿体资源为好,即使SiOSiO2 2等杂质稍
19、多,等杂质稍多,如果为无定形结构,分布较匀,也不会产生过多的不利影响。如果为无定形结构,分布较匀,也不会产生过多的不利影响。当原料资源较好时,当原料资源较好时,KHKH值可稍高些,否则应低些。等等。值可稍高些,否则应低些。等等。因而在一般情况下,为了简化工艺流程,便于生产控制,即使因而在一般情况下,为了简化工艺流程,便于生产控制,即使熟料组成略为偏离理想要求,也仍然采用两种或三种原料的配熟料组成略为偏离理想要求,也仍然采用两种或三种原料的配料方案。料方案。画图说明由三原料配料改为四原料配料库低配料布置的困难。画图说明由三原料配料改为四原料配料库低配料布置的困难。4.1.2.3 配料方案的选择配
20、料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据3 3、燃料品质、燃料品质 各厂实际使用煤作燃料时,其灰分都可能在一个较大范围各厂实际使用煤作燃料时,其灰分都可能在一个较大范围波动,因而完全进入熟料成分后,占熟料成分也有很大范围,波动,因而完全进入熟料成分后,占熟料成分也有很大范围,如占熟料成分的如占熟料成分的2%2%8%8%。煤灰波动会对熟料化学成分、矿物组成和煅烧制度有很大煤灰波动会对熟料化学成分、矿物组成和煅烧制度有很大影响。见前介绍影响。见前介绍控制措施:控制措施:加强入厂原煤管理,入厂原煤按灰分不同分类堆放;加强入厂原煤管理,入厂原煤按灰分不同分类堆放;按配料要求配煤,入磨前均化;按
21、配料要求配煤,入磨前均化;均化后取样作灰分分析,如有偏差,两度搭配,直到符合均化后取样作灰分分析,如有偏差,两度搭配,直到符合要求为止。要求为止。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据4 4、生料成分的均匀性、生料成分的均匀性 未经均化或未达到规定均化指标的生料,其化学成分的分未经均化或未达到规定均化指标的生料,其化学成分的分布是不均匀的。布是不均匀的。生料中高钙硅区需要较高的烧成温度,生料中高钙硅区需要较高的烧成温度,而高熔剂性组分区要较低的烧成温度,而高熔剂性组分区要较低的烧成温度,均匀性好的生料只需要正常的烧成温度。均匀性好的生料只需要正常的烧成
22、温度。因此,在某一温度上是无法适应上述三种烧成温度的。因此,在某一温度上是无法适应上述三种烧成温度的。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据4 4、生料成分的均匀性、生料成分的均匀性 未经均化或未达到规定均化指标的生料,其化学成分的分未经均化或未达到规定均化指标的生料,其化学成分的分布是不均匀的。布是不均匀的。因而因而 在正常烧成温度下,高钙硅区则会导致在正常烧成温度下,高钙硅区则会导致f-CaOf-CaO增多,增多,高熔剂性组分区则浪费能源。高熔剂性组分区则浪费能源。因而生料成分均匀性差的水泥厂,在配料时,熟料因而生料成分均匀性差的水泥厂,在配料时,
23、熟料KHKH值通值通常比生料成分均匀性好的要低一些,否则反而会使熟料的常比生料成分均匀性好的要低一些,否则反而会使熟料的f-CaOf-CaO增加,熟料质量变差。增加,熟料质量变差。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据5 5、窑型与规格、窑型与规格 见前,不同窑型率值的一般取值范围。见前,不同窑型率值的一般取值范围。6 6、生料的易烧性生料的易烧性生料易烧性生料易烧性(形成熟料的难易程度形成熟料的难易程度)好,可采用高好,可采用高KHKH、高、高n n、高高p p,否则配低一些。,否则配低一些。影响易烧性的因素很多,如生料的潜在矿物组成、原料的影响易烧
24、性的因素很多,如生料的潜在矿物组成、原料的性质和颗粒组成、生料中的次要氧化物和微量元素、生料的均性质和颗粒组成、生料中的次要氧化物和微量元素、生料的均匀性和粉磨细度、矿化剂、液相、燃煤的性质等。匀性和粉磨细度、矿化剂、液相、燃煤的性质等。4.1.2.3 配料方案的选择配料方案的选择确定熟料率值的依据确定熟料率值的依据7 7、三率值间的相互影响:见前。、三率值间的相互影响:见前。综合考虑以上条件的基础上,配料方案应满足以下几方面综合考虑以上条件的基础上,配料方案应满足以下几方面的要求:的要求:保证获得一定要求的水泥熟料;保证获得一定要求的水泥熟料;要求熟料在煅烧过程中,易于烧成,所得熟料易于粉磨
25、;要求熟料在煅烧过程中,易于烧成,所得熟料易于粉磨;生产上易于控制,易于操作,优质高产,燃料消耗低等。生产上易于控制,易于操作,优质高产,燃料消耗低等。总之,影响熟料组成设计的因素是多方面的。设计一个合总之,影响熟料组成设计的因素是多方面的。设计一个合理的配料方案,应根据水泥品种和质量要求,原料资源的情况理的配料方案,应根据水泥品种和质量要求,原料资源的情况及各厂的具体条件,不能只强调某一方面。及各厂的具体条件,不能只强调某一方面。4.1.2.2 配料计算的依据配料计算的依据 熟料组成确定后,即可根据所用原料进行配料计算,求出熟料组成确定后,即可根据所用原料进行配料计算,求出符合熟料组成要求的
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