配料講課培訓教材

水泥生產(chǎn)中的原燃材料及配料工藝第一部分、水泥生產(chǎn)中的原、燃材料及配料主要原燃材料技術要求原燃材料質量控制生料質量控制硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物硅酸鹽水泥熟料的率值及其意義配料方案設計熟料質量控制第二部分、新型干法水泥生產(chǎn)方法及工藝流程礦山開采及破碎預均化堆場生料粉磨生料均化與入窯喂料計量煤粉制備燒成系統(tǒng)目錄一、主要原燃材料技術要求1、石灰石凡是以碳酸鈣為主要成分的原料都稱為石灰質原料。常用的天然石灰質原料有石灰石、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。外購石灰石的企業(yè)在簽訂供貨合同前，化驗室應先了解該礦山的質量情況，同時按不同的外觀特征取樣檢驗，制成不同質量品位的礦石標本?；炇腋鶕?jù)本廠生產(chǎn)水泥熟料的配料要求，制定出石灰石的質量指標。類別CaO（%）MgO（%）R2O（%）SO3（%）燧石或石英石灰石一級品二級品＞4845～48＜2.5＜3.0＜1.0＜1.0＜1.0＜1.0＜4.0＜4.0泥灰?guī)r35～45＜3.0＜1.2＜1.0＜4.02、硅質原料天然粘土質原料的種類很多，有粘土、黃土、頁巖、粉耖巖等。級別npMgO（%）R2O（%）SO3（%）一級品二級品2.7～3.52.0～2.73.5～4.01.5～3.5不限＜3.0＜3.0＜4.0＜4.0＜2.0＜2.03、原煤煤作為水泥熟料燒成的燃料，供給熟料燒成所需的熱量。但是其中所含的灰分，絕大部分落入水泥熟料中，而影響水泥熟料的成份和性質，從這一點講，煤又是生產(chǎn)水泥的一種“原料”。因此對于水泥廠用煤的質量有一定的要求。類別揮發(fā)份（%）灰份（%）全硫（%）發(fā)熱量kcal/kg無煙煤≥5.0≤25.0≤1.0≥5500煙煤≥22≤28.0≤1.0≥50004、鐵粉校正原料用以補充配合生料中氧化鐵不足的原料。Fe2O3≥40%，目前使用較多的是硫酸渣，其次是鐵尾渣、鐵礦石、銅礦渣等。5、礦渣：符合GB/T203《用于水泥中的粒化高爐礦渣》。凡是高爐冶煉生鐵時，所得以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成份的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后，即為粒化高爐礦渣（簡稱礦渣）。①質量系數(shù)≥1.2為合格品，≥1.6為優(yōu)等品②放射性應符合GB6566標準要求。6、粉煤灰：從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末稱為粉煤灰。

水泥生產(chǎn)中作為活性混合材料的粉煤灰應滿足下表要求： 燒失量F（低鈣）≤8.0%C（高鈣）≤8.0%含水量F≤1.0%

C≤1.0%

SO3

F≤3.5%

C≤3.5%

f-CaOF≤1.0%

C≤4.0%

安定性F≤5.0mm

C≤5.0mm

活性指數(shù)F≤70%

C≤70%

放射性應符合GB6566標準要求。堿含量用于砼中小于0.6%。7、火山灰質混合材：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成份的礦物質材料，本身磨細加水拌和并不硬化，但與氣硬性石灰石混合后，再加水拌和，則不但在空氣中硬化，而且能在水中繼續(xù)硬化。

技術要求：燒失量

人工的火山灰質混合材料燒失量不得超過10%（m/m）SO3含量

不得超過3%（m/m）

火山灰性試驗

必須合格

水泥膠砂28天抗壓強度比

不得低于62%（m/m）

放射性物質

符合GB6566標準要求

8、石膏

作為水泥的緩凝劑，用來調節(jié)水泥的凝結時間，也可增加水泥的強度。各類石膏按其品位分級，如下表：產(chǎn)品名稱

石膏（G）

硬石膏（A）

混合石膏（M）

品位%(m/m)級別CaSO4·2H2OCaSO4+CaSO4·2H2O［且CaSO4/(CaSO4+CaSO4·2H2O)≥0.80(質量比)］CaSO4+CaSO4·2H2O［且CaSO4/(CaSO4+CaSO4·2H2O)＜0.80(質量比)］特級≥95-≥95一級≥85二級≥75三級≥65四級≥559、助磨劑：符合JC/T667《水泥粉磨用工藝外加劑》二、原燃材料質量控制生、熟料質量控制應以配料為綱，從原燃材料質量抓起，強化過程均化.原材料質量是制備成分合適，均勻穩(wěn)定的生料基礎條件，生料質量是熟料質量的基礎。1、石灰石的質量控制①依據(jù)資源狀況及配料要求，確定石灰石控制指標，干法一、二線TCaCO3=88.0±2.0日常檢測品位、水份、粒度。②全面掌握礦山石灰石質量狀況及變化規(guī)律。③做好不同質量石灰石的搭配，確保進廠石灰石品位。④易磨性對原料磨產(chǎn)能影響。2、硅質原料質量控制①日?？刂祈椖浚夯瘜W成份、水份、卵石摻加量、卵石粒度。②依據(jù)實際生產(chǎn)質量情況確定卵石摻加比例。③摻加卵石對磨機產(chǎn)質量的影響。抓好對卵石粒度及卵石比例的監(jiān)控，以穩(wěn)定配料。3、燃料質量控制①燃料種類：煙煤、無煙煤等。②進廠原煤質量控制工業(yè)分析、水份。③入窯煤粉質量控制細度、水份、工業(yè)分析。抓好原煤均化。4、煤粉質量對入窯煅燒及熟料質量的影響①影響窯熱工穩(wěn)定。②煤灰參與配料，灰份對熟料化學成份的影響，低灰份、高熱值最好。三、生料質量控制1、生料均化鏈：礦山搭配開采→工廠內原料預均化→磨內粉磨過程均化→生料均化庫均化2、控制項目①生料化學成份及三個率值②細度：細度對煅燒影響大，細度越細比面積越大，反應快，但要求過細會影響磨機產(chǎn)能且使電耗增加。③水份：水份小生料流動性良好，確保均化效果。3、入磨物料粒度：①從石灰石粒度及卵石粒度入手②粒度對產(chǎn)質量影響：a、粒度大，影響磨機產(chǎn)量。b、粒度大，致使喂料量產(chǎn)生較大波動，使各種物料配合比不能按要求均勻喂料，另外粒度大切不均齊的硬質物料在磨頭倉中離析，磨內平衡被破壞使生料成份、細度不易控制。4、生料均化庫均化。5、生料成份波動的原因及防范措施。原因：a、原燃材料成份波動。b、各種物料配比的波動。工藝設備不能滿足配料要求：①、粒度不均齊，或粒度過大。②、計量設備精度差，計量不準確。③、磨頭倉容量小，造成斷料及物料壓力難以穩(wěn)定，影響下料量準確，均勻。④、物料水份波動。c、磨機工況影響d、生料化學分析不正確，誤導配料，取樣代表性差穩(wěn)定原材料質量運用可靠計量準確的配料設備采用幾何形狀合理磨頭倉，保持倉內物料壓力穩(wěn)定即控制好倉料位或小磨物料粒度嚴摻控制入磨物料水份加強崗位操作人員責任心，提高操作水平通過抽查對比等措施確保檢驗數(shù)據(jù)準確四、硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物有以下四種：C3S、C2S、C3A、C4AF，另外還有少量的f-CaO、方鎂石、含堿礦物、玻璃體。通常，熟料中C3S+C2S含量75%左右，C3A+C4AF含量22%左右。1、C3S含量通常占熟料的50%以上，其特點：水化較快，早期強度高，強度增進就率大，干縮性、抗凍性較好，但水化熱較高，抗水性差，抗硫酸鹽浸蝕能力較差。C3S形成需要較高的燒成溫度和較長的燒成時間，含量過高，燒成困難，易導致f-CaO增多，熟料質量下降。2、C2S含量通常分熟料的20%左右，其特點：水化較慢，早期強度低，水化熱低，體積干縮小，抗水性和抗硫鹽日浸蝕能力好，后期強度增進快。3、C3AC3A水化速度、凝結硬化很快，放熱多，硬化快，早期強度較高，但絕對值不高，后期幾乎不再增長，甚至倒縮，C3A干縮變形大，抗硫酸鹽性能差，脆性大，耐磨性差。4、C4AFC4AF水化速度早期介于C3A與C3S之間，早期強度類似于C3A但后期還能不斷增長，水化熱低，干縮變形小，耐磨、抗沖擊、抗硫酸鹽浸蝕能力強。5、f-CaO、MgOf-CaO在高溫下死燒形成，水化很慢，一般加水3天后才反應有盡有，反應體積膨脹97.9%產(chǎn)生應力，造成水泥石破壞。MgO少量可與熟料礦物固溶，對降低燒成溫度、增加液相數(shù)量，改善熟料色澤有好處，但超過一定量后，未固溶部分水化很慢，要幾個月甚至幾年才與水反應，生產(chǎn)Mg（OH）2，體積膨脹148%，導致水泥安定性不良。五、硅酸鹽水泥熟料的率值及其意義水泥性能主要來源于熟料的性能，決定熟料性能的是水泥熟料的礦物組成，硅酸鹽水泥熟料礦物由四種主要氧化物化合而成，在一定條件下，各氧化物的含量和彼此之間的比例，是水泥生產(chǎn)質量控制的基本要素。因此，人們就想出了表示水泥中各氧化物含量及彼此之間的關系，稱為率值。率值可以簡明扼要地表示水泥熟料性能及其對水泥煅燒的影響。我國目前一般采用，石灰飽和系數(shù)（KH）、硅酸率（SM）、鋁率（IM）、（一）、石灰飽和系數(shù)、水硬率和石灰系數(shù)1、飽和比：表示水泥熟料中氧化鈣總量減去飽和酸性氧化物（Al2O3、Fe2P3、SO3）所需的氧化鈣后，剩下的與二氧化硅化合的氧化鈣的含量，與理論上二氧化硅與氧化鈣全部化合生成硅酸三鈣所需要氧化鈣含量的比例。簡言之，KH表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和生產(chǎn)硅酸三鈣的程度。KH=（CaO-f-CaO）-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3/2.8SiO2當IM＞0.64時KH=CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3/2.8SiO2當IM＜0.64時KH=C-1.10A-0.7A/2.8SiO2水硬率:HM=CaO/SiO2+Al2O3+Fe2O3石灰系數(shù)LSF=CaO/2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3(二)、硅酸率又稱硅率，以n表示，歐美以SM表示。表示熟料硅酸鹽壙物與熔劑礦物的比值。SM=SiO2/Al2O3+Fe2O3SM高，則硅酸鹽礦物多，對水泥熟料強度有利，但熔劑礦物少，液相量少，會給煅燒造成困難，SM過低，則對塾料強度不利，且熔劑礦物多，易結圈等，不利于煅燒。（三）、鋁氧率又稱鋁率或鐵率。以P表示，歐美以IM表示，熟料中C3A與C4AF之間比值。IM=Al2O3/Fe2O3IM過高，意味C3A多，C4AF少，液相粘度增加，對煅燒及水泥性能都造成較大的影響。如IM過低，則C4AF多，液相粘度小，易結大塊等。（四）、礦物組成及換算當IM＞0.64C3S=3.8SiO2(3KH-2)C2S=8.6SiO2(1-KH)C3A=2.65(A-0.64F)C4AF=3.04Fe2O3六、配料方案設計1、配料：根據(jù)水泥品種，原料的物理化學性能，與具體生產(chǎn)條件，確定所用原料配合比，以得到煅燒水泥熟料所需要適當成份的生料，稱為生料的配料，簡稱配料。合理的配料方案即是工藝設計的依據(jù)，又是正常生產(chǎn)的保證。配料包括原料的選擇、熟料的設計與生料配料計算。（一）、配料設計（1）、配料設計的目的和基本原則。目的：1、根據(jù)原料資源情況，確定礦山的可用程度，并盡可能利用礦山資源。2、根據(jù)原料、燃料特性和水泥品種等要求，決定原料、燃料種類、配比。選擇合適的生產(chǎn)方法。3、計算全廠物料平衡，作為全廠工藝設計及主機造型的依據(jù)。原則：1、燒出的熟料具有較高的強度和良好的物理化學性能。2、配制的生料易于粉磨和煅燒。3、生產(chǎn)過程中易于控制和管理，便于生產(chǎn)操作，以及結合工廠生產(chǎn)條件，經(jīng)濟合理地利用礦山資源。（二）、熟料組成的選擇及注意的問題。合理的配料方案，表現(xiàn)在熟料礦物成份的選擇上，即對三個率值的確定，為獲得優(yōu)質熟料，應以以下幾方面考慮。1、水泥品種：為滿足不同品種水泥的要求，應選擇不同礦物組成。如生產(chǎn)快硬硅酸鹽水泥，需要較高的早期強度，則應提高熟料中C3S和C3A的含量，低熱水泥（中抗水泥）則要求水化熱低，抗硫酸鹽侵蝕性能好。則相應提高C3S和C4-AF含量。2、原料的品種、生料易燒性：原料的化學成份與工藝性能，往往對熟料組成的選擇有較大的影響。如石灰石燧石多，粘土含砂量多，則應適當降低KH。生料易燒性好，可以選擇較高的KH、高P的配料方案。3、燃料質量：燃料品質對率值及煅燒影響較大，燃煤不單供給熱量，煤灰還起配料作用，煤質差，灰份大，應相應降低熟料KH。4、KH的選擇：若工藝條件好，生料均化性好，或使用礦化劑，操作水平高，可適當提高KH，KH高則C3S含量增加，熟料強度高。綜合考慮，要選擇合適的KH。5、SM的選擇：SM選擇應與KH相適宜，應避免以下傾向：（1）、KH高，SM也高，熔劑礦物少，吸收f-CaO反應不完全，熟料不易燒結，f-CaO高。（2）、SM高，KH低，C2S高，易造成熟料粉化，熟料強度低。（3）、KH高，SM低，熔劑礦物含量高，液相量多，易結大塊，不易燒結，f-CaO高，且熟料質量差。6、P的選擇：P選擇也應與KH相適應，一般情況下，當提高KH時，應相應降低P值，以降低液相出現(xiàn)的溫度與粘度，有助于C3S形成。選擇高P，高鐵方案，應結合原燃料特點及工藝設備，水泥性能，綜合分析決定。

七、熟料質量控制1、控制項目：熟料化學成份（包括：KH、SM、IM）立升重、f-CaO、MgO及其它物理性能等。2、影響熟料質量波動的原因。①生料成份波動②煤質波動③窯熱工制度不穩(wěn)定，包括掉窯皮、跑生料、結大蛋、黃心料等，窯內還原氣氛濃，煤料配比波動等。3、熟料的管理①熟料的儲存：專用水泥熟料專門存放，不同質量熟料專門存放。②熟料均化使用，搭配入磨，對于某些物理化學性嚴重超國家標準熟料必須采取措施，嚴格控制摻入比例再入磨，熟料的出入庫應做好原始記錄。新型干法水泥生產(chǎn)方法及工藝流程凡是以懸浮預熱和預分解技術為核心，并把現(xiàn)代科學技術廣泛應用與水泥干法生產(chǎn)全過程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質、節(jié)約資源、清潔生產(chǎn)、符合環(huán)境保護要求和工藝裝備大型化、生產(chǎn)控制自動化、實行科學管理現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)方法，稱為新型干法水泥生產(chǎn)方法。一、礦山開采及破碎1.礦山開采1.2礦石質量2.開采方法、開采境界、礦山生產(chǎn)能力以及采礦、采裝工作2.1露天開采露天開采所形成的采坑、臺階和露天溝道的總和稱為露天礦場或露天堆場。正在和將要進行開采的臺段稱為工作臺階，其上的平臺稱為工作平臺，是用以安置設備進行采掘和運輸工作的場地。已經(jīng)結束開采的臺階稱為非工作臺階，其上的平臺視用途不同，稱為安全平臺、清掃平臺、運輸平臺。2.2采剝比在露天礦，為了采出礦石，一般需要剝離一定數(shù)量的巖石（土）。剝離的巖石（土）量與采出的礦石量之比，叫做采剝比。單位一般用“m3/m3”表示。采剝比是露天礦的一個重要經(jīng)濟技術指標。從不同的空間和時間概念出發(fā)，可以定義不同的采剝比，反映了水泥礦山剝離量與礦石量的變化關系。2.3爆破工作水泥礦山常用的爆破方法有：淺眼爆破法，用于小型的礦山、山頭和二次破碎以及輔助爆破；深孔爆破法，最常用的一種爆破法，在多排孔爆破時，宜采用微差起爆破方法，對擠壓爆破可結合礦山特點采用。峒室爆破法，是爆破量大，但沒有鉆機通道和工作平臺條件下使用的爆破方法，多用于基建或削平山頭。外復爆破法，用于二次破碎和處理根底等?？刂票?，用于臨近邊坡的爆破。3.破碎系統(tǒng)礦石破碎性的難易程度一般用實驗法測得，目前主要是取樣進行沖擊功指數(shù)小于8kwh/t的屬易碎礦石，8-12kwh/t的屬中等易碎性礦石，＞12kwh/t屬難碎性礦石。3.1粒度的表示方法物料顆粒形狀特征，以長寬厚三邊的比例表示。顆粒狀物料1：1：＞0.5片狀物料1：1：＜0.5針狀物料＞1.5：1：＜0.5粒度的表示法取決與用途。3.2破碎設備3.2.1破碎方法、破碎機類型以及適用條件破碎物料可以用如下方法：擠壓、剪切、研磨、沖擊。破碎機是利用一種或多種方法組合而工作的。按能耗和磨損的高低排列的順序如下：能耗----研磨、剪切、沖擊、擠壓磨損----研磨、剪切、沖擊、擠壓因此以擠壓原理工作的破碎機能耗最低、磨損最小。但是破碎機的選擇，還要考慮其他因素，例如進料塊度和破碎比，適應原料黏附性的能力，機械的堅固性和使用難易程度以及一次性投資和生產(chǎn)經(jīng)營費用等。在水泥廠中常見的破碎機和它的破碎方法是：以擠壓原理工作的有腭式破碎機、旋回式破碎機和圓錐式破碎機。以沖擊原理工作的有錘式破碎機和反擊式破碎機。二、預均化堆場1.原料預均化堆場的原理從礦山來的已破碎至一定的粒度的原理由堆料皮帶在預均化堆場堆成料堆。原料預均化堆場的形式按照外觀分長行堆場和圓形堆場兩類。長行預均化堆場擴建時簡單，只要加長料堆即可。圓形堆場不能擴建，且進料皮帶要架空，中心出料口要在地坑中。堆料方式料堆的堆法可分為人字行堆法、圓錐行堆法、波浪行堆法等，在縱堆橫取的堆場形式中，人字行堆料法最普遍，物料一層一層地沿著混合料堆的全長堆起來。4.取料方式分刮板取料機、鏈斗取料機、圓盤取料機5.均化效果評價均化堆場對物料均勻化能力的好壞通常用均化效果來表示。其定義為：均化效果=入預均化堆場原料化學成分（對于石灰石通常是CaCO3或CaO）的標準偏差÷出預均化堆場原料化學成分的標準偏差，即將入預均化堆場原料化學成分波動的標準偏差降低的倍數(shù)就為均化效果。6.工藝流程、主要設備技術參數(shù)及工作原理6.1主要為石灰石堆料機工作原理為堆料機由進料皮帶將物料卸到懸臂皮帶機上，利用行走小車的往復行走，將物料堆積在堆場上。在堆料過程中，懸臂皮帶機不斷的升高，直至堆出所要求高度的料堆。堆料機由懸臂皮帶、行走機構、支架、控制和動力電纜卷盤、卸料小車、堆料機液壓提升裝置及操作室組成。6.2石灰石橋式刮板取料機該型號的取料機是原料預均化長行堆場的取料設備。堆場沿長度方向共分布有兩個料堆，取料機取料作業(yè)起始于兩料堆中間，根據(jù)物料的休止角，將松料耙架調節(jié)至一定的角度。取料時，根據(jù)取料量大小，調節(jié)大車去料行走速度，隨著耙架小車的移動，松料耙將料堆端面的物料耙松，讓其滑落至料堆底部，由位于主箱粱下部的刮板鏈將物料刮到出料皮帶上運走。三.生料粉磨1.粉磨的基本原理物料的粉磨，是通過外力擠壓、沖擊、研磨等作用克服其內部質點及晶體間的內聚力，使之由塊狀變?yōu)榉哿畹倪^程。對球磨機而言，外力作用于物料的有效碎功很少，一般僅占1-3%。大部分則以聲、熱等形式消耗。這意味著提高粉磨作業(yè)的有效利用功，尤其對耗電占水泥生產(chǎn)全過程70-80%的各種原材料的粉磨，降低能耗更顯得十分重要。2.生料粉磨的適宜細度生料的適宜細度，一般認為大于70-90um的粗顆粒含量為9-22%，大于0.2mm的顆粒應小于3%為宜。一般回轉窯煅燒的生料細度80um篩于小于12%，大于200nm粗顆粒應小于1.5%。3.生料的易磨性3.1以石灰石和黏土、鐵粉三組份配料的生料易磨性，取決于石灰石的易磨程度。3.2配入的難磨組分如熔渣、礦渣、礬土等的比例愈高，生料的易磨性越差。3.3入磨的物料水分越大，生料的易磨性越差。4.粉磨系統(tǒng)設備及結構特點4.1球磨機球磨機是水泥生產(chǎn)普遍采用的設備。生料粉磨中常說的風掃磨、烘干磨、管磨或中長磨、短磨以及尾卸、中卸磨等，只是分類的方法不同。4.2立式磨立式磨的應用發(fā)展，得益于其裝備技術水平的顯著提高，各種立式磨結構形式各有不同，但均以料床粉磨為原理，都具有原料破碎、烘干、粉磨、選粉、輸送于一體的多功能、高效粉磨的特點。物料一般由磨機的上部喂入，集于磨盤形成研磨層，經(jīng)磨輥研磨的物料沿磨盤擋圈的邊緣溢出。磨內的物料分離裝置可按細度要求進行粗細分級，細粉排出磨外，粗粉再次回到磨研磨室粉磨。影響立式磨穩(wěn)定運行的主要因數(shù)1）.喂料量穩(wěn)定喂料量是確保磨內差壓的前提條件。2）.原料粉磨特性和入磨物料的粒度粉磨過程受物料的易磨性影響一定存在。3）.研磨壓力必須控制合理4）.磨機通風系統(tǒng)漏風5）.磨盤擋料勸的高度6）.磨輥和磨盤襯板磨損四、生料均化與入窯喂料計量

1.生料均化的工作原理新型干法水泥生產(chǎn)過程中，生料均化是指靠具有一定壓力的空氣對生料進行吹射均化2.生料均化的作用消除出磨生料的短周期成分波動。3.生料均化的方法生料均化的分氣力均化和機械均化。氣力均化分間歇式和連續(xù)式。連續(xù)式常見的是混合室連續(xù)式均化庫。4.生料的入窯喂料、計量