生產(chǎn)原料及配料計算_第1頁
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文檔簡介

生產(chǎn)原料及配料計算第1頁/共52頁掌握:生料制備的工藝過程及方法。遞減法配料計算方法;生料的粉磨細度及顆粒分布要求;重點是輥式磨的操作控制要點及異常情況分析。

本章學習要點了解:生料制備的工藝過程及方法生料配料基本概念(意義、依據(jù)、原則及計算方法),配料方案的選擇,生料粉磨系統(tǒng)特點,生料粉磨系統(tǒng)發(fā)展趨勢輥式磨的發(fā)展、特點及應用第2頁/共52頁生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料及配料計算4.1.1石灰質(zhì)原料石灰質(zhì)原料主要提供硅酸鹽水泥熟料中含量最多的CaO。常用的石灰質(zhì)原料有石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼、石灰質(zhì)鵝卵石、鈣質(zhì)料礓石等,主要成分CaCO3。石灰?guī)r一般呈塊狀,性脆,具有微晶或潛晶結(jié)構(gòu),普氏硬度8-10,密度2.6-2.8g/cm3,耐壓強度多在80-140MPa之間。要求:CaO≥48%;MgO≤3.0%;K2O+Na2O≤1.0%隧石和石英含量≤4.0%。不要求太純、結(jié)晶太好。

泥灰?guī)r、白堊:是較好石灰質(zhì)原料,前者是含有部分粘土質(zhì)成分;后者為隱晶或無定形態(tài),

CaCO3>90%,易磨、易燒。4.1原料第3頁/共52頁4.1.2粘土質(zhì)原料天然粘土質(zhì)原料有黃土、粘土、頁巖、泥巖、粉砂巖、河泥及石煤等,其中黃土與粘土用得最多。主要提供SiO2、Al2O3,部分Fe2O3。

粘土質(zhì)原料中除含有主導礦物外,還有石英、長石、白云母、方解石、石膏等礦物。衡量粘土質(zhì)量主要有粘土的化學成分(硅率、鋁率)、含砂量、含堿量以及粘土的可塑性、熱穩(wěn)定性、正常流動度的需水量等工藝性能。高嶺石類、蒙脫石類、伊利石類。它們各自有可特性呢?第4頁/共52頁質(zhì)量要求粗砂含量應<5.0%堿含量<4.0%氧化鎂含量<3.0%塑性指數(shù)應不小于12,高嶺石類、蒙脫石類較好4.1.3校正原料硅質(zhì)校正原料:砂巖,河砂、粉砂巖等鋁質(zhì)校正原料:頁巖、低品位鋁礬土、粉煤灰等鐵質(zhì)校正原料:低品位鐵礦石、煉鐵廠尾礦以及硫酸廠工業(yè)廢渣硫酸渣等第5頁/共52頁為了提高水泥熟料的產(chǎn)質(zhì)量,降低熟料燒成熱耗,往往在制備水泥生料時加入少量、能促進熟料組分物化反應的催化劑、助熔劑,以加速生料中碳酸鹽的分解和固相反應過程,這些催化劑、助熔劑統(tǒng)稱礦化劑。在生料中同時使用兩種以上的礦化劑,叫復合礦化劑。4.1.4礦化劑一般有:瑩石(CaF2)、硬石膏或二水石膏、冶金工業(yè)廢物、鉛鋅尾礦、重晶石等。第6頁/共52頁◆生料由石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料、少量校正原料(有時還加入礦化劑、晶種等,立窯生產(chǎn)時還要加煤)按比例配合,粉磨到一定細度的物料。

4.1生料的配料及計算◆生料的類型干法生產(chǎn)——生料粉,水分含量一般不超過1%。濕法生產(chǎn)——生料漿,含水32%~40%左右立窯生產(chǎn)——白生料、黑生料、半黑生料等生料粉◆配料

根據(jù)水泥品種、原燃料品質(zhì)、工廠具體生產(chǎn)條件等選擇合理的熟料礦物組成或率值,并由此計算所用原料及燃料的配合比,。新干法生產(chǎn)用生料粉第7頁/共52頁4.2配料計算4.2.1水泥生料的易燒性生料的易燒性是指在規(guī)定的溫度范圍內(nèi),通過復雜的物理化學變化,形成熟料的難易程度。概念表達方式A、在某一已知溫度下,測量經(jīng)規(guī)定時間后的f-CaO的量,f-CaO越低,易燒性越好,反之,越差。B、測量規(guī)定溫度下達到f-CaO≤2.0%的時間(θ),θ值越小,易燒性越好。注:一般情況下,采用在1350℃下恒溫。第8頁/共52頁生料的潛在礦物組成

原料的性質(zhì)和顆粒組成生料中次要氧化物和微量元素生料的均勻性及細度礦化劑液相燃料性質(zhì)灰分<28%,揮發(fā)分18-30%,干燥基低熱值>20900(kJ/kg)窯內(nèi)氣氛影響生料易燒性的原因第9頁/共52頁

目的(1)工藝設計(2)生產(chǎn)運行

原則

(1)生料成分滿足煅燒優(yōu)質(zhì)熟料的要求;(2)生料具有良好的易磨性和易燒性;(3)生產(chǎn)過程易于控制,便于操作,簡化流程;(4)經(jīng)濟、合理地使用礦山資源。

配料計算的依據(jù)反應物的量應等于生成物的量?;鶞蕿?kg熟料。

生料去掉燒失量(結(jié)晶水、二氧化碳與揮發(fā)物質(zhì)等)以后即為灼燒生料。如果不考慮生產(chǎn)損失,在采用有灰分摻入的燃煤時,則:干石灰石+干粘土+干鐵粉=干生料灼燒生料+煤灰(摻入熟料的)=熟料第10頁/共52頁

◆配料計算的依據(jù):物料平衡。

◆常用基準:

(1)干燥基準:物料中的物理水分蒸發(fā)后處于干燥狀態(tài),以干燥狀態(tài)質(zhì)量所表示的計量單位,

(2)灼燒基準:去掉燒失量(結(jié)晶水、二氧化碳與揮發(fā)物質(zhì)等)以后,生料處于灼燒狀態(tài)。以灼燒狀態(tài)質(zhì)量所表示的計算單位,稱為灼燒基準。

(3)濕基準:用含水物料作計算基準時稱為濕基準,簡稱濕基。

配料計算的依據(jù)反應物的量=生成物的量第11頁/共52頁

◆配料方案:即熟料的礦物組成或熟料的三率值。

◆配料方案的選擇:選擇合理的熟料礦物組成,即確定熟料三率值KH、n、p值。

◆如何確定配料方案:,應根據(jù)水泥品種、原料與燃料品質(zhì)、生料質(zhì)量及易燒性、熟料煅燒工藝與設備等進行綜合考慮。

配料方案的選擇確定率值應注意1、三個率值要互相匹配,吻合,不能只強調(diào)某一率值而忽視其他兩個。2、一般率值的波動范圍:

KH=目標值±0.01~0.02,

n=目標值±0.1,

p=目標值±0.1。第12頁/共52頁配料計算方法

方法很多,主要介紹:

嘗試誤差法、遞減試湊法、用微機編制程序的計算方法。配料計算第13頁/共52頁◆

思路:

假定原料配合比→計算熟料組成若→計算結(jié)果與設定值比較→不符合要求,則調(diào)整配合比重新計算,直到符合要求為止。嘗試誤差法◆

計算過程:

1、確定熟料組成(KH、n、p);2、計算煤灰摻入量:3、計算干燥原料配合比;4、計算濕原料配合比第14頁/共52頁[例]已知:原、燃料的有關分析數(shù)據(jù)如下表,假設以四種原料配合進行生產(chǎn),要求熟料的三率值為:KH=0.90±0.02,SM=2.6±0.1,IM=1.7±0.1,單位熟料熱耗為3053KJ/Kg熟料(730Kcal/Kg.熟料),試計算原料的配合比。

嘗試誤差法名稱LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCI-石灰石砂頁巖粉煤灰鐵礦石煤灰42.862.673.692.57—1.6889.647.549.452.60.602.7828.25.4328.90.401.678.9232.66.3651.621.784.152.576.362.210.780.622.001.450.050.0670.50—2.200.250.361.13—1.000.0250.0600.2100.4510.4390.0190.016———揮發(fā)物固定碳灰分熱值水分24.88%49.02%26.10%22998kJ/kg0.6%煤的工業(yè)分析第15頁/共52頁

[解]

(1)確定熟料組成

根據(jù)題意,已知熟料率值為:KH=0.90,SM=2.6,IM=1.7。

(2)計算煤灰摻入量

嘗試誤差法(3)計算干燥原料配合比憑經(jīng)驗設定干燥原料配合比為:石灰石81%、砂巖9%、鐵礦石3.5%、粉煤灰6.5%。第16頁/共52頁嘗試誤差法名稱LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCI-石灰石砂頁巖粉煤灰鐵礦石34.720.240.240.091.368.063.091.750.490.251.830.190.320.150.581.1441.810.160.270.091.790.070.040.070.040.0060.03250.00000.200.03240.07350.00000.020.00540.01370.01580.01540.00140.00000.0000生料35.2914.262.762.1942.331.960.07930.30840.05910.0167灼燒生料_22.054.273.3865.423.030.12260.47650.09130.0259名稱配比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCI-灼燒生料煤灰96.543.4621.281.824.121.003.260.2263.160.222.920.050.11830.07620.46000.03460.08820.01520.02500.0000熟料10023.105.123.4863.382.970.19450.49470.10340.0250第17頁/共52頁驗算熟料的率值:計算結(jié)果如下:

KH=0.83SM=2.69IM=1.47將計算結(jié)果與設定值比較:KH過低,SM較接近,IM較低。調(diào)整配比重新計算:根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計,每增減1%石灰石(相應減增適當砂巖),約增減KH=0.05。據(jù)此,調(diào)整原料配合比為:石灰石82.3%,砂巖8.1%,鐵礦石2.6%左,粉煤灰7%。重新計算結(jié)果如下:

嘗試誤差法第18頁/共52頁嘗試誤差法名稱LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCI-石灰石砂頁巖粉煤灰鐵礦石35.270.220.260.0691.387.263.331.300.490.231.970.140.320.140.630.8542.480.140.290.071.820.060.040.050.04120.00570.03500.00000.20580.02920.07910.00000.02470.00490.01470.01170.01560.00120.00000.0000生料35.8213.272.841.9342.991.970.08180.31400.05600.0169灼燒生料--20.674.423.0066.983.060.12750.48930.08720.0263名稱配比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCI-灼燒生料煤灰96.543.4619.961.824.261.002.900.2264.660.222.960.050.12310.07620.47230.03460.08420.01520.02530.0000熟料10021.785.263.1264.883.010.19930.50700.09940.0253第19頁/共52頁驗算熟料的率值:計算結(jié)果如下:

KH=0.90SM=2.60IM=1.69將計算結(jié)果與設定值比較:KH、SM達到預先要求,IM略低,但已十分接近要求值。確定結(jié)果:原料配合比為:石灰石82.3%,砂巖8.1%,鐵礦石2.6%左,粉煤灰7%。嘗試誤差法第20頁/共52頁(4)計算濕原料的配合比設原料操作水分:石灰石1%,砂巖3%,鐵礦石4%,粉煤灰0.5%,則濕原料質(zhì)量配合比為:

石灰石82.12%

砂巖8.25%

鐵礦石2.68%

粉煤灰6.95%計算過程如下表嘗試誤差法第21頁/共52頁名稱濕基用量(份)濕基配比(%)石灰石砂巖鐵礦石粉煤灰合計101.23100第22頁/共52頁◆遞減試湊法從熟料化學成分中依次遞減假定配合比的原料成分,試湊至符合要求為止(又稱遞減試湊法)。

[例4-2]已知原、燃料的有關分析數(shù)據(jù)如表4-4,4-5所示,假設用窯外分解窯以三種原料配合進行生產(chǎn),要求熟料的三率值為:KH=0.89,SM=2.1,IM=1.3,單位熟料熱耗為3350KJ/Kg熟料,試計算原料的配合比。

遞減試湊法第23頁/共52頁基準:100Kg熟料計算步驟:1、列出原料、煤灰的化學成分,煤的工業(yè)分析資料。2、計算煤灰的摻入量;3、選擇熟料率值;4、根據(jù)熟料率值計算要求的熟料化學成分;5、遞減試湊求各原料配合比;6、計算熟料化學成分并校驗率值;7、將干燥原料配合比換算成濕原料配合比。遞減試湊法第24頁/共52頁已知條件原料化學成分換算成100﹪

名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO燒失量其他合計石灰石2.420.310.1953.130.5742.660.72100.00粘土70.2514.725.481.410.925.271.95100.00鐵粉34.4211.5348.273.530.092.26100.00煤灰53.5235.344.464.791.190.70100.00遞減試湊法第25頁/共52頁

煤的工業(yè)分析設計熟料率值:

KH=0.89±0.01;SM=2.1±0.1;IM=1.30±0.1設計熱耗:3350KJ/Kg-熟料水分灰分揮發(fā)分固定碳發(fā)熱量4.49%28.56%20.12%46.83%20930KJ/Kg遞減試湊法第26頁/共52頁設∑=97.5%,計算得

Fe2O3=4.50%Al2O3=5.85%SiO2=21.74%CaO=65.41%1、計算煤灰摻入量:方法同前得GA=4.57%

2、計算熟料的化學成分遞減試湊法3、進行遞減試湊:第27頁/共52頁計算步驟SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO+其他要求熟料成分-4.57Kg煤灰成分21.742.545.851.624.500.2065.410.232.500.09差-122Kg石灰石19.292.954.230.384.300.2365.1864.822.411.57差-23Kg粘土16.3416.163.853.394.071.260.360.320.840.66差-5.8Kg鐵粉0.182.000.460.672.812.800.040.200.180.13差+2.6Kg粘土-1.821.83-0.210.380.010.14-0.160.040.050.07和-0.3Kg鐵粉0.010.100.170.030.150.14-0.120.010.120.01差+0.2Kg石灰石-0.0900.1400.010-0.130.110.110余-0.090.140.01-0.020.11第28頁/共52頁據(jù)上表可求得煅燒100Kg熟料所需各種原料用量為:干石灰石=122-0.2=121.8Kg干粘土=23-2.6=20.4Kg干鐵粉=5.8+0.3=6.1Kg各原料配比為:

干石灰石=

干粘土=

干鐵粉=遞減試湊法第29頁/共52頁4、校驗熟料化學成分與率值名稱配合比(%)燒矢量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石粘土鐵粉82.1313.764.1135.040.73—1.999.671.410.252.030.470.160.761.9843.640.190.14生料10035.7713.072.752.9043.97灼燒生料100—20.354.284.5268.46灼燒生料煤灰100-4.574.57——19.422.454.081.624.310.2065.330.22熟料100—21.875.704.5165.65計算率值得:KH=0.891SM=2.14IM=1.26

遞減試湊法第30頁/共52頁設定入磨原料水分控制值為:

石灰石0.8%,粘土1.5%,鐵粉4%。濕基濕物料配比及計算過程5、濕物料配比名稱濕基用量(份)濕基配比(%)石灰石粘土鐵粉合計101.04100遞減試湊法第31頁/共52頁原燃材料成分變化,就應重新進行系統(tǒng)配料。日常生產(chǎn)中,一旦配料計算之后,小范圍內(nèi)的成分波動可以采用下述方法進行調(diào)整配料的調(diào)整第32頁/共52頁采用率值配料控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)原料配比第33頁/共52頁4.2生料粉磨開路磨系統(tǒng)閉路磨系統(tǒng)風掃磨系統(tǒng)提升循環(huán)磨系統(tǒng)尾卸提升循環(huán)中卸提升循環(huán)普通粉磨系統(tǒng)烘干兼粉磨系統(tǒng)混合粉磨系統(tǒng)終粉磨系統(tǒng)預粉磨系統(tǒng)管球磨系統(tǒng)擠壓粉磨系統(tǒng)干法粉磨系統(tǒng)立式磨系統(tǒng)第34頁/共52頁喂料成品QTQF開路系統(tǒng)閉路系統(tǒng)管球磨第35頁/共52頁第36頁/共52頁立磨第37頁/共52頁擠壓粉磨擠壓粉磨技術輥壓機第38頁/共52頁烘干兼粉磨系統(tǒng)第39頁/共52頁中卸提升循環(huán)磨第40頁/共52頁第41頁/共52頁◆利用廢氣進行磨內(nèi)物料的烘干◆粉磨設備日趨大型化◆新型閉路粉磨系統(tǒng)◆磨機系統(tǒng)操作自動化生料粉磨系統(tǒng)的發(fā)展特點第42頁/共52頁合理的生料粉磨細度,包括兩個含義:

使生料的平均細度控制在一定范圍內(nèi):

0.08mm篩篩余<8%~12%;

盡量避免粗顆粒:

0.2mm篩篩余<1.0%~1.5%生料的粉磨細度及顆粒分布要求第43頁/共52頁4.3.3立式磨的特點

輥式磨是根據(jù)料床粉磨原理,通過相對運動的磨輥、磨盤碾磨裝置來粉磨物料的機械。

輥式磨已經(jīng)成為水泥生料粉磨的主導系統(tǒng)。世界上著名的水泥機械制造公司開發(fā)出各種型式的輥式磨。主要有德國Loesche、Pfeiffer、KruppPolysius、O&K,美國Fuller、Raymond,丹麥FLS,日本UBe、KHI、IHI、Kobe、Steel等。

立式磨第44頁/共52頁◆優(yōu)點

粉磨效率高

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