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1、水泥生产用原料及配料（4课时）第一节 水泥生产用原燃材料及其控制1、水泥生产用原料1.1石灰质原料：以碳酸钙为主要成分石灰石、泥灰岩、贝壳等，另如电石渣、糖滤泥等工业废渣也可作为石灰质原料。石灰质原料是水泥生产的主要原料。 一般要求石灰石CaO45%，MgO3.0%，但在新型干法水泥生产中，采用了石灰石预均化、生料均化等措施，为低品位石灰石的利用提供了保证，使得CaO含量在42%左右，MgO含量在3%-5%的底品位石灰石也能应用于水泥生产。1.2粘土质原料：主要以含SiO2及少量AL2O3、Fe2O3的原料。天然粘土质原料有黄土、粘土、砂岩、河沙等，此外还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。粘土质原料
2、一般SiO255%。 1.3校正原料：当石灰质原料和粘土质原料配料不能满足配料方案要求时，或SiO2或AL2O3或Fe2O3含量不足时，根据所缺成分，分别采用相应的校正原料。因此校正原料分为，（1）硅质校正原料，例如砂岩；（2）铝质校正原料，如煤矸石、粉煤灰、铝矾土；（3）铁质校正原料，如天然低品位铁矿石，硫酸渣、钢渣等工业废渣。2、水泥生产用燃料2.1燃料在水泥生产中作用：一是提供熟料煅烧及物料烘干所需要的热量；二是燃料燃烧后所剩煤灰等作为原料掺到熟料及水泥中去。2.2煤的分类及组成水泥工业生产一般用煤作为燃料，此外在窑升温过程中及投料初始会使用很少一部分柴油。（1）煤的分类：根据埋藏时间及
3、碳化程度不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。（2）煤的组成：分析燃料的组成通常有元素分析法和工业分析法。根据元素分析，煤由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素和水分、灰分组成。 根据工业分析，煤由挥发份（V）、固定碳(C)、灰分(A)、水分(W)组成 。其中煤的灰分，是煤燃烧后剩余的矿物杂质，其主要化学成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO ，另外还有少量的K2O、Na2O、SO3 。收到基（ar）：以收到状态的煤为基准。空气干燥基（ad）：与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。干燥基（d）：以假想无水状态的煤为基准。干燥无灰基（daf）：以假想无水、无灰状态
4、的煤为基准。（4）煤的发热量A、定义 煤的发热量指单位质量的煤燃烧放出的热量，单位为cal/kg、kJ/kg（国际标准单位），1cal/g=4.18J/g。B、标准煤，为了比较各类燃料，规定低位发热量（收到基）为29270k/kg（7000cal/kg）的煤为标准燃料。 3、入机原燃材料预均化原燃材料均化、搭配是稳定生料、熟料及水泥质量的重要措施之一，是质量工作的重点和根本。3.1原燃材料预均化原理A、预均化技术就是在原燃材料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备储存与均化的功能。B、原燃材料的预均化的基本原理就是在物料堆放是，由堆料机把进来的原料连续的按
5、一定的方式堆成尽可能多相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。3.2原燃材料预均化的意义（1）均化原燃材料，减少质量波动，有利于稳定磨机生产、稳定配料，从而为稳定窑系统热工制度、稳定熟料产质量、稳定产品质量奠定基础，为降低耐火材料、煤等消耗降低生产成本创造条件；（2）可以扩大矿山资源的利用，最大限度的利用矿山的覆盖物和夹层，提高矿山开采效率，降低开采成本，节约资源。（3）自动化程度高。第二节 生料配料1、生料配料1.1定义 就是将石灰石原料、黏土质原料、校正原料等，按照比例（计量）混合入磨粉磨成符合质量要求的生
6、料。1.2技术要求饱和比KH=K0.02 月平均合格率75% 硅酸率n=K0.10 月平均合格率80% 铝氧率P=K0.10 月平均合格率80%。2、 配料计算原材料化学成分表名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OR2Ocl-SO3结晶水水分石灰石42.061.280.800.8851.502.4698.980.5电石渣22.933.922.690.8266.960.1197.460.1325.0河沙7.6670.238.833.916.430.8297.881.320.881.7410.0砂岩3.1884.044.684.331.890.3698.480.380.
7、050.303.5铁粉12.6025.6024.6030.431.801.5496.571.850.011.354.0钢渣2.3813.303.8224.3339.648.8692.334.5铝矾土11.0444.6326.7211.961.400.5096.250.600.100.493.5矿渣-0.6532.5015.41.3937.938.8595.420.450.370.679.5粉煤灰7.1149.6728.745.084.761.3396.691.280.621.460.29炉渣5.2850.1029.384.994.281.0595.081.410.751.6820.0脱硫石膏3
8、9.0018.1112.0窑回灰37.188.334.071.9244.781.3497.62KH=1.6032.1配料计算基本术语2.1.1干基、湿基定义及其换算1）干基、湿基定义2）干湿基换算例1：已知，生料湿基配比为石灰石82.0%，河沙12.0%，铁粉4.0%，砂岩2.0%，物料水分分别为1.0%，10.0%，5.0%，3.0%，计算生料干基配比。解：干基石灰石=82.0（1-1.0%）/100100%=81.2%干基河沙=12.0（1-10.0%）/100100%=10.8%干基铁粉=4.0（1-5.0%）/100100%=3.8%干基砂岩=2.0（1-2.0%）/100100%=2
9、.0%百分比转换：求和：干基石灰石+干基河沙+干基铁粉+干基砂岩=81.2%+10.8%+3.8%+2.0%=97.8%转换：干基石灰石=（81.2%97.8%）100%=83.0% 干基河沙=（10.8%97.8%）100%=11.0%干基铁粉=（3.8%97.8%）100%=3.9% 干基砂岩=（2.0%97.8%）100%=2.0%例2：已知普通42.5水泥干基配比为熟料80%，矿渣10%，石灰石4%，石膏6%，水分分别为0%、10%、0.5%、12%，请计算水泥湿基配比。解：各物料湿基计算：熟料=80% 石灰石=4%（1-0.5%）100%=4.2% 矿渣=10%（1-10%）100%
10、=11.1% 石膏=6%（1-10%）100%=6.7% 百分比转换： 湿基求和=4.2%+11.1%+6.7%+80%=102% 百分比换算 熟料=（80%102%）100%=78.4% 矿渣=（11.1%102%）100%=10.9% 石灰石=（4.2%102%）100%=4.1% 石膏=（6.7%102%）100%=6.6% 干基物料=湿基物料（1-水分%）2.1.2、煤灰掺加量计算1）熟料热耗：生产单位质量熟料需要的热量（kJ/kg）。（千业设计为3100 kJ/kg）2）熟料煤耗: 生产单位质量熟料需要消耗的煤量（kg/t）。（假设熟料实物煤耗为160kg-煤/t-熟料）3）煤灰掺加
11、量计算煤工业分析Mar(%) Mad(%)Vad(%)Aad(%)FCad(%)Qnet.ad(kJ/kg)Qnet.ar(kJ/kg)St.ad（%）10.01.816.3925.1466.6624028218250.30煤灰分全分析(%)LossSiO2AL2O3Fe2O3CaOMgO51.0727.964.187.551.0191.77熟料热耗=煤发热量煤耗 煤耗=熟料热耗煤发热量煤灰掺加量=煤耗煤灰分煤灰沉积率100% =31502402827.96%100%100%=3.66%（假设煤灰沉积率为100%）2.1.3生料料耗2.2配料计算2.2.1生、熟料具体转化工艺过程：预热干燥、碳
12、酸盐分解、固相反应、熟料烧成、冷却。次序过程名称主要物理 化学反应主要形成物功能设备1预热干燥生料被加热，其中水分蒸发，黏土质矿物脱去结合水分解形成AL2O3、Fe2O3、SiO2AL2O3、Fe2O3、SiO2预热器2碳酸盐分解碳酸钙、碳酸镁分解，形成CaO、MgOCaO、MgO 分解炉3固相反应在回转窑内新生态的CaO、AL2O3、Fe2O3，SiO2随着温度的逐步升高，开始形成一些如CA、CS等早期矿物，最终在11001200大量形成C3A、C4AF，C2S含量达到最大值C3A、C4AF、C2S回转窑4熟料烧成在液相条件下，在1450左右C2S与CaO反应形成C3SC3S回转窑5熟料冷却
13、回收熟料热量，保持提高熟料矿物活性篦冷机2.2.2配料方案表示方法 KH=K0.02 n= K0.10 P= K0.10 2.2.3配料计算（见附件）3、影响配料准确性因素3.1影响因素(1)原材料成分波动（2）煤质量波动（3）熟料煤耗变化（4）检验滞后性（5）样品代表性变化（6）生料配料秤计量不准确（7）检验结果误差大3.2注意事项（1）牢记生产、质量是动态变化的，要树立辩证的控制思想，在出现波动时关键要分析清楚造成波动的原因。原燃材料化学成分是动态变化的；配料计量称是变化的；生、熟料对应关系是会变化的；（2）稳定是根本，配料也是如此，对料调整控制要充分考虑到窑热工的适应性，要本着循序渐进的
14、思想调整。（3）质量波动是正常规律，要学会根据波动趋势判定稳定性。3.3新型干法水泥生产缺点 （1）原燃材料入机前全部进行预均化，有利于稳定配料，但反过来如果原燃材料质量出现突变，因入预均化堆场原材料库存量大，不利于及时调整，需要调整的周期长，因此应根据企业原料特点，在严格原材料管理的基础上，备用必要的校正原料，以满足及时调整需要。（2）生料均化采用连续式均化库，其是与原燃材料预均化配套设计的，并且要求配料稳定。因连续式均化库存在“漏斗效应”“胎带”弊病，如果出磨生料出现质量波动，很不利于调整，会直接影响窑系统热工稳定性，因此如对窑回灰等异常生产状况要制定针对性措施。（3）熟料均化库及水泥库同样存在此问题，对生产的稳定性要求同样更高。