5000吨水泥工艺基本常识

11、水泥工艺基本常识1.4水泥熟料有害成分1.4.1氧化镁MgO熟料中MgO主要作用：引起水泥膨胀，影响水泥安定性；MgO能够固溶在C3S中，形成强度较高的单斜C3S；少量的MgO也可固溶在C2S中，形成稳定的b-C2S，避免g-C2S的出现所造成的粉化现象；适量（约2%）的MgO存在，能够增加熟料液相量，降低液相粘度，促进硅酸盐矿物的形成，减少f-CaO含量，使水泥熟料烧成温度降低，明显提高熟料质量。；MgO具有显著的固硫作用，在一定含量范围（1%～2.29%），随其含量增加，熟料中的SO3含量也增加；在高硫水泥中，一部分MgO能够形成MgSO4，减少了SO2的挥发，从而保护了环境。同时由于它具有一定的缓凝作用，因而增强了高硫水泥的缓凝作用；适宜量的MgO存在，抑制了Al3+和SO42–对C3S形成的障碍作用，有利A矿生成；在少量碱存在的情况下，镁–碱的联合作用可以大大减少SO2挥发，消除生产高硫水泥带来的环境污染；适量的MgO使水泥熟料的颜色变为深绿色，过量的MgO使熟料变为灰绿色，并以方镁石形式存在，而且能破坏水2泥的安定性，降低强度性能。1.4.2游离二氧化硅f-SiO2游离二氧化硅f-SiO2一般为燧石，其结构致密，质地坚硬，耐压强度高，化学活性低，对粉磨设备的磨损非常严重，对窑的操作也会产生极为不利的影响。生产经验：石灰石中燧石一般要低于4%；但以石英为主要形态的f-SiO2含量可大于4%，需要试验确定；对于辊磨，国外经验可允许f-SiO2含量7%；采用耐磨材料，并在试验的基础上，f-SiO2可放宽到8~9%。1.4.3碱K2O、Na2O当生料中含碱量过高时，料发粘，烧结范围窄，易结圈，窑内飞砂大，窑皮和熟料结构疏松，烧成带耐火砖寿命短，热工制度不易稳定。另外，当碱含量过高(1.7%)时，熟料中游离氧化钙含量大幅度增加，水泥急凝，强度下降。对于旋风预热器或预分解窑而言，当原、燃料中含碱、氯、硫较多时，在预热器的旋风筒和窑尾下料溜子内，有氯化碱和硫酸盐等化合物粘附在筒壁上，形成结皮；严重时会堵塞通道，影响正常生产。生料中的碱除一部分挥发循环以外，其余的大部分均以硫酸碱(K2SO4,Na2SO4)的形式存在于熟料中。熟料中碱含量3过高，将导致凝结时间短、水泥需水量增加、熟料中fCaO增高、安定性不良、抗折强度降低，并出现1天、3天的抗压强度略有升高，而7天、28天的抗压强度明显下降。根据国内经验，生产42.5普通硅酸盐水泥时，熟料中K2O+Na2O含量以小于1.5%为宜，相应的一般要求，生料中的碱含量(K2O+Na2O)应不大于1.0%。美国规定低碱水泥的碱含量以Na2O当量计要小于0.6%。1.4.4硫SO3生料和燃料中的硫在燃烧过程中生成SO2，在烧成带气化，并与R2O结合形成汽态的硫酸碱。这些R2SO4除一小部分被窑灰带走外，因其挥发性较低，大部分被固定在熟料中而带出窑外。如果SO2含量有富裕，则在预热器中它将与生料中的CaCO3反应生成CaSO4进入窑内。在烧成带其大部分再分解成CaO和气态SO2，小部分残存于熟料中。这样，气态SO2在窑气中循环富集，常引起预热器结皮或窑内结圈。反之，如碱含量有富裕，则剩余的碱就会生成高挥发性的氯化碱和中等挥发性的碳酸碱，形成氯和碱的循环，影响预热器的正常操作。根据国外经验，常用硫碱比作为控制指标。1.4.5氯Cl-氯在烧成系统中主要生成CaCl2或氯化碱RCl，其挥发性特别高（一般要达到95%以上），在窑内几乎全部挥发，形成氯循环富集，致使预热器生料中氯化物的含量提高近百4倍，引起预热器结皮堵塞。氯除了对烧成产生不利影响外，对钢筋还有腐蚀作用。1.4.8有害组分的控制德国KHD公司和Polysius公司采用FLS采用过剩硫的指标：中国采用的计算指标：中国根据经验，悬浮预热器窑和预分解窑对原料的要求为：生料中：K2O+Na2O1%Cl-0.015~0.020%熟料硫碱比：S/R=0.6~0.8熟料中：过剩硫300g/kg.Cl(等同于FLS的过剩硫)1.5窑内发生的主要化学反应0.1~7.013.129.185.0223ClONaOKSORS%30%100O/2)1.29NaO(0.85K-SO3223SO过剩硫0.1~6.029.185.0RS223ONaOKSO2323COMgOMgCOCOCaOCaCO5C2S形成温度1100~1200℃C3S形成温度1400~1500℃1.12离心风机的特性离心风机一定要关风门启动！1.13罗茨风机的特性罗茨风机千万不要关风门启动！2、配料设计2.1原、燃料化学成分原、煤灰化学成分LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-石灰石42.591.730.580.4551.472.250.080.300.040.015粘土6.5462.7215.946.472.621.670.502.301.120.000粉煤1.3648.326.88.987.421.311.411.070.660.01AF)C(OFeOAl4CaOOFeOAl4CaOA)C(OAl3CaOOAl3CaOS)C(SiO3CaOCaOSiO2CaOS)C(SiO2CaOSiO2CaO43232323233232322222铁铝酸四钙铝酸三钙硅酸三钙硅酸二钙6灰513铁矿石3.1758.867.3226.911.692.620.000.000.000.000砂岩0.1994.283.011.000.010.450.210.440.080.004灰分54.5529.374.035.201.821.511.070.410.014煤的工业分析Mar(%)Mad(%)Aad(%)Vad(%)FCad(%)St,ad(%)Qnet，ad(kJ/kg)101.6621.0732.4644.821.5244222.3配料方案A_原料配比及化学成分KH0.9700.890燃料种类烟煤SM2.712.60烧成用燃料热值24422kJ/kgIM1.411.60烧成热耗2969.2kJ/kg熟料7C3S(%)55.59燃料消耗量121.58kg燃料/t熟料C2S(%)20.80灰分掺入量2.56（%）C3A(%)8.24理论料耗1.515t生料/t熟料C4AF(%)9.85综合物料水分3.37(%)Na2Oeq(%)1.05备注：1400℃液相量(%)26.96硫碱比（SG）0.50E-SO3(g/kg熟料)-3.89成份生料、熟料组成原料配比（%）生料熟料干基湿基Loss（%）35.68石灰石81.4480.30SiO2（%）13.5421.90粘土13.6614.678Al2O3（%）2.935.18铁矿石2.983.06Fe2O3（%）2.073.24砂岩1.921.97CaO（%）42.3364.26MgO（%）2.153.30K2O（%）0.140.25Na2O（%）0.570.89SO3（%）0.190.39Cl-（%）0.0120.019Total（%）99.6099.43总和100.00100.002.4配料方案B_原料配比及化学成分成份生料、熟料组成原料配比（%）生料熟料干基湿基Loss（%）35.14石灰石81.9781.66SiO2（%）13.6821.96粉煤灰7.497.39Al2O3（%）2.965.20铁矿石3.653.79Fe2O（%）2.093.25砂岩6.897.1693CaO（%）42.8164.44MgO（%）2.073.15K2O（%）0.190.32Na2O（%）0.360.56SO3（%）0.090.24Cl-（%）0.0140.021Total（%）99.4199.14总和100.00100.002.4配料方案B_率值、矿物组成KH0.9710.890燃料种类烟煤SM2.712.60烧成用燃料热值24422kJ/kgIM1.411.60烧成热耗2969.2kJ/kg熟料C3S(%)55.75燃料消耗量121.58kg燃料/t熟料C2S(%)20.86灰分掺入量2.56（%）C3A(%)8.26理论料耗1.502t生料/t熟料10C4AF(%)9.88综合物料水分2.36(%)Na2Oeq(%)0.77备注：1400℃液相量(%)26.60硫碱比（SG）0.38E-SO3(g/kg熟料)-3.922.5生产控制指标熟料率值控制范围：KH=0.89±0.01SM=2.60±0.10IM=1.60±0.10生料中有害挥发组分含量控制要求：K2O＋Na2O：＜1.0％Cl-：＜0.015％熟料硫碱比适宜范围：SG=0.6~1.03、原料磨及废气处理3.3ATOX立磨简介3.3.3立磨工作原理11Atox利用磨辊和磨盘之间的压力和剪切力对物料进行破碎和粉磨。物料直接喂到磨盘上，通过磨盘的旋转，使得物料沿着粉磨轨迹在磨辊下被粉碎，部分物料通过挡料环并穿过喷嘴环进入到外循环系统。几乎在细颗粒进入选粉机的同时，物料中的水分被快速蒸发，而粗颗粒返回到磨盘上重新粉磨。通过选粉机的速度来控制生料粉的细度，落到磨盘上的部分粗颗粒会通过喷嘴环进入到磨外循环系统。3.3.7Atox立磨的特点(1)喷环速度现代ATOX立磨，喷嘴环速度设计为40～45m/s，在此速度下约有30～50％的物料外循环。当速度达到70m/s时，物料循环量少于1t/h。当速度为40～45m/s时，喷嘴环压降为3500Pa。当速度为70m/s时，喷嘴环压降达到5000Pa。不管该速度变化有多大，它都不会影响到粉磨行为，电机功率不变，但它会影响循环风机。当外循环为0％时，循环风机功率907kW(选用1100kW)；当外循环为50％时，循环风机功率降为755kW，节能150kW。对于采用外循环系统，循环风机应采用调速电机。我们厂喷嘴环速度设计为45~60m/s，此时外循环量约为10~25%。12(2)料层厚度当立磨内物料料层变薄时，立磨会产生高频振动；当立磨内料层太厚时，立磨会产生低频振动。当物料较细，料层太薄时，可采用磨内喷水，磨内喷水可冷却气体，同时能稳定磨床。(3)关于外循环在外循环为100％时，粉磨电耗会下降1～1.5kWh/t，压损也降低1500Pa。91年后采用ATOX立磨系统，几乎全用外循环系统，泰国有2家，外循环100％；铜陵外循环80％(1992年设计)。目前更趋向于100％外循环。如外循环进一步增加，则立磨主电机功率将增加，而且外循环负荷也要增大。(4)保证产量与细度的关系一般ATOX立磨的产量与细度的关系可以根据原料试验获得。在大多数情况下，保证产量与细度的关系为：其中：Pg为实际产量，P为保证产量，Rg为实际筛余，Rt为保证筛余。(5)ATOX选粉机料气比ATOX选粉机料气比900g/m3;动态选粉机：粗粉+90mm为91％；RgRtPPglog2log213静态选粉机：粗粉+90mm为71％。现代ATOX立磨都采用动态选粉机。3.4Atox立磨工作参数的控制3.4.1立磨的热源及用风入磨热风大多采用回转窑系统的废气，也有的工艺系统采用热风炉提供热风，为了调节风温和节约能源，在入磨前还可兑入冷风和循环风。采用热风炉供给热风的工艺系统，为了节约能源，视物料含水情况可兑入20％～50％的循环风。而采用预分解窑废气作热风源的系统，希望废气能全部入磨利用。若有余量则可通过管道将废气直接排入收尘器。如果废气全部入磨仍不够，可根据入磨废气的温度情况，确定兑入部分冷风或循环风。3.4.2入磨风量的控制出磨气体中含尘(成品)浓度应在550～750g/m3之间，一般应低于700g/m3；出磨管道风速一般要20m/s，并避免水平布置；喷口环处的风速标准为50m/s，最大波动范围为60％～80％；当物料易磨性不好，磨机产量低，往往需选用大一个型号的立磨。相比条件下，在出口风量合适时，喷口环风速较低，应按需要用铁板挡上磨辊后喷口环的孔，减少通风面