水泥工艺第一期作业

水泥工艺班第一期作业君正化工水泥分厂杜晓云1、每一种水泥工艺过程进步的推动力是什么？立窑：产量较低，物料均化效果差，煅烧不够充分易形成夹心料，生成矿物含量不稳定，游离氧化钙含量相对较高，但其填充率较大，相对单耗较小；湿法窑：较立窑相对进步，提前将原料加水搅拌成球，均化效果明显提高，生成矿物的稳定性相比较下有所提高，但为了蒸发物料中所含的30%左右水分耗费能量较高，窑体较长，耗费电能较高；立波尔窑：相对湿法窑比较，其在物料入窑前增加了立波尔加热机，利用窑内热气流对含水量较大的物料提前进行加热，减少了蒸发所需的能量，减低了能耗，但是耗能还是偏高，由于物料呈球状入窑，煅烧生成矿物比例还是不够理想；旋风预热器窑：增加了旋风预热器，使物料与热气流在悬浮状态下完成热交换，效果非常理想，且物料在悬浮状态下，由热气流带动使其均化效果达到空前良好，大大降低了烘干所用的能量，均化效果好，物料入窑呈粉状，煅烧充分，生成矿物含量较为稳定预热预分解窑：在旋风预热器窑的基础上增加了预分解炉，物料在预热器内预热后进入分解炉，分解炉内的高温炉气使物料在入窑前提前完成分解，物料分解率可高达80-90%，为窑内煅烧奠定了良好的基础，同时，物料提前分解，所需回转窑长度大大降低，减少了设备投资和维护难度。2、为什么白色硅酸盐水泥熟料的硅率可高达4.0左右？白色水泥主要成分为C2S、C3S，为生成此种矿物需增加硅率，同时C4AF颜色不为黑色，为了达到生产白水泥目的就必须减少Fe2O3含量，即提高了硅率。3、抗硫酸水泥或低热水泥的铝率可低于0.7？C3A早起强度最高，水化最快，放热量大，抗酸性能差，所以必须降低原料中Al2O3含量即降低铝率。4、分析湿法窑煅烧过程中各曲线在各阶段内的含义及同阶段其他曲线的变化意义。水泥工艺班第一期作业君正化工水泥分厂杜晓云由图表所示，可判断：横轴0-130方向为回转窑窑头至窑尾方向，纵轴为窑内温度值。由窑尾方向开始分析：I区：初始水分在35%左右的物料受窑内高温热气流烘干，自由水含量急剧下降，所以此时气体温度也急剧降低，物料温度基本不变，碳酸盐分解量和SiO2化合量微弱，所以物料烧失量和化合SiO2曲线基本保持不变，由于物料温度未到达碳酸钙分解温度要求，所以游离氧化钙含量曲线保持不变；II区：物料的自由水在I区已被蒸发，剩下的内水含量较少，挥发迅速，水分曲线趋于0位，所以此时物料温度上升较快，气流温度下降缓慢，物料温度达到了碳酸镁等碳酸盐分解温度，烧失量开始增加，表面与气流接触的物料开始缓慢分解与SiO2化合量缓慢增加，游离氧化钙基本不变；III、IV区：温度达到碳酸钙分解温度，碳酸钙开始分解吸收热量，所以此时物料温度上升较为缓慢，热气流温度下降较II区变得更换缓慢，碳酸钙分解后游离氧化钙含量急剧增加，随之与SiO2化合形成大量C2S，化合SiO2含量曲线上升变化较大，伴随少量固相反映，当碳酸钙分解完毕后，游离氧化钙含量达到最大值；V区：此区域内出现液相，物料进入完全固相反映阶段，放出大量的热，将物料温度提高300度左右，游离氧化钙被迅速吸收，形成C3S，游离钙含量急剧减少至微量，由C2S转变成C3S，只是吸收了游离氧化钙，所以化合Si2O量变化不大，窑头火焰气流温度达到最高值，并在此区域内保持基本不变；VI区：此区域为熟料烧成后冷去阶段，物料温度急剧下降，不需热气流供热，此时气流温度（即窑头火焰温度）急剧上升，Si2O基本被化合完毕，曲线保持基本不变。5、硅酸盐水泥熟料通常由哪些矿物组成？分别具有哪些特性？硅酸盐水泥熟料通常由C2S、C3S、C3A、C4AF组成；特性：C2S：早期强度较差，后期强度较高且持续缓慢增长，水化慢，放热量较小，抗水、酸性较好；C3S：早期强度较高，后期强度增长缓慢甚至不再增长，水化快，放热量较大抗性相对较好；C3A：早期强度最高，水化最快，放热相对最多，三天强度主要体现值，但后期强度不会增长甚至会跌落，抗酸性差；C4AF：前期特性介于C3S、C3A之间，后期强度与C2S较为相似。6、简述游离氧化钙的种类、产生原因以及对水泥安定性的影响1）欠烧游离氧化钙：烧成温度未能达到煅烧需求，部分、乃至局部生料的煅烧温度不足，形成夹心熟料，这种情况对水泥安定性影响不大，但是会降低水泥强度；2）死烧游离氧化钙：生料成分中氧化钙含量比过高、生料粒径过大，使熟料中仍存在未化合的氧化钙，呈结构紧密，较大晶体，遇水后反应较慢，但后期在水泥中形成膨胀应力，使其变形开裂，影响较为恶劣；3）二次游离氧化钙：熟料烧成后未能急冷或存在还原气氛，C3S分解成C2S和游离氧化钙，水化速度比一次游离氧化钙要快，比轻烧游离氧化钙要慢，对水泥安定性有一定影响。7、简要说明KH、SM、IM的物理意义KH：KH表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化钙化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。SM：熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物水泥工艺班第一期作业君正化工水泥分厂杜晓云adnet,*100Q*qSAad20930*100100*56.28*335035.165.2)1)(18.2IMSMIMKH（（C3S+C2S）、熔剂矿物（C3A+C4AF）的相对含量。IM：表示熟料中Al2O3含量Fe2O3含量之比，反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量。也反映煅烧过程中液相的性质（主要是液相的粘度，C3A形成的液相粘度大，C4AF形成的液相粘度小）8、已知某厂熟料化学成分，计算其矿物组成（IM0.64）SiO2Al2O3Fe2O3CaO21.98%6.15%4.31%65.8%解：当IM0.64时：C3S=4.07CaO-7.5986SiO2-6.717Al2O3-1.4286Fe2O3=53.32%C2S=8.5986SiO2+5.0667Al2O3+1.0776Fe2O3-3.07CaO=22.80%C3A=2.6504Al2O3-1.6922Fe2O3=9.01%C4AF=3.0432Fe2O3=13.12%9、已知原料、燃料成分的有关分析数据如下所示，假设用窑外分解窑，以上三种原料配合进行生产，要求熟料三率值为：KH=0.89,，SM=2.1，IM=1.3，单位热耗为3350KJ/Kg-熟料。计算原料的配合比（要求KH：0.82-0.94；SM：1.7-2.7；IM：0.9-1.7递减试凑法）燃料成分分析：挥发物固定碳灰分热值水分22.42%49.02%28.56%20930KJ/Kg0.6%原料成分分析：名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO总和石灰石42.662.420.310.1953.130.5799.28粘土5.2770.2514.725.481.410.9298.05铁粉34.4211.5348.273.530.0997.84煤灰53.5235.344.464.791.1999.30解：(1)计算煤灰掺入量：（100Kg熟料）Ga===4.57%(2)根据熟料率值，估算熟料化学成分：（2）已知熟料三率值为：KH=0.89,，SM=2.1，IM=1.3，假设Σ=97.5%，熟料化学成分计算如下：Fe2O3==4.57（%）Al2O3=IM*Fe2O3=5.85（%）SiO2=SM*(Al2O3+Fe2O3)=21.74（%）CaO=Σ-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)=65.41.（%）水泥工艺班第一期作业君正化工水泥分厂杜晓云adnet,*100Q*qSAad20930*100100*56.28*3260（3）累加试凑法计算（4）计算熟料料耗：石灰石=122÷99.47×100=122.65（Kg）粘土=20.2÷99.47×100=20.31（Kg）铁粉=6÷99.47×100=6.03（Kg）（5）计算生料配比：石灰石=122.65÷（122.65+20.31+6.03）=83.32%粘土=20.31÷（122.65+20.31+6.03）=13.63%铁粉=6.03÷（122.65+20.31+6.03）=4.05%10、已知原料、燃料的有关分析数据如下所示，假设用窑外分解窑，以上三种原料配合进行生产，要求熟料三率值为：KH=0.90,，SM=2.6，IM=1.6，单位热耗为3260KJ/Kg-熟料。计算原料的配合比（要求：尝试误差法）燃料成分分析：挥发物固定碳灰分热值水分22.42%49.02%28.56%20930KJ/Kg0.6%原料成分分析：名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他总和石灰石42.662.420.310.1953.130.570.72100.00粘土5.2770.2514.725.481.410.921.95100.00铁粉34.4211.5348.273.530.092.16100.00煤灰61.5227.344.464.791.190.70100.00解：(1)计算煤灰掺入量：（100Kg熟料）Ga===4.45%（2）初步设计生料中各种原料配合比为石灰石83%、黏土15%、铁粉2%。累加试凑法（以100Kg熟料为基准）熟料单耗3350.00SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他合计备注设计熟料成分21.745.854.5065.4197.50煤灰4.572.44591.61500.20380.21890.05440.0320石灰石122.702.96930.38040.233165.19050.69940.8834黏土23.2016.29803.41501.27140.32710.21340.4524铁粉5.801.99640.66872.79970.20470.00520.1253累计熟料成分156.2723.70966.07924.508065.94130.97241.4931102.70KH=0.818，SM=2.239，IM=1.349石灰石122.002.95240.37820.231864.81860.69540.8784黏土20.2014.05002.94401.09600.28200.18400.3900铁粉6.002.06520.69182.89620.21180.00540.1296累计熟料成分152.5721.51355.62904.427865.53130.93921.430099.47KH=0.901，SM=2.145，IM=1.275水泥工艺班第一期作业君正化工水泥分厂杜晓云由上表看出硅率、铝率较标准值偏高，饱和比合适，所以做适当调整，降低硅含量，提高铁含量，再次计算：此时所得三率值与要求标准值在允许误差范围内，固不再做调整，各原材料配合比为石灰石82.7%、黏土14.8%、铁粉2.5%。名称配合比烧失量SiO2A1203Fe2O3CaO备注石灰石83.00035.4082.0090.2570.15844.098熟料要求率值：KH=0.900，SM=2.600，IM=1.600粘土15.0000.79110.5382.2080.8220.212铁粉2.0000.0000.6880.2310.9650.071生料100.00036.19813.2352.6961.94544.380灼烧生料100.00020.7434.2253.04969.559煤灰4.4502.7381.2170.1980.213灼烧生料95.55019.8204.0372.91366.464计算得到熟料率值：KH=0.901，SM=2.697，IM=1.689熟料100.00022.5585.2543.11166.677石灰石82.90035.2802.0010.2560.15743.939熟料要求率值：KH=0.900，SM=2.600，IM=1.600粘土14.8000.78010.3972.1790.8110.209铁粉2.30