水泥生产基本知识培训

重庆石柱科华水泥公司水泥生产基本知识培训目录1原、材料介绍2熟料化学成份和熟料烧成3通用硅酸盐水泥4水泥生产工艺第一段介绍原、材料介绍水泥生产基础知识培训典型生料粉的化学组成：生料粉和熟料的组成CaCO3ab.79%大约79％Clay粘土ab.21%大约21％CaOab.44%大约44％CO2ab.35%大约35％SiO2ab.13%大约13％Al2O3ab.4%大约4％Fe2O3ab.2%大约2％H2Oab.2%大约2％在熟料的烧成过程中，CO2从CaCO3中逸出，结晶水从粘土中逸去。在熟料中，CaO，SiO2，Al2O3和Fe2O3的含量比在生料中的要高！生料粉和熟料的组成内容石灰质原料硅铝质原料校正原料石灰质原料石灰质原料是生产水泥的主要原料，它主要提供CaO；生产1t熟料约需1.5吨生料，其中约1.1t为石灰质原料。石灰质原料分为天然的和工业废渣两大类。目前使用最多的还是自然界赋存量较大的石灰石。石灰质原料•常用的天然石灰质原料有石灰岩、大理岩、泥灰岩、白垩等。我国大部分水泥厂使用石灰岩，也有少量厂家使用大理岩和泥灰岩；河南、陕西、四川等地有储量不多的白垩。•石灰岩是由化学与生物化学沉积而成，最纯级的石灰石为方解石和文石；一般石灰岩含有白云石（CaCO3、MgCO3）、硅质（石英或燧石）和粘土等杂质。方解石属六方晶系，比重为2.7；文石属斜方晶系，比重为2.95；大理岩是粗粒状方解石的变种。石灰质原料•石灰石是石灰岩的一种天然石灰质原料，一般为细粒晶体结构的致密岩石；由于含有各种杂质，颜色常呈灰色、黑色、褐色等，最纯的石灰石为白色。石灰石硬度取决于地质年代，通常地质年代越老，石灰石越硬；石灰石硬度在莫氏标准1.8～3.0，比重为2.6～2.8。用小刀可容易地刻出白色痕迹，具有贝壳状断口。•泥灰岩是介于石灰岩和粘土之间的岩石，它主要由石灰质和粘土质物质组成的均匀混合物，在地质上泥灰岩是由碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的沉积岩。石灰质原料•白垩是由海洋生物（如贝壳、孔虫等）外壳堆积而成的沉积岩，其中主要组成是细粒灰泥岩，有的含有少量生物残骸，一般矿量不大；它的颜色有白、浅黄、浅绿等色；结构疏松，用手指即可将其捏碎，有的呈土状，易于粉磨；其CaCO3含量可达90%。•石灰石的种类、成因类型对水泥制造工艺过程的矿石采掘、破碎、粉磨、煅烧等阶段有直接影响；诸如石灰石矿物形态、结晶度、颗粒尺寸、胶结介质、密实程度、杂质存在类型和矿物形态对生料粉磨物理加工、化学反应活性和烧结性能都有重大影响。石灰质原料综合利用工业废渣，已经成为水泥工业的一项重大任务。电石渣、糖滤泥、碱渣等都可作为石灰质原料使用。电石渣是化工厂乙炔发生车间水解电石排出的含水约90%的消石灰浆。1t电石约可产生1.15吨干渣。电石渣由80%以上10～50㎛的细颗粒组成。制糖厂用碳酸法制糖的糖滤泥，制碱厂用氯碱法制碱的碱渣等主要成分都是碳酸钙，均可作石灰质原料来生产硅酸盐水泥。硅铝质原料•硅铝质原料是水泥熟料中酸性氧化物（SiO2、Al2O3）的主要来源。硅铝质原料分为天然粘土和工业废渣两大类。•天然粘土质原料主要有黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩、河泥、千枚岩、火山岩等。•工业废渣包括热电厂粉煤灰、增钙渣及煤矿排出的煤矸石、炼铝厂赤泥、钢铁厂熔渣、水渣等。这些物料一般硅酸率较低，需硅质校正料与之配合使用。硅铝质原料•黄土和粘土都是由花岗岩、玄武岩等风化分解后，再经迁移沉积而成，区别只是风化程度不同而已。黄土主要分布在华北、西北地区。黄土中的原生矿物主要是石英，其次是长石、白云母、方解石和石膏；含有的粘土矿物主要是伊利石，其次是蒙脱石和拜来石；碱主要由白云母、长石带入；主要化学成分是SiO2、Al2O3。黄土含细砂较多，硅酸率偏高，一般SM=3.5～4.0，AM=2.5～2.8。我国北方地区由于季节性和常年干旱的特点，其风化淋溶作用较浅，含碱量较高，一般K2O+Na2O=3.5～4.0%，有的更高。黄土粘粒含量大多在20～40%之间。硅铝质原料•粘土在我国分布地区较广，有东北地区的黑土、棕壤土，南方的红壤和黄壤土，华北与西北地区的红土；由于各地自然条件不同，其矿物组成也有差异：•黑土和棕壤土中，粘土矿物主要是水云母和蒙脱石，含有的非粘土矿物主要是细分散的石英，其次是长石、方解石、云母等。SiO2含量较高，一般SM=2.7～3.1，AM=2.6～2.9。这类粘土一般碱含量是：黑土K2O+Na2O=4～5%，棕壤土在3.5%以下。硅铝质原料•红壤和黄壤土中含有的粘土矿物主要是高岭石，其次是伊利石、三水铝矿等；含有的非粘土矿物主要是石英、长石和赤铁矿等。它们的碱含量较少，硅酸率SM=2.5～3.3，铝氧率AM=2～3。•红土中含有的粘土矿物主要是伊利石和高岭石，其次还含有一些长石、石英、方解石、白云母等非粘土矿物。它的SiO2含量较低，Al2O3、Fe2O3含量较高，硅酸率SM=1.4～2.6，铝氧率AM=2～5。硅铝质原料•千枚岩类原岩仍为粘土质、粉砂质和一部分中基性火山岩与火山碎屑经低温区域变质作用而形成；因属低温和较强应力的产物，故千枚岩石细密、常有良好的方向构造，发育成千枚状结构，是比板状岩石变质更深的一类岩石。在薄的片理上常见丝绢光泽和微细的小皱纹。尽管原岩几乎全部重结晶，新生矿物甚多，但颗粒仍很细，平均粒径都在0.1㎜以下，故肉眼很难分辨。千枚岩中典型的矿物是绢云母、石英、钠长石、绿泥石等，后两种含量较低，副矿物有磁铁矿、金红石和电气石。千枚岩分布广泛，如辽东地区辽河群，秦岭的宽坪群，南方的板溪群，山西的滹沱群和昆阳群都有赋存。硅铝质原料•页岩是粘土受地壳压力胶结而成的粘土岩石，层理明显，颜色不定，一般为灰色、褐色、黑色或绿色；化学成分与粘土相似；它的主导矿物是石英、长石、云母、方解石以及其它岩石碎屑。泥质页岩硅酸率低，细粒砂质页岩和砂岩与页岩互层的矿床硅酸率较高。校正原料•当钙质原料与硅铝质原料配合不能得到符合要求的生料成分时，要根据所缺少的组分，加入相应的校正原料。校正原料•硅质校正料主要有石英岩、砂岩、粉砂岩、河砂、砂质灰岩等。一般要求硅质校正料的SiO2含量为70～90%，或SM≥4；找矿的主要方向是风化程度较高、结构疏松的硅质粉砂岩、砂岩、河砂等，然而经常遇到的却是硅石、石英砂岩、石英岩状砂岩等硬度较高的物料•铝质校正料主要有铝矾土、粉煤灰、陶土等含铝较高、含铁较少的硅铝质原料。•铁质校正料主要有铁矿石（粉）、硫酸渣、铜矿渣等。在石灰石中主要以白云石(CaCO3MgCO3)出现氧化镁与主要的熟料相进行结合，结合量达重量的2％在熟料中形成的游离氧化镁（方镁石）超过重量的2％氧化镁的膨胀产生膨胀裂纹MgO+H2OMg(OH)2原料的辅助成分——氧化镁主要出现在原料的粘土和泥灰岩（长石，云母和伊利石）中煤灰是氧化钾和氧化钠的另一个来源中欧：氧化钾含量氧化钠含量南美：氧化钠含量氧化钾含量碱金属－硅的反应：某些混凝土活性集料如蛋白石，含有对碱金属敏感的成分，会引起膨胀现象低碱硅酸盐水泥：钠含量0.60%原材料的辅助成分——碱金属在烧成带挥发的部分碱金属碱金属循环通过增加生料中三氧化硫的含量以及排出气体中二氧化硫的含量，达到降低生料中碱金属的挥发量以及碱金属循环量的目的通过提高烧成带的温度和延长在烧成带的停留时间，增加碱金属的挥发量原料的辅助成分——碱金属原料的辅助成分——内部循环预热器窑尾生料粉气态杂质固态杂质挥发凝结窑头在几乎所有的水泥原料中出现，主要是以氧化物的形式存在（黄铁矿和白铁矿，FeS2)燃料是硫的另一个来源通过燃烧和挥发在烧成带形成气态的二氧化硫气态的二氧化硫与挥发的碱金属及氧结合生成低挥发性的碱金属硫化物碱金属硫化物在生料颗粒表面凝结：随熟料排出原料的辅助成分——硫二氧化硫含量不足：形成高挥发性碱金属碳酸盐或碱金属氯化物循环过程过量的二氧化硫：与碳酸钙在预热器中反应以硫酸钙的形式返回窑内增加二氧化硫的循环部分以未分解的硫酸钙形式出现于熟料中“石灰的浪费”碱金属硫酸盐可以提高水泥的早期强度较高的含硫量会导致二氧化硫排放量的增加，堵塞和结圈原料的辅助成分——硫由原料和燃料带入的氯化物氯化物促进钢铁的腐蚀水泥中氯离子含量的极限值为0.1％！由于挥发性高，碱金属氯化物在烧成带和预热器之间产生循环由于结皮的增加，可能引起停窑通过引出10～25％的窑气体，中断循环旁路放风原料的辅助成分——氯化物原料的辅助成分——循环过程FilterMillPreheaterKilnClinkerFuelsFuelsRawMaterialsEmissionInnerCirculationEvaporationandCondensationFilterDustExteriorCirculation(Dustrecovery)窑预热器内部循环收尘器磨机排放原料燃料燃料熟料收尘器粉尘外部循环（粉尘回收）挥发和凝结窑原料的辅助成分——循环的中断FilterMillPreheaterKilnClinkerFuelsFuelsRawMaterialsEmissionFilterDustDustBypassMealBypassGasBypass排放原料燃料收尘器磨机预热器窑旁路粉尘旁路料粉收尘器粉尘旁路气体燃料熟料中断循环的缺点打断窑的热系统单位热耗和电耗与旁路放风量成比例地增加要求重新喂入因此而产生的窑灰量利用废气余热变得困难原料的辅助成分——循环的中断常规原料的氟化物含量：0.03~0.08%氟化物的挥发性低不会形成干扰性的循环现在在大多数情况下，不再使用将氟化钙（约1％）掺入生料来促进熟料烧成的方法（与石灰的结合可以通过提高均化效果和将生料磨得更细来得到）原料的辅助成分——氟化物本公司原料条件四组分配料：石灰石CaO≥49.0%MgO≤2.5%K2O+NaO≤0.2%页岩SiO2≥60.0%Al2O3≥15.0%K2O+NaO≤2.5%钢渣Fe2O3≥30%砂岩SiO2≥80.0%Al2O3≥9.0%烧成燃料——煤煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。(wf)(wf)挥发分（wf）碳含量（wf）•泥煤65%60%•褐煤/褐煤65-5260-70%•亚烟煤52-42%70-78%•高挥发分烟煤42-31%78-85%•中挥发分烟煤31-22%85-89%•低挥发分烟煤22-14%89-90%•半无烟煤14-9%90-91%•无烟煤9-4%91%煤的特性BC=烟煤烧成燃料——煤•煤的分类•煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。烧成燃料——煤•（1）褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需经常加煤。•（2）烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。烧成燃料——煤•（3）无烟煤：有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上；挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。•(4)泥煤：碳化程度最浅，含碳量少，水分多，Mar可高达90%，所以需要露天风干后使用；泥煤的灰分很容易熔化，发热量低，挥发分含量很多，因此极易着火燃烧。•泥煤可燃性好，很容易着火燃烧，反应性强，含硫量低，灰分熔点低，但机械强度较低。因此，泥煤在工