利用电石渣生产水泥工艺设计(完稿)

学号：河北联合大学成人教育毕业论文（设计说明书）论文题目：利用电石渣生产水泥工艺设计学院：河北联合大学继续教育学院专业：班级：姓名：张裕源指导教师：2012年9月4日河北联合大学成人教育毕业论文（设计说明书）利用电石渣生产水泥工艺设计学院：河北联合大学继续教育学院专业：班级：姓名：指导教师：2012年9月4日摘要水泥是一种重要的基本建设物质，水泥不但大量应用于工业与民用建筑，还广泛应用于交通、水利、农林以及海港等工程，水泥工业具有广阔的前景。本文设计内蒙古某公司年产200万吨电石渣制水泥项目，本项目使用内蒙古某氯碱公司生产聚氯乙烯所产生的废料电石渣，解决了电石渣占用大量的土地，污染环境的问题。本文对该水泥企业各工艺流程进行设计并依据化工原理对水泥厂各系统化工反应及物料配比进行设计，并说明利用电石渣生产水泥各个化工参数的控制及调整。结果表明，该项目充分利用内蒙古地区丰富的煤电优势、石灰石资源，利用附近工厂的电石渣，处理了环境污染，同时变废为宝，取得较好的经济效益。该项目技术可靠，装置布置合理，经济效益显著，建设该项目是可行的。关键词：水泥，电石渣，化工设计，工艺设计目录1前言.....................................................62硅酸盐水泥的技术指标.....................................62.1制造水泥的组分材料....................................62.2硅酸盐水泥的标号......................................72.3硅酸盐水泥的技术指标（品质指标）......................72.4硅酸盐熟料的组成......................................92.4.1硅酸盐熟料的化学成分..............................92.4.2熟料的矿物组成...................................102.4.3熟料的率值.......................................113产品概述.................................................123.1设计目的............................................123.2设计规模............................................133.2.1原料路线确定的原则...............................133.2.2原料配比.........................................144水泥生产工艺及流程图.....................................174.1生料工段............................................194.2烧成工段............................................204.2.1工艺流程.......................................204.2.2烧成计算.......................................224.3成品工段............................................245厂房布置及水电气要求....................................255.1厂区规划............................................255.2排除雨水方式........................................265.3公用工程管网........................................265.4生产班制及企业管理体制及组织机构设置................276研究结论.................................................276.1综合评价............................................276.2存在问题及解决方案..................................28参考文献...................................................29致谢.......................................................301前言水泥是一种重要的基本建设物质。我国是世界上最大的水泥生产国，2011年水泥产量20.6亿吨，水泥产量占全球50%以上。水泥是建筑工业三大基本材料之一，可广泛用于民用、工业、农业、水利、交通和军事等工程，虽然制造水泥能耗较大，但它与砂、石等材料制成的混凝土却是一种低能耗的建筑材料。例如，在相同的荷载的条件下，混凝土柱的能耗仅为钢柱的七分之一、砖柱的四分之一。据预测，到2012年乃至更长的时期内，水泥仍然是主要的建筑材料。水泥有很多优点：水泥浆有很好的可塑性，可制成各种形状和尺寸的混凝土构件；适应性强，可用于海上、地下或干热、严寒地区以及耐侵蚀、防辐射等特殊要求的工程；耐久性好，水泥混凝土既没有钢材的生锈问题，也没有木材的腐朽等特点，更没有塑料制品的老化、污染等问题。因此，水泥不但大量应用于工业与民用建筑，还广泛应用于交通、水利、农林以及海港等工程，宇航工业、核工业以及其他新型工业的建设也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的都是以水泥基为主的新型复合材料。因此，水泥工业具有广阔的前景。2硅酸盐水泥的技术指标2.1制造水泥的组分材料1、硅酸盐水泥熟料：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物称为硅酸盐水泥熟料（简称熟料）。2、石膏：包括天然石膏和工业副产石膏，质量必须符合国家标准。3、活性混合材：指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。如高炉矿渣、火山灰和粉煤灰等。4、非活性混合材：指活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰性的水泥混合材料，如砂岩或石灰石。5、窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘。6、助磨剂：水泥粉磨时允许加入起助磨作用而不损害水泥性能的助磨剂。其加入量不得超过水泥质量的0.5%。2.2硅酸盐水泥的标号国家标准中把硅酸盐水泥的标号设置为325、325R；425、425R；525、525R；625、625R；725、725R几等。标号是根据水泥28天抗压强值确定的。2.3硅酸盐水泥的技术指标（品质指标）1、化学指标：是保证水泥质量和性能的重要依据（1）氧化镁含量：在水泥熟料中，常含有少量与其他矿物结合的游离氧化镁，它是高温时形成的方镁石，它水化为氢氧化镁的速度很慢，常在水泥硬化以后才开始水化，在水化时产生体积膨胀，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因此，它是引起水泥安定性不良的原因之一。国家标准（GB175-2007）规定，水泥中氧化镁的含量不得超过5%。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到6%。（2）三氧化硫含量：水泥中的S03主要是在生产时为调节凝结时间加入石膏而带来的，也可能是煅烧熟料时加入石膏矿化剂而带入熟料的。适量石膏虽能改善水泥性能（如提高水泥强度、降低收缩性、改善抗冻耐蚀和抗渗性等），但石膏超过一定含量后，水泥性能会变差，甚至引起硬化水泥石膨胀，导致结构破坏。因此水泥中S03的含量必须加以限制。现行国家标准规定，水泥中S03的含量不得超过3.5%。4、烧失量：水泥煅烧不佳或受潮后，均会导致烧失量增加。烧失量测定是以水泥试样在950-1000℃下灼烧15-20min，冷至室温称量。如此反复灼烧直至恒重，按下式计算烧失量：Xℓ＝（m0-m1）/m0×100式中：Xℓ——烧失量，%m0——灼烧前试样质量，gm1——灼烧后试样质量，g2、物理指标（1）细度：水泥细度是表示水泥磨细后的程度或水泥分散度的指标。它对水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放热速率及强度都有影响。水泥细度可用筛析法和比表面积法表示。现行标准规定，普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥，在0.08mm方孔筛上筛余量不得超过10%；硅酸盐水泥比表面积不少于300cm2/g。（2）凝结时间：是指水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需的时间。凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水开始到水泥浆失去可塑性所需的时间；终凝时间是从水泥加水开始到水泥浆完全失去塑性的时间。我国标准规定，采用凝结时间测定仪来测定，硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于360分钟（6小时）；普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时。（3）安定性：安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。水泥与水拌制成的水泥浆体，在凝结硬化过程中，一般都会发生体积变化。如果这种体积变化是在凝结硬化过程中，则对建筑的质量并没有什么影响。但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产了剧烈的、不均匀的体积变化时，在建筑物内部产生破坏应力，导致建设物强度降低，甚至会引起建筑物开裂，崩塌等严重事故。水泥体积安定性不良的原因在于：水泥熟料中游离CaO、MgO含量过多或掺入的石膏含量过多。熟料中的游离CaO、MgO经过高温煅烧后均呈“过烧”状态，水化十分缓慢。在水泥已经硬化后才进行水化，体积膨胀引起不均匀的体积变化，使水泥石开裂。石膏含量过多时，在水泥硬化后，它还会与固体的水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。安定性的检验方法：①沸煮法：（不常用）主要用来检验由游离CaO引起的体积变化。②试饼法。③雷氏法：用雷氏夹测定，试件两指针尖端距离增加的平均值≤5mm时，安定性合格。④压蒸法：主要用来检验由游离MgO引起的体积变化。（4）强度：强度是水泥技术中最基本的指标，它直接反映了水泥的质量水平和使用价值。国际上都采用砂浆法作为水泥强度的标准检验方法。我国亦采用水泥胶砂来评定水泥强度。我国现行标准（GB177-1999）规定，以1∶3的水泥和ISO标准砂，按规定的水灰比0.50，用标准制作方法制成4cm×4cm×16cm的标准试件。在标准养护条件下，达到规定龄期（3d、28d）时，测定其抗折和抗压强度，按国家标准规定的最低强度值来评定其所属的强度等级。为提高水泥的早期强度，我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（R）。早强型水泥的3d抗压强度较同强度等级的普通型强度提高10-24%，可达28d抗压强度的50%。道路水泥多用早强水泥。2.4硅酸盐熟料的组成2.4.1硅酸盐熟料的化学成分水泥的质量主要决定熟料的质量。优质的熟料应该具有合适的矿物组成和岩相结构。因此控制熟料的化学成分，是水泥生产的中心环节之一。硅酸盐水泥熟料的主要化学组成为氧化钙（CaO），一般范围为62-67%；二氧化硅（SiO2），一般范围为20-24%；三氧化二铝（Al2O3）一般范围为4-7%；三氧化二铁（Fe2O3），一般范围为2.5-6.0%。这四种氧化物组成通常在熟料中占95%以上，同时含有5%以下的少数氧化物，如氧化镁（MgO）、硫酐（SO3）、氧化钛（TiO2）、氧化磷（P2O5）以及碱（K2O、Na2O）等。这四种氧化物构成水泥熟料的最主要的化学成分。它们在水泥熟料生产中是按一定含量和一定比例进行配比生产的。配比不恰当，都会直接影响到熟料的质量进而影响到水泥的质量。如熟料中若CaO含量过高，则CaO不能充分与硅酸性氧化物化合，部分呈现游离状态存在于熟料中，成“死烧状态”。这种“死烧状态”的氧化钙，其水化作用非常缓慢，常发生在水泥凝结硬化过程之后的水泥石中，致使水泥石膨胀变形、破