水泥产业原料工艺培训

L/O/G/O1水泥产业原料工艺培训--浙江红狮水泥化验室2Contents原料概述1水泥生产主要原料2原料处理及要求3原料处理设备431原料概述1.1原料的定义辞海中定义为人们把自然界经过开采而获得的劳动对象称为原料。自然界自然存在而未经人类任何劳动输入的不能称为原料。即经过人类劳动而取得的劳动对象称为原料，经过二次加工的原料称为材料。1.2原料的重要性原料是生产的基础，为产品结构、组成及性能提供合适的化学成分和加工处理过程所需的各种工艺性能。优质原料是制造高质量产品的首要保障。4天然原料如：石英、粘土、长石、方解石、铝矾土、菱镁矿、白云石等化学合成原料（化工原料）利用天然矿物以及化学合成物进行提纯或者合成的各种化合物，如氧化物、无机盐、金属硫化物、氮族化合物、碳化物等工业废渣电石渣、白泥、碱渣、赤泥、煤矸石、粉煤灰等1.3水泥产业原料分类（按来源分）原料分类（按作用分）在水泥生产中，除了四种主要的原料外，还需要各种不同辅助原料共同生产，确保质量。水泥的质量取决于生料率值的控制和成分的均齐，制备优质的水泥需正确合理地选择和控制原料种类及质量。水泥产业主要的原料分类如下表所示。5类别名称备注主要原料石灰质原料石灰石、白垩、贝壳等1t熟料--1.6t干原料黏土质原料黏土、黄土、页岩、粉煤灰等校正原料铁质校正原料硫铁矿渣、铁矿石、铜矿渣等生产熟料硅质校正原料河砂、砂岩、粉砂岩等铝质校正原料炉渣、煤矸石、铝矾土等外加剂矿化剂萤石、萤石-石膏、金属尾矿等生产熟料晶种熟料生产熟料助磨剂亚硫酸盐纸浆废液、醋酸钠等粉磨用燃料固体燃料烟煤、无烟煤我国常用煤液体燃料重油缓凝材料石膏等水泥组分混合材料粒化高炉矿渣、石灰石等水泥组分6原料的选用取决于所需水泥制品的组成、性能（基本性能、工艺性能以及使用性能）和成本。组成合格而稳定易加工处理工艺性能合适价廉而供应稳定不易扬尘而无害高、低品位搭配使用1.4原料的选用原则72水泥生产主要原料2.1钙质原料一、钙质原料的种类及性质钙质原料是制造硅酸盐水泥和石灰的主要原料，也引入CaO成分的主要物质，无机非金属材料工业常使用的主要钙质原料有：☻方解石☻石灰石☻泥灰岩☻白垩☻硅灰石☻钙质工业废渣8方解石的组成与性质主要成分：CaCO3理论组成：CaO56%，CO244%杂质：有Mg、Fe、Mn（8%以下）等碳酸盐。一般为乳白色或无色。杂质污染时可呈灰白、淡黄、红褐色等。玻璃光泽，性脆，硬度为3，比重2.6。分解温度900℃以上。方解石晶体的大小对生料易烧性的影响：CaCO3晶体愈小，分解出的CaO颗粒也愈小，分散度愈大，在相等量熔体条件下，CaO颗粒与熔体的接触面愈大，故CaO溶解及参与烧成反应的数量愈多，因此其易烧性越好。CaCO3晶体愈大，分解温度愈高。9石灰石的组成与性质化学成分：主要为CaO、CO2主要矿物：方解石，含白云石、硅质、含铁矿物和粘土质杂质，是一种具有微晶或潜晶结构的致密岩石。石灰石一般呈块状，无解理，常包含生物遗骸，结构致密，性脆，普氏硬度8~10。有白色条痕。密度2.6~2.8g/cm3;耐压强度随结构和孔隙率而异，在30~170MPa之间，一般为80~140MPa。分解温度一般为800℃。10泥灰岩的组成与性质泥灰岩是由碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩，是一种由石灰岩向粘土过渡的岩石；泥灰岩中CaO大于45%；颜色从黄色到灰黑色；硬度低于石灰岩，耐压强度通常小于100MPa。11石灰石与泥灰岩的品质要求生产质量要求：用作生产硅酸盐水泥原料的石灰岩和泥灰岩，其质量要求如下表。12白垩的组成与性质白垩由海生生物外壳与贝壳堆积而成，主要是由隐晶或无定形细颗粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩。色白、发亮的为最纯，CaCO3可达90%以上。白垩易磨性和易烧性均较好。13二、钙质原料的作用与品种要求钙质原料化学组成：CaO、CO2；少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等杂质。主要作用是提供制成无机非金属材料所需的CaO。水泥生产中的作用在硅酸盐水泥生产中，钙质原料是烧制硅酸盐水泥熟料主要原料之一。主要是提供生产熟料矿物所需的CaO。生产1t硅酸盐水泥熟料通常需要1.2~1.3t干石灰质原料。用于烧制硅酸盐水泥的钙质原料一般为石灰石和泥灰岩。其中方解石的结晶粒度及石英或燧石的含量对水泥生料的易烧性影响很大。MgO对水泥的安定性影响很大，含量一般低于3%。14三、钙质工业废渣以下工业废渣均含有相当数量的CaO，可作为天然钙质原料的替代物。电石渣化工厂乙炔车间的废渣，含水85~95%，10~15μm的颗粒占80%以上，流动性差。主要成分氢氧化钙。糖滤泥碳酸法制糖的废渣。主要成分氧化钙，碱渣氨碱法制碱的废渣。主要成分为碳酸钙、氢氧化镁、氧化钙。白泥造纸厂的废渣。主要成分为碳酸钙。CaO，%SiO2，%Al2O3，%Fe2O3，%MgO，%烧失量，%65~712~51.5~40.2~0.940.22~1.6822~26注意杂质的影响152.2粘土类原料一、粘土类原料的种类及性质粘土是多种微细的矿物的混合体。它主要是铝硅酸盐岩石经长期风化而成。粘土：东北的灰色、灰黄色粘土：南方的红壤、黄壤黄土：主要分布在西北、华北页岩、粉砂岩：缺少粘土的山部地区河泥、湖泥：靠近江河湖海的地区各种粘土情况千差万别，但在一定程度上他们或多或少都有可塑性。这种性质是指把粘土细粉加水均匀后，可以塑造成各种形状，干燥后维持形状不变，并且有一定强度。16按成因分：原生粘土：质地较纯，颗粒稍粗，可塑性较差，耐火度高。次生粘土：颗粒细，杂质多，可塑性较好，耐火度差按可塑性分：高塑性粘土：分散度大，多呈疏松或板状，如膨润土、木节土。低塑性粘土：分散度小，呈致密块状或石状，如叶腊石、瓷石等。按耐火度分：耐火粘土：耐火度在1580℃以上，杂质较少，灼烧后多呈白色、灰色或淡黄色，为瓷器耐火制品的主要原料。难熔粘土：耐火度在1350℃~1580℃，含易熔杂质在10%~15%左右，可做炻器、陶器、耐酸制品、装饰砖及瓷砖的原料。易熔粘土：耐火度在1350℃以下，含大量的各种杂质，多用于建筑砖瓦和粗陶等制品。按主要矿物分类：高岭石类粘土苏州土，紫木节土蒙脱石类粘土辽黑山和闽连成膨润土伊利石类粘土冀章村土水铝石类粘土唐山、巩义矾土17二、粘土类原料的组成粘土是含水铝硅酸盐的混合体，无固定的化学组成。化学成分：SiO2、Al2O3、结晶水，同时含少量的碱金属R2O（K2O、Na2O）与碱金属氧化物（CaO、MgO），以及着色氧化物（Fe2O3、TiO2）等。在自然界中，粘土矿物很少以单矿物出现，经常是数种矿物共生形成的多矿物组合。根据结构与组成的不同，工业所用粘土中的主要矿物可分为高岭石类、蒙脱石类及伊利石类。18高岭石—最常见的粘土矿物主要组成：Al2O3·2SiO2·2H2O晶体构造式：Al4(Si4O10)(OH)8晶体呈白色，一般是六方鳞片状、粒状、也有杆状的，二次高岭土中的粒子不规则，边缘折断，尺寸也小。高岭土的吸附能力小，遇水不膨胀，可塑性和结合性较差，杂质少，白度高，耐火度高。加热至400～600℃会排出结晶水。19蒙脱石以蒙脱石为主要矿物的粘土叫做膨润土。化学通式：Al2O3·4SiO2·nH2O(n通常大于2)晶体构造式：Al4（Si8O20）(OH)4·nH2O蒙脱石呈不规则细粒状或鳞片状，颗粒较小，一般0.5微米，结晶程度差，晶体轮廓不清。颜色为白色或淡黄色。比重为2.0～2.5。容易碎裂，颗粒微细，可塑性强，干燥后强度大，但干燥收缩也大。蒙脱石中Al2O3的含量较低，又吸附了其他阳离子，杂质较多，因此烧结温度低，蒙脱石的离子交换力很强。20伊利石：一种云母类矿物晶体构造式：K2（Al，Fe，Mg）4(Si,Al)8O20(OH)4·nH20。结构上，蒙脱石与伊利石类似。电子显微图像一般呈带有尖角的片状，也有呈边界圆滑的片状及板条状。一般可塑性差、干后强度低，干燥收缩小、烧结温度低，一般在800℃左右开始烧结，完全烧结在1000～1150℃。21二，粘土的颗粒组成颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量。粘土矿物的直径一般小于1～2um。颗粒组成对工艺性质的影响如下：►粘土的细颗粒（1um的颗粒）愈多则可塑性愈强、干燥收缩大、干燥后强度高，而且烧结温度低。►片状结构比杆状结构的颗粒堆积密度、塑性大、强度高。►结晶程度差的颗粒可塑性也大。测定粘土颗粒大小的方法有显微镜，电子显微镜，水簸法，混浊度计法，吸附法等。最常用的方法是筛分析（0.06mm以上）与沉降法（1～50um）。22三，粘土的工艺性质粘土原料的工艺性质主要取决于其化学、矿物与颗粒组成；粘土的工艺性质是工业生产中合理选择粘土原料的主要指标。►可塑性►结合性►离子交换性►触变性►膨化性►收缩►烧结温度与烧结范围►耐火度23可塑性：可塑性是指粘土与适量水泥混炼后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力除去以后，仍能保持该形状不变的性能。可塑性产生的原因：粘土颗粒与水的作用有关。塑性限度：高，粘土颗粒水化膜厚，工作水分高，干缩大。液性限度：反映与水亲和能力大小，高，粘土颗粒细，水中分散度大，不易干燥，湿坯强度低。塑性指数：粘土能形成可塑泥团的水分变化范围。大，成型不易受环境湿度影响与磨具的影响小，厚化度大，渗水性强，便于压滤榨泥。粘土坯料与可塑性关系24结合性：结合性：它是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑性泥团、有一定干燥强度的能力。结合性与可塑性的关系：一般情况下，可塑性强的粘土，其结合性也大。粘土的结合性的检测：通常以能够形成可塑性泥团时所加入标准石英砂（颗粒组成为：0.25～0.15毫米70%，0.15～0.09毫米30%）的数量及干后抗折强度来反映。25离子交换性：离子交换性：粘土粒子由于表面层的断键和晶格内部离子的不等价置换而带电，它能吸附溶液中的异性离子，这种被吸附的离子又可被其他离子所置换。离子交换能力的表述：离子交换能力的大小可用离子交换容量，即pH=7时每100g干粘土所吸附的阳离子或阴离子的毫摩尔数来表示。影响因素：与粘土的种类、带电机理、结晶度和分散度等因素有关，且对粘土泥料的各种工艺性质有一定的影响。26触变性：触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固，当收到搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加，再放置一段时间后又能恢复原来状态，这种性质称为触变性。触变性的表述：—厚化度。泥浆厚化度指泥浆放置30min和30s后相对粘度之比。泥浆厚化度=η30min/η30s可塑性泥团的厚化度：则指静置一定时间后，球体或圆锥体压入泥团达一定深度时剪切强度增加的百分数。泥团的厚化度=（Pn-Po）/Po在水分不变动的情况下，粘土泥料的触变性随时间的变化是不均匀的；开始时粘度增加较快，以后变化缓慢。在一定的含水量范围内，触变性出现最大值。27膨化性膨化性：粘土加水后，体积在不同程度上有所增加，这种性质称为膨化性。产生膨化的原因：粘土颗粒层间吸水膨胀和颗粒表面水膜形成所致。膨化性能：通常用膨胀容来反映粘土的膨化性能。它是指粘土在水溶液中吸水膨胀后，单位重量（克）所占的体积（厘米3）。收缩粘土和坯料的收缩分三种：干燥收缩、烧成收缩和总收缩。干燥收缩：粘土经110℃干燥后，由于自由水及吸附水排出所引起的颗粒间距离减小而产生的体积收缩，称为干燥收缩。烧成收缩：干燥后的粘土经高温煅烧，由于脱水、分解、融化等一系列的物理化学变化而导致的体积进一步收缩，称之为烧成收缩。28线收缩S1可按下式计算：S1=（L0-L1）/L0×100%式中：L0——试样的原始长度；L1——试样干燥后或烧成后的长度。体积收缩Sv可用下式计算：Sv=（V0-V1）/V0×100%式中：V0——试样的原始体积；V1——试样干燥后或烧成后的体积。粘土试样的总收缩St与干燥线收缩Sld与烧成线收缩Slf之间的数学关系如下：Slf=(St-Sld)/(100-Sld)×100%注意：上述性能如可塑性、离子交换性、膨胀性等与生