原料及预均化技术

1、第第3章章 原料及预均化技术原料及预均化技术 本章学习要点：本章学习要点：本章主要讲述了水泥生产用的主要原料、辅助原料。矿山开采的方法和原则。原料破碎与烘干、输送与储存。原料的预均化的原理和提高原料预均化效果的主要措施。 3.1 水泥生产用主要原料水泥生产用主要原料 生产硅酸盐水泥熟料的主要原料有石灰质原料和粘土质原料。 通常，生产1t硅酸盐水泥熟料约消耗1.6t左右的干原料，其中干石灰质原料约占80左右，干粘土质原料约1015。 3.1.1石灰质原料石灰质原料 凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。它可分为天然石灰质原料和人工石灰质原料两类。水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石。石

2、灰石石灰质原料的种类和性质石灰质原料的种类和性质 天然石灰质原料 石灰石由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩。其主要矿物为方解石（CaCO3) ，常含有白云石(CaCO3MgCO3)、石英(结晶SiO2)，燧石(又称玻璃质石英、火石，主要成分为SiO2，属结晶SiO2)、粘土质及铁质等杂质。 纯净的石灰石白色。自然界中的石灰石常因含杂质的含量不同而呈青灰、灰白、灰黑、淡黄及红褐色等不同颜色。石灰石一般呈块状，结构致密，性脆，莫试硬度34，密度2.62.8g/cm3，耐压强度随结构和孔隙率而异，单向抗压强度在30170MPa之间，一般为80140MPa，石灰石含水一般不大于1.0%，水分大小随气

3、候而异。 泥灰岩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，属石灰岩向粘土过渡的中间类型岩石。 泥灰岩中CaO量超过45%，称为高钙泥灰岩;若其CaO含量小于43.5称为低钙泥灰岩。泥灰岩主要矿物也是方解石，常见的为粗晶粒状结构，块状构造。泥灰岩颜色决定于粘土物质，从青灰色、黄土色到灰黑色，颜色多样。质软易采掘和粉碎，常呈夹层状或厚层状。其硬度低于石灰岩，粘土矿物含量愈高，硬度愈低。耐压强度小于100MPa，含水率随粘土含量和气候而变化。 石灰质原料的选择石灰质原料的选择 石灰质原料的质量要求 石灰质原料使用最广泛的是石灰石，其主要成分是CaCO3，纯石灰石的CaO最高含量为5

4、6%，其品位由CaO含量确定。有害成分为MgO、R2O、（Na2O、K2O）和游离SiO2。 石灰质原料的质量要求石灰质原料的质量要求 成分成分CaOCaOMgOMgOf-SiOf-SiO2 2（燧燧石或石英）石或石英）SOSO3 3NaNa2 2O O+ +K K2 2O O含量含量（）（）484833441 10.60.6石灰质原料的选择 搭配使用；限制MgO含量；限制燧石含量；新型干法水泥生产，还应限制K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量组分。 3.1.23.1.2粘土质原料粘土质原料 指含水铝硅酸盐物原料的总称 粘土矿粘土质原料的种类与特性粘土质原料的种类与特性 粘土是多种微细的呈疏

5、松或胶状密实的含水铝硅酸盐矿物的混合体，它是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经漫长地质年代风化而成。包括华北、西北地区的红土，东北地区的黑土与棕壤，南方地区的红壤与黄壤等。根据粘土中主导矿物不同，将其分为高岭石类、蒙脱石类、水云母类等。 黄土是没有层理的粘土与微粒矿物的天然混合物。成因以风积为主，也有成因于冲积、坡积、洪积和淤积的。颜色以黄褐色为主。页岩是粘土经长期胶结而成的粘土岩。一般形成与海相或陆相沉积，或海相与陆相交互沉积。化学成分类似于粘土，可作为粘土使用，但其硅率较低，通常配料时需掺加硅质校正原料。页岩颜色不定，一般灰黄、灰绿、黑色及紫色等，结构致密坚实，层理发育，通常呈页状或薄片状。

6、 粘土质原料的品质要求及选择粘土质原料的品质要求及选择 品质要求品质要求品品 位位n np pMgOMgO(%)(%)R R2 2O(%)O(%)SOSO3 3(%)(%)塑性塑性指数指数一级一级品品2.72.73.53.51.51.53.53.53.03.04.04.02.02.01212二级二级品品2.02.02.72.7或或3.53.54.04.0不限不限3.03.04.04.02.02.01212选择粘土质原料时应注意的问题 n、p值要适当。尽量不含碎石、卵石，粗砂含量应小于5%。旋窑生产时对可塑性不做要求。3.2 水泥生产用辅助原料水泥生产用辅助原料 3.2.1校正原料校正原料 当石

7、灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求时，必须根据所缺少的组分掺加相应的原料，这种以补充某些成分不足为主的原料称为校正原料。 铁质校正原料 补充氧化铁含量不足的原料， Fe2O3含量40（1）硫铁矿渣(即铁粉)：硫酸厂工业废渣，Fe2O3含量50，红褐色粉末，含水量较大。（2）低品位铁矿石：（3）炼铁厂尾矿：（4）铅矿渣或铜矿渣： 铁矿石铁矿石硅质校正原料 补充氧化硅含量不足的原料，SiO2含量7090，n4.0，R2O4.0。常用：硅藻土、硅藻石、含SiO2多的河砂、砂岩、粉砂岩等。其中砂岩，河砂中结晶SiO2多，难磨难烧，尽量不用，风化砂岩易于粉磨，对煅烧影响小。 砂岩砂

8、岩页岩页岩铝质校正原料 补充氧化铝含量不足的原料，Al2O3含量30。常用：炉渣、煤矸石、铝矾土等铝钙铝钙渣渣3.2.3低品位原料和工业废渣的利用低品位原料和工业废渣的利用 低品位原料低品位原料是指化学成分、杂质含量、物理性能等不符合一般水泥生产要求的原料。 工业废渣是指企业生产过程中的废渣或副产品。 3.2.3低品位原料和工业废渣的利用低品位原料和工业废渣的利用 低品位石灰质原料的利用煤矸石、石煤的利用粉煤灰及炉渣的利用 玄武岩资源的开发与利用 其他原料的应用 3.3 3.3 矿山开采矿山开采 主要原料（石灰石和粘土）资源 ，靠近工厂，自行开采。 开采前对矿山资源进行详细的勘探；作必要的原料

9、工业性试验。 水泥厂的原料均属非金属矿床。非金属矿床开水泥厂的原料均属非金属矿床。非金属矿床开采按开采对象和开采方法不同可分为露天开采和采按开采对象和开采方法不同可分为露天开采和地下开采。地下开采。露天开采又分为机械开采和水力开采。水力开露天开采又分为机械开采和水力开采。水力开采是用高压高速的水流冲采矿岩。机械开采是用采是用高压高速的水流冲采矿岩。机械开采是用一定的采掘运输设备。一定的采掘运输设备。水泥厂的原料是用露天开采水泥厂的原料是用露天开采开采过程：开采过程：剥离剥离：覆盖层的剥离覆盖层的剥离 开采开采：有用矿的有用矿的开采开采钻钻眼眼爆破爆破采采运运矿石的运输，根据采石场距工厂的距离及

10、采矿石的运输，根据采石场距工厂的距离及采石场与工厂间的地形可以利用不同的运输工具。石场与工厂间的地形可以利用不同的运输工具。 皮带输送机皮带输送机 钢索绞车钢索绞车 自动卸料汽车自动卸料汽车 小型内燃机车小型内燃机车 火车装运火车装运 架空索道架空索道 3.4 原料破碎与烘干、输送与储存 3.4.13.4.1破碎破碎 破碎：利用机械方法将大块物料变成小块物料的过程（粒度大于25mm）。 破碎的目的：便于运输、储存、烘干、配料和粉磨。 破碎的物料：石灰石、粘土等原料及熟料、石膏、混合材料、煤等。 水泥厂常用破碎设备一览表水泥厂常用破碎设备一览表 破碎机类型破碎机类型破碎原理破碎原理破碎比破碎比i

11、 i允 许 物 料允 许 物 料含水（）含水（）适宜破碎的物料适宜破碎的物料颚式、旋回式、颚式、旋回式、颚旋式破碎机颚旋式破碎机挤压挤压3 36 61010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏膏细碎颚式破碎机细碎颚式破碎机挤压挤压8 810101010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏膏锤式破碎机锤式破碎机冲击冲击10101515（双（双转子转子30304040）1010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏、煤膏、煤反击式破碎机反击式破碎机冲击冲击101040401212石灰石、熟料、煤石灰石、熟料、煤立轴锤式破碎机立轴锤式破碎机冲击冲击101020201212石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏、

12、煤膏、煤冲击式破碎机冲击式破碎机冲击冲击101030301010石灰石、熟料、石石灰石、熟料、石膏膏风选锤式破碎机风选锤式破碎机冲击、磨剥冲击、磨剥505020020088煤煤高速粉煤机高速粉煤机冲击冲击50501801808 81313煤煤齿辊式破碎机齿辊式破碎机挤压、磨剥挤压、磨剥3 315152020粘土粘土刀式粘土破碎机刀式粘土破碎机挤压、冲击挤压、冲击8 812121818粘土粘土3.4.2 3.4.2 烘干烘干 烘干：利用热能将物料中的水分汽化并排除烘干：利用热能将物料中的水分汽化并排除的过程。的过程。烘干的目的：提高磨机粉磨效率；利于粉状烘干的目的：提高磨机粉磨效率；利于粉状物料

13、的输送、储存和均化。物料的输送、储存和均化。常需要烘干的物料：粘土、煤、矿渣等。常需要烘干的物料：粘土、煤、矿渣等。回转烘干机回转烘干机被烘干物料的水分要求：被烘干物料的水分要求：采用普通干法粉磨工艺时，要求入磨物料采用普通干法粉磨工艺时，要求入磨物料的平均水分应小于的平均水分应小于1.5%1.5%。一般设烘干设备，。一般设烘干设备，对含水多的物料进行烘干对含水多的物料进行烘干 采用烘干磨时，要求入磨物料的平均水分采用烘干磨时，要求入磨物料的平均水分小于小于6%6%（也有的更高）。一般不设烘干设备，（也有的更高）。一般不设烘干设备，但当平均水分超过允许入磨水分时，也需对但当平均水分超过允许入磨

14、水分时，也需对含水多的物料烘干。含水多的物料烘干。 烘干烘干工艺及选择工艺及选择 ：单独烘干系统：利用单独的烘干设备对物单独烘干系统：利用单独的烘干设备对物料进行烘干。回转烘干机，流态烘干机，料进行烘干。回转烘干机，流态烘干机，振动烘干机，立式烘干窑（塔）振动烘干机，立式烘干窑（塔） 烘干兼粉磨（烘干磨）：可简化流程，节烘干兼粉磨（烘干磨）：可简化流程，节省设备和投资，减少人员，减少扬尘点，省设备和投资，减少人员，减少扬尘点，还可以利用窑尾和冷却机的废气余热。采还可以利用窑尾和冷却机的废气余热。采用烘干磨时，要求入磨物料的平均水分小用烘干磨时，要求入磨物料的平均水分小于于6%6%（也有的更高）

15、。（也有的更高）。烘干兼粉磨3.4.3 3.4.3 输送与储存输送与储存 物料的输送物料的输送 粒状或小块状的物料：皮（胶）带输送机、斗式粒状或小块状的物料：皮（胶）带输送机、斗式提升机、振动输送机、埋刮板式输送机等提升机、振动输送机、埋刮板式输送机等粉状物料的输送粉状物料的输送 ：螺旋输送机（铰刀）、斗式提：螺旋输送机（铰刀）、斗式提升机、空气输送斜槽、气力提升泵等升机、空气输送斜槽、气力提升泵等3.4.3 3.4.3 输送与储存输送与储存 物料的储存物料的储存 储存的目的：平衡生产。储存的目的：平衡生产。 储存期：某物料的储存量能满足工厂生储存期：某物料的储存量能满足工厂生产需要的天数。产

16、需要的天数。 储存设施：露天堆场、堆棚、联合储储存设施：露天堆场、堆棚、联合储库、圆库、预均化设施兼储存、储料仓库、圆库、预均化设施兼储存、储料仓3.5 3.5 原料的预均化原料的预均化 3.5.13.5.1均化与预均化的基本概念均化与预均化的基本概念 物料的均化物料的均化1定义：通过采用一定的工艺措施，达到降定义：通过采用一定的工艺措施，达到降低物料的化学成分波动振幅，使物料的化学成低物料的化学成分波动振幅，使物料的化学成分均匀一致的过程。分均匀一致的过程。作用：是保证熟料质量、产量及降低消耗的作用：是保证熟料质量、产量及降低消耗的基本措施和前提条件，也是稳定出厂水泥质量基本措施和前提条件，

17、也是稳定出厂水泥质量的重要途径。的重要途径。 均化效果的评价均化效果的评价 标准偏差：标准偏差值越小，物料标准偏差：标准偏差值越小，物料的成分越均匀的成分越均匀n1i2i)xx(1n1S均化效果均化效果均化效果亦称均化倍数或均化系数，通常均化效果亦称均化倍数或均化系数，通常它指的是均化前物料的标准偏差与均化后它指的是均化前物料的标准偏差与均化后物料的标准偏差之比值，即：物料的标准偏差之比值，即： 出进SSH 3.5.23.5.2原、燃料的预均化原、燃料的预均化 基本原理基本原理 原燃料的预均化就是原料或燃料在粉磨之原燃料的预均化就是原料或燃料在粉磨之前所进行的均化。前所进行的均化。 “平铺直取

18、平铺直取”：堆放时，尽可能地以最多：堆放时，尽可能地以最多的相互平行、上下重叠的同厚度的料层构成料的相互平行、上下重叠的同厚度的料层构成料堆；堆；取料时，按垂直于料层方向的截面对所有取料时，按垂直于料层方向的截面对所有料层切取一定厚度的物料。料层切取一定厚度的物料。 3.5.23.5.2原、燃料的预均化原、燃料的预均化 基本基本概念概念定义定义原燃料的预均化就是原料或燃料在粉磨之前所原燃料的预均化就是原料或燃料在粉磨之前所进行的均化。进行的均化。 作用作用降低原燃料成分波动降低原燃料成分波动，为准确配料、提高生料为准确配料、提高生料均匀性，稳定熟料煅烧提供良好的条件。均匀性，稳定熟料煅烧提供良好的条件。 条件条件CvCv5 5：不需要进行预均化。不需要进行预均化。CvCv5 51010：原料的成分有一定的波动。原料的成分有一定的波动。 CvCv1010：必须进行预均化。必须进行预均化。 原理原理“平铺直取平铺直取”：堆放时，尽可能地以最多的相互：堆放时，尽可能地以最多的相互平行、上下重叠的同厚度的料层构成料堆；平行、上下重叠的同厚度的料层构成料堆；取料取料时，按垂直于料层方向的截面对所有料层切取一时，按垂直于料层方向的截面对所有料层切取一定厚度的物料。定厚度的物料。预均化工艺及设施预均化工艺及设施: :预均化堆场的布置方式有矩形预均化堆场的布置方式有