配料讲课培训教材

水泥生产中的原燃材料及配料工艺第一部分、水泥生产中的原、燃材料及配料主要原燃材料技术要求原燃材料质量控制生料质量控制硅酸盐水泥熟料中的主要矿物硅酸盐水泥熟料的率值及其意义配料方案设计熟料质量控制第二部分、新型干法水泥生产方法及工艺流程矿山开采及破碎预均化堆场生料粉磨生料均化与入窑喂料计量煤粉制备烧成系统目录一、主要原燃材料技术要求1、石灰石凡是以碳酸钙为主要成分的原料都称为石灰质原料。常用的天然石灰质原料有石灰石、泥灰岩、白垩、贝壳等。外购石灰石的企业在签订供货合同前，化验室应先了解该矿山的质量情况，同时按不同的外观特征取样检验，制成不同质量品位的矿石标本。化验室根据本厂生产水泥熟料的配料要求，制定出石灰石的质量指标。类别CaO（%）MgO（%）R2O（%）SO3（%）燧石或石英石灰石一级品二级品＞4845～48＜2.5＜3.0＜1.0＜1.0＜1.0＜1.0＜4.0＜4.0泥灰岩35～45＜3.0＜1.2＜1.0＜4.02、硅质原料天然粘土质原料的种类很多，有粘土、黄土、页岩、粉耖岩等。级别npMgO（%）R2O（%）SO3（%）一级品二级品2.7～3.52.0～2.73.5～4.01.5～3.5不限＜3.0＜3.0＜4.0＜4.0＜2.0＜2.03、原煤煤作为水泥熟料烧成的燃料，供给熟料烧成所需的热量。但是其中所含的灰分，绝大部分落入水泥熟料中，而影响水泥熟料的成份和性质，从这一点讲，煤又是生产水泥的一种“原料”。因此对于水泥厂用煤的质量有一定的要求。类别挥发份（%）灰份（%）全硫（%）发热量kcal/kg无烟煤≥5.0≤25.0≤1.0≥5500烟煤≥22≤28.0≤1.0≥50004、铁粉校正原料用以补充配合生料中氧化铁不足的原料。Fe2O3≥40%，目前使用较多的是硫酸渣，其次是铁尾渣、铁矿石、铜矿渣等。5、矿渣：符合GB/T203《用于水泥中的粒化高炉矿渣》。凡是高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成份的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣（简称矿渣）。①质量系数≥1.2为合格品，≥1.6为优等品②放射性应符合GB6566标准要求。6、粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。

水泥生产中作为活性混合材料的粉煤灰应满足下表要求： 烧失量F（低钙）≤8.0%C（高钙）≤8.0%含水量F≤1.0%

C≤1.0%

SO3

F≤3.5%

C≤3.5%

f-CaOF≤1.0%

C≤4.0%

安定性F≤5.0mm

C≤5.0mm

活性指数F≤70%

C≤70%

放射性应符合GB6566标准要求。碱含量用于砼中小于0.6%。7、火山灰质混合材：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成份的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰石混合后，再加水拌和，则不但在空气中硬化，而且能在水中继续硬化。

技术要求：烧失量

人工的火山灰质混合材料烧失量不得超过10%（m/m）SO3含量

不得超过3%（m/m）

火山灰性试验

必须合格

水泥胶砂28天抗压强度比

不得低于62%（m/m）

放射性物质

符合GB6566标准要求

8、石膏

作为水泥的缓凝剂，用来调节水泥的凝结时间，也可增加水泥的强度。各类石膏按其品位分级，如下表：产品名称

石膏（G）

硬石膏（A）

混合石膏（M）

品位%(m/m)级别CaSO4·2H2OCaSO4+CaSO4·2H2O［且CaSO4/(CaSO4+CaSO4·2H2O)≥0.80(质量比)］CaSO4+CaSO4·2H2O［且CaSO4/(CaSO4+CaSO4·2H2O)＜0.80(质量比)］特级≥95-≥95一级≥85二级≥75三级≥65四级≥559、助磨剂：符合JC/T667《水泥粉磨用工艺外加剂》二、原燃材料质量控制生、熟料质量控制应以配料为纲，从原燃材料质量抓起，强化过程均化.原材料质量是制备成分合适，均匀稳定的生料基础条件，生料质量是熟料质量的基础。1、石灰石的质量控制①依据资源状况及配料要求，确定石灰石控制指标，干法一、二线TCaCO3=88.0±2.0日常检测品位、水份、粒度。②全面掌握矿山石灰石质量状况及变化规律。③做好不同质量石灰石的搭配，确保进厂石灰石品位。④易磨性对原料磨产能影响。2、硅质原料质量控制①日常控制项目：化学成份、水份、卵石掺加量、卵石粒度。②依据实际生产质量情况确定卵石掺加比例。③掺加卵石对磨机产质量的影响。抓好对卵石粒度及卵石比例的监控，以稳定配料。3、燃料质量控制①燃料种类：烟煤、无烟煤等。②进厂原煤质量控制工业分析、水份。③入窑煤粉质量控制细度、水份、工业分析。抓好原煤均化。4、煤粉质量对入窑煅烧及熟料质量的影响①影响窑热工稳定。②煤灰参与配料，灰份对熟料化学成份的影响，低灰份、高热值最好。三、生料质量控制1、生料均化链：矿山搭配开采→工厂内原料预均化→磨内粉磨过程均化→生料均化库均化2、控制项目①生料化学成份及三个率值②细度：细度对煅烧影响大，细度越细比面积越大，反应快，但要求过细会影响磨机产能且使电耗增加。③水份：水份小生料流动性良好，确保均化效果。3、入磨物料粒度：①从石灰石粒度及卵石粒度入手②粒度对产质量影响：a、粒度大，影响磨机产量。b、粒度大，致使喂料量产生较大波动，使各种物料配合比不能按要求均匀喂料，另外粒度大切不均齐的硬质物料在磨头仓中离析，磨内平衡被破坏使生料成份、细度不易控制。4、生料均化库均化。5、生料成份波动的原因及防范措施。原因：a、原燃材料成份波动。b、各种物料配比的波动。工艺设备不能满足配料要求：①、粒度不均齐，或粒度过大。②、计量设备精度差，计量不准确。③、磨头仓容量小，造成断料及物料压力难以稳定，影响下料量准确，均匀。④、物料水份波动。c、磨机工况影响d、生料化学分析不正确，误导配料，取样代表性差稳定原材料质量运用可靠计量准确的配料设备采用几何形状合理磨头仓，保持仓内物料压力稳定即控制好仓料位或小磨物料粒度严掺控制入磨物料水份加强岗位操作人员责任心，提高操作水平通过抽查对比等措施确保检验数据准确四、硅酸盐水泥熟料中的主要矿物硅酸盐水泥熟料中的主要矿物有以下四种：C3S、C2S、C3A、C4AF，另外还有少量的f-CaO、方镁石、含碱矿物、玻璃体。通常，熟料中C3S+C2S含量75%左右，C3A+C4AF含量22%左右。1、C3S含量通常占熟料的50%以上，其特点：水化较快，早期强度高，强度增进就率大，干缩性、抗冻性较好，但水化热较高，抗水性差，抗硫酸盐浸蚀能力较差。C3S形成需要较高的烧成温度和较长的烧成时间，含量过高，烧成困难，易导致f-CaO增多，熟料质量下降。2、C2S含量通常分熟料的20%左右，其特点：水化较慢，早期强度低，水化热低，体积干缩小，抗水性和抗硫盐日浸蚀能力好，后期强度增进快。3、C3AC3A水化速度、凝结硬化很快，放热多，硬化快，早期强度较高，但绝对值不高，后期几乎不再增长，甚至倒缩，C3A干缩变形大，抗硫酸盐性能差，脆性大，耐磨性差。4、C4AFC4AF水化速度早期介于C3A与C3S之间，早期强度类似于C3A但后期还能不断增长，水化热低，干缩变形小，耐磨、抗冲击、抗硫酸盐浸蚀能力强。5、f-CaO、MgOf-CaO在高温下死烧形成，水化很慢，一般加水3天后才反应有尽有，反应体积膨胀97.9%产生应力，造成水泥石破坏。MgO少量可与熟料矿物固溶，对降低烧成温度、增加液相数量，改善熟料色泽有好处，但超过一定量后，未固溶部分水化很慢，要几个月甚至几年才与水反应，生产Mg（OH）2，体积膨胀148%，导致水泥安定性不良。五、硅酸盐水泥熟料的率值及其意义水泥性能主要来源于熟料的性能，决定熟料性能的是水泥熟料的矿物组成，硅酸盐水泥熟料矿物由四种主要氧化物化合而成，在一定条件下，各氧化物的含量和彼此之间的比例，是水泥生产质量控制的基本要素。因此，人们就想出了表示水泥中各氧化物含量及彼此之间的关系，称为率值。率值可以简明扼要地表示水泥熟料性能及其对水泥煅烧的影响。我国目前一般采用，石灰饱和系数（KH）、硅酸率（SM）、铝率（IM）、（一）、石灰饱和系数、水硬率和石灰系数1、饱和比：表示水泥熟料中氧化钙总量减去饱和酸性氧化物（Al2O3、Fe2P3、SO3）所需的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量，与理论上二氧化硅与氧化钙全部化合生成硅酸三钙所需要氧化钙含量的比例。简言之，KH表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和生产硅酸三钙的程度。KH=（CaO-f-CaO）-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3/2.8SiO2当IM＞0.64时KH=CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3/2.8SiO2当IM＜0.64时KH=C-1.10A-0.7A/2.8SiO2水硬率:HM=CaO/SiO2+Al2O3+Fe2O3石灰系数LSF=CaO/2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3(二)、硅酸率又称硅率，以n表示，欧美以SM表示。表示熟料硅酸盐圹物与熔剂矿物的比值。SM=SiO2/Al2O3+Fe2O3SM高，则硅酸盐矿物多，对水泥熟料强度有利，但熔剂矿物少，液相量少，会给煅烧造成困难，SM过低，则对塾料强度不利，且熔剂矿物多，易结圈等，不利于煅烧。（三）、铝氧率又称铝率或铁率。以P表示，欧美以IM表示，熟料中C3A与C4AF之间比值。IM=Al2O3/Fe2O3IM过高，意味C3A多，C4AF少，液相粘度增加，对煅烧及水泥性能都造成较大的影响。如IM过低，则C4AF多，液相粘度小，易结大块等。（四）、矿物组成及换算当IM＞0.64C3S=3.8SiO2(3KH-2)C2S=8.6SiO2(1-KH)C3A=2.65(A-0.64F)C4AF=3.04Fe2O3六、配料方案设计1、配料：根据水泥品种，原料的物理化学性能，与具体生产条件，确定所用原料配合比，以得到煅烧水泥熟料所需要适当成份的生料，称为生料的配料，简称配料。合理的配料方案即是工艺设计的依据，又是正常生产的保证。配料包括原料的选择、熟料的设计与生料配料计算。（一）、配料设计（1）、配料设计的目的和基本原则。目的：1、根据原料资源情况，确定矿山的可用程度，并尽可能利用矿山资源。2、根据原料、燃料特性和水泥品种等要求，决定原料、燃料种类、配比。选择合适的生产方法。3、计算全厂物料平衡，作为全厂工艺设计及主机造型的依据。原则：1、烧出的熟料具有较高的强度和良好的物理化学性能。2、配制的生料易于粉磨和煅烧。3、生产过程中易于控制和管理，便于生产操作，以及结合工厂生产条件，经济合理地利用矿山资源。（二）、熟料组成的选择及注意的问题。合理的配料方案，表现在熟料矿物成份的选择上，即对三个率值的确定，为获得优质熟料，应以以下几方面考虑。1、水泥品种：为满足不同品种水泥的要求，应选择不同矿物组成。如生产快硬硅酸盐水泥，需要较高的早期强度，则应提高熟料中C3S和C3A的含量，低热水泥（中抗水泥）则要求水化热低，抗硫酸盐侵蚀性能好。则相应提高C3S和C4­AF含量。2、原料的品种、生料易烧性：原料的化学成份与工艺性能，往往对熟料组成的选择有较大的影响。如石灰石燧石多，粘土含砂量多，则应适当降低KH。生料易烧性好，可以选择较高的KH、高P的配料方案。3、燃料质量：燃料品质对率值及煅烧影响较大，燃煤不单供给热量，煤灰还起配料作用，煤质差，灰份大，应相应降低熟料KH。4、KH的选择：若工艺条件好，生料均化性好，或使用矿化剂，操作水平高，可适当提高KH，KH高则C3S含量增加，熟料强度高。综合考虑，要选择合适的KH。5、SM的选择：SM选择应与KH相适宜，应避免以下倾向：（1）、KH高，SM也高，熔剂矿物少，吸收f-CaO反应不完全，熟料不易烧结，f-CaO高。（2）、SM高，KH低，C2S高，易造成熟料粉化，熟料强度低。（3）、KH高，SM低，熔剂矿物含量高，液相量多，易结大块，不易烧结，f-CaO高，且熟料质量差。6、P的选择：P选择也应与KH相适应，一般情况下，当提高KH时，应相应降低P值，以降低液相出现的温度与粘度，有助于C3S形成。选择高P，高铁方案，应结合原燃料特点及工艺设备，水泥性能，综合分析决定。

七、熟料质量控制1、控制项目：熟料化学成份（包括：KH、SM、IM）立升重、f-CaO、MgO及其它物理性能等。2、影响熟料质量波动的原因。①生料成份波动②煤质波动③窑热工制度不稳定，包括掉窑皮、跑生料、结大蛋、黄心料等，窑内还原气氛浓，煤料配比波动等。3、熟料的管理①熟料的储存：专用水泥熟料专门存放，不同质量熟料专门存放。②熟料均化使用，搭配入磨，对于某些物理化学性严重超国家标准熟料必须采取措施，严格控制掺入比例再入磨，熟料的出入库应做好原始记录。新型干法水泥生产方法及工艺流程凡是以悬浮预热和预分解技术为核心，并把现代科学技术广泛应用与水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、节约资源、清洁生产、符合环境保护要求和工艺装备大型化、生产控制自动化、实行科学管理现代化水泥生产方法，称为新型干法水泥生产方法。一、矿山开采及破碎1.矿山开采1.2矿石质量2.开采方法、开采境界、矿山生产能力以及采矿、采装工作2.1露天开采露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为露天矿场或露天堆场。正在和将要进行开采的台段称为工作台阶，其上的平台称为工作平台，是用以安置设备进行采掘和运输工作的场地。已经结束开采的台阶称为非工作台阶，其上的平台视用途不同，称为安全平台、清扫平台、运输平台。2.2采剥比在露天矿，为了采出矿石，一般需要剥离一定数量的岩石（土）。剥离的岩石（土）量与采出的矿石量之比，叫做采剥比。单位一般用“m3/m3”表示。采剥比是露天矿的一个重要经济技术指标。从不同的空间和时间概念出发，可以定义不同的采剥比，反映了水泥矿山剥离量与矿石量的变化关系。2.3爆破工作水泥矿山常用的爆破方法有：浅眼爆破法，用于小型的矿山、山头和二次破碎以及辅助爆破；深孔爆破法，最常用的一种爆破法，在多排孔爆破时，宜采用微差起爆破方法，对挤压爆破可结合矿山特点采用。峒室爆破法，是爆破量大，但没有钻机通道和工作平台条件下使用的爆破方法，多用于基建或削平山头。外复爆破法，用于二次破碎和处理根底等。控制爆破，用于临近边坡的爆破。3.破碎系统矿石破碎性的难易程度一般用实验法测得，目前主要是取样进行冲击功指数小于8kwh/t的属易碎矿石，8-12kwh/t的属中等易碎性矿石，＞12kwh/t属难碎性矿石。3.1粒度的表示方法物料颗粒形状特征，以长宽厚三边的比例表示。颗粒状物料1：1：＞0.5片状物料1：1：＜0.5针状物料＞1.5：1：＜0.5粒度的表示法取决与用途。3.2破碎设备3.2.1破碎方法、破碎机类型以及适用条件破碎物料可以用如下方法：挤压、剪切、研磨、冲击。破碎机是利用一种或多种方法组合而工作的。按能耗和磨损的高低排列的顺序如下：能耗----研磨、剪切、冲击、挤压磨损----研磨、剪切、冲击、挤压因此以挤压原理工作的破碎机能耗最低、磨损最小。但是破碎机的选择，还要考虑其他因素，例如进料块度和破碎比，适应原料黏附性的能力，机械的坚固性和使用难易程度以及一次性投资和生产经营费用等。在水泥厂中常见的破碎机和它的破碎方法是：以挤压原理工作的有腭式破碎机、旋回式破碎机和圆锥式破碎机。以冲击原理工作的有锤式破碎机和反击式破碎机。二、预均化堆场1.原料预均化堆场的原理从矿山来的已破碎至一定的粒度的原理由堆料皮带在预均化堆场堆成料堆。原料预均化堆场的形式按照外观分长行堆场和圆形堆场两类。长行预均化堆场扩建时简单，只要加长料堆即可。圆形堆场不能扩建，且进料皮带要架空，中心出料口要在地坑中。堆料方式料堆的堆法可分为人字行堆法、圆锥行堆法、波浪行堆法等，在纵堆横取的堆场形式中，人字行堆料法最普遍，物料一层一层地沿着混合料堆的全长堆起来。4.取料方式分刮板取料机、链斗取料机、圆盘取料机5.均化效果评价均化堆场对物料均匀化能力的好坏通常用均化效果来表示。其定义为：均化效果=入预均化堆场原料化学成分（对于石灰石通常是CaCO3或CaO）的标准偏差÷出预均化堆场原料化学成分的标准偏差，即将入预均化堆场原料化学成分波动的标准偏差降低的倍数就为均化效果。6.工艺流程、主要设备技术参数及工作原理6.1主要为石灰石堆料机工作原理为堆料机由进料皮带将物料卸到悬臂皮带机上，利用行走小车的往复行走，将物料堆积在堆场上。在堆料过程中，悬臂皮带机不断的升高，直至堆出所要求高度的料堆。堆料机由悬臂皮带、行走机构、支架、控制和动力电缆卷盘、卸料小车、堆料机液压提升装置及操作室组成。6.2石灰石桥式刮板取料机该型号的取料机是原料预均化长行堆场的取料设备。堆场沿长度方向共分布有两个料堆，取料机取料作业起始于两料堆中间，根据物料的休止角，将松料耙架调节至一定的角度。取料时，根据取料量大小，调节大车去料行走速度，随着耙架小车的移动，松料耙将料堆端面的物料耙松，让其滑落至料堆底部，由位于主箱粱下部的刮板链将物料刮到出料皮带上运走。三.生料粉磨1.粉磨的基本原理物料的粉磨，是通过外力挤压、冲击、研磨等作用克服其内部质点及晶体间的内聚力，使之由块状变为粉粒状的过程。对球磨机而言，外力作用于物料的有效碎功很少，一般仅占1-3%。大部分则以声、热等形式消耗。这意味着提高粉磨作业的有效利用功，尤其对耗电占水泥生产全过程70-80%的各种原材料的粉磨，降低能耗更显得十分重要。2.生料粉磨的适宜细度生料的适宜细度，一般认为大于70-90um的粗颗粒含量为9-22%，大于0.2mm的颗粒应小于3%为宜。一般回转窑煅烧的生料细度80um筛于小于12%，大于200nm粗颗粒应小于1.5%。3.生料的易磨性3.1以石灰石和黏土、铁粉三组份配料的生料易磨性，取决于石灰石的易磨程度。3.2配入的难磨组分如熔渣、矿渣、矾土等的比例愈高，生料的易磨性越差。3.3入磨的物料水分越大，生料的易磨性越差。4.粉磨系统设备及结构特点4.1球磨机球磨机是水泥生产普遍采用的设备。生料粉磨中常说的风扫磨、烘干磨、管磨或中长磨、短磨以及尾卸、中卸磨等，只是分类的方法不同。4.2立式磨立式磨的应用发展，得益于其装备技术水平的显著提高，各种立式磨结构形式各有不同，但均以料床粉磨为原理，都具有原料破碎、烘干、粉磨、选粉、输送于一体的多功能、高效粉磨的特点。物料一般由磨机的上部喂入，集于磨盘形成研磨层，经磨辊研磨的物料沿磨盘挡圈的边缘溢出。磨内的物料分离装置可按细度要求进行粗细分级，细粉排出磨外，粗粉再次回到磨研磨室粉磨。影响立式磨稳定运行的主要因数1）.喂料量稳定喂料量是确保磨内差压的前提条件。2）.原料粉磨特性和入磨物料的粒度粉磨过程受物料的易磨性影响一定存在。3）.研磨压力必须控制合理4）.磨机通风系统漏风5）.磨盘挡料劝的高度6）.磨辊和磨盘衬板磨损四、生料均化与入窑喂料计量

1.生料均化的工作原理新型干法水泥生产过程中，生料均化是指靠具有一定压力的空气对生料进行吹射均化2.生料均化的作用消除出磨生料的短周期成分波动。3.生料均化的方法生料均化的分气力均化和机械均化。气力均化分间歇式和连续式。连续式常见的是混合室连续式均化库。4.生料的入窑喂料、计量