原料及预均化技术

学习要点：

原料及预均化技术对主要成分含量的要求裂开比，裂开段数，烘干的目的，常用设备，原料预均化的定义、原理；预均化堆场的类型，特点，影响均化效果的因素，描述物料均匀性的参数。理解选择原料的原则，原料进展预处理的工作内容，生料均匀性对熟料煅烧的影响，生料均化链的组成，各环节完成工作量的大小，原料预均化堆场的工作过程，设备类型。了解各类原料中常用品种的性能，低品位原料的类型，主要成分，可作哪种原料使用，使用时应留意什么，原料的开采方式，开采工艺，常用设备，原料运输进厂的方式。水泥生产的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黏土质原料。石灰质原料原料两类。水泥生产中常用的是含有碳酸钙(CaCO3石灰质原料的种类和性石灰石：是由碳酸钙组成的化学与生物化学沉积岩。〔CaCO〔CaCO²MgCO〔SiO、3 3 3 2燧石〔又称玻璃质石英、火石，主要成分为SiO，属结晶SiO〕黏土质及铁质等杂质。2 2CaO含量：纯石灰石含CaO56%，烧失量为44%，随杂质含量增加CaO含量削减。含水量：一般不大于1.0%，具体值随气候而异。含黏土杂质越多，水分越高。过渡的中间类型岩石。是一种极好的水泥原料。分类：高钙泥灰岩：CaO≥45%有些地方产的泥灰岩成分接近制造水泥的原料，可直接烧制水泥，称自然水泥岩。主要矿物：方解石白垩：是海生生物外壳与贝壳积存而成的，富含生物遗骸，主要由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩。主要成分：碳酸钙，含量80%-90%，甚至高于90%。性能：易于粉磨和煅烧，是立窑水泥厂的优质石灰质原料。(4主要成分：含碳酸钙90％左右。外表附有泥砂和盐类(如MgCl、NaCl、KCl)等对水泥生产2有害的物质，所以使用时需用水冲洗干净。目前沿海小水泥厂有的承受这种原料。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CaCO，纯石灰石的CaO最高含量为56%，3CaO含量确定。有害成分为MgO、RO、〔NaO、KO〕SiO。一般要求如下：2 2 2 2成分CaO成分CaOMgOf-SiO(燧石或石2SOKO+NaO英)322含量〔%〕≥48≤3≤4≤1≤0.6Ⅰ、搭配使用；Ⅱ、限制MgO含量；〔白云石是MgO的主要来源，含有白云石的石灰石在敲开的断面上可以看到粉粒状的闪光〕Ⅲ、限制燧石含量；〔燧石含量高的石灰岩，外表常有褐色的凸出或呈结核状的夹杂物。〕Ⅳ、型干法水泥生产，还应限制KO、NaO、SOCl-等微量组分。白云石、石灰石的判定方法：

2 2 3用10%盐酸滴在白云石上有少量的气泡产生，滴在石灰石上则猛烈地产生气泡。常见石灰质原料的化学成分石灰质原料在水泥生产中的作用主要是供给CaOSiOAl0FeO并同时带入MgO、S0RO

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23,3 2厂名名称烧失量厂名名称烧失量Si02A1023Fe023CaOMgOK0+Na0S0C1-产地22338.498.042.070.9148.04O．820.80王官营41.303.991.030.4751.911.170.130.270.0057海螺山41.592.500.920.5953.17O．470.11O．020.003大河山42.233.01O．28O．2052.980.50O．0970.130.0038艾维尔沟双阳水泥厂石灰石42.483.030.320.1654.200.360.06O．020.006羊圈顶子华水泥厂石灰石39.835.821.77O．8249.741.16O．23黄金山贵州水泥厂泥灰岩40.244.862.080.8050.69O．91贵阳北京水泥厂泥灰岩36.5910.952.641.7645.001.201.450.02O．001八家沟偃师白垩36.3712.223.261.4045.840.81浩良河大理岩42.202.700.530.2751.232.44O．14O．100.004浩良河(4)石灰质原料的性能测试方法石灰质原料中各种元素(或氧化物)的含量：可用化学分析方法定量确定。石灰质原料的分解温度：可用差热分析方法确定其中碳酸盐的分解温度。石灰质原料的主要矿物组成：可用x射线衍射方法进展物相定性分析。程度等。黏土质原料黏土质原料系指含水铝硅酸盐物原料的总称。主要化学成分是二氧化硅，其次是三氧化二铝、三氧化铁。黏土质原料的种类与特性水泥工业承受的自然黏土质原料有黏土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等，使用最多的是黏土和黄土。近年来多用页岩、粉砂岩等黏土南方地区的红壤与黄壤等。依据黏土中主导矿物不同，将其分为高岭石类、蒙脱石类、水云母类等。黄土洪积和淤积的。颜色以黄褐色为主。(3〕页岩颜色不定，一般灰黄、灰绿、黑色及紫色等，构造致密坚实，层理发育，通常呈页状或薄片状。粉砂岩粉砂岩是由直径为0.01~0.1mm的粉砂经长期胶结变硬后碎屑沉积岩。主要矿物是石英、长石、黏土等，胶结物质有黏土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡红、淡棕色、紫红色等，质地一般疏松，但也有较坚硬的。粉页岩的硅率较高，一般大于3.0，可作为硅铝质原料。河泥、湖泥类江、河、湖、泊由于流水速度分布不同，使挟带的泥沙规律地分级沉降的产物。其成分打算区域内进展采掘，做黏土质原料使用。千枚岩深红、灰及黑等色。黏土质原料的品质要求及选择品质要求品位n品位npMgO(%)RO(%)2SO(%)3塑性指数一级品2.7~3.51.5~3.5＜3.0＜4.0＜2.0＞122.0~2.7二级品不限＜3.0＜4.0＜2.0＞123.5~4.0Ⅰn、p5%。水泥生产用关心原料校正原料组分掺加相应的原料，这种以补充某些成分缺乏为主的原料称校正原料。铁质校正原料当氧化铁含量缺乏时，应掺加氧化铁含量大于40％的铁质校正原料。常用：低品位的铁矿石，炼铁厂尾矿及硫酸厂工业废渣硫酸渣等。目前有用铅矿渣或铜矿渣的，既是校正原料，又兼做矿化剂。硅质校正原料当生料中SiO2

含量缺乏时，需掺加硅质校正原料。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。铝质校正原料当生料中AlO。含量缺乏时，需掺加铝质校正原料。23常用：炉渣、煤矸石、铝矾土等校正原料常用品种质量要求校正原料常用品种质量要求低品位的铁矿石、炼铁厂尾矿、硫酸厂工业铁质校正原料废渣硫酸渣〔俗称铁粉〕FeO≥40%23铅矿渣，铜矿渣〔还兼作矿化剂〕硅质矿化剂n＞4.0；SiO：2硅藻土、硅藻石、含SiO多的河沙、砂岩、270%~90%粉砂岩RO＜4.0%2铝质校正原料炉渣、煤矸石、铝矾土AlO＞30%23燃料体燃料三种。中国水泥工业目前一般承受固体燃料来煅烧水泥熟料。固体燃料的种类和性质①无烟煤又叫硬煤、白煤，是一种碳化程度最高，枯燥无灰基挥发分含量小于10％的煤。其收缩基低热值一般为20900～29700kJ／kg(5000～7000kcal／kg)。无烟煤构造致密坚硬，有金属光泽，密度较大，含碳量高，着火温度为600～700℃，燃烧火焰短，是立窑煅烧熟料的主要燃料。②烟煤烟煤是一种碳化程度较高，枯燥灰分基挥发分含量为15％～40％的煤。其收缩基低热值一般为20900～31400kJ／kg(5000～7500kcal／kg)。 构造致密，较为坚硬，密度较大，着火温度为400～500℃，是回转窑煅烧熟料的主要燃料。③褐煤褐煤是一种碳化程度较浅的煤，有时可清楚地看出原来的木质痕迹。其挥发分含量较高，可燃基挥发分可达40％～60％，灰分20％～40％，热值为8374～1884kJ／kg。褐煤中自然水分含量较大，性质不稳定，易风化或粉碎。煤的质量要求水泥工业用煤的一般质量要求见下表窑型窑型灰分/%挥发分/%硫/%低位发热量/(kJ/kg)湿法窑≤2818～30——≥21740立波尔窑≤2518～80——≥23000机立窑≤35≤15——≥18800预分解窑≤2822～32≤3≥21740低品位原料和工业废渣的利用低品位原料：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。Si、Al质原料岩矿化;Fe质原料废渣化。使用低品位原料急工业废渣时应留意：这些原料成分波动大，使用前先要取样分析，且取样要有代表性；使用时要适当调整一些工艺。低品位石灰质原料的利用低品位石灰质原料：CaO＜48%或含较多杂质。其中白云石质岩不适宜生产硅酸盐水泥熟料，其余均可用。但要与优质石灰质原料搭配使用。煤矸石、石煤的利用煤矸石：煤矿生产时的废渣，在采矿和选矿过程中分别出来。其主要成分是SiO、AlO、以FeOCaO4180~9360kj/kg

2 2323本质区分，但含碳量少，挥发分低，发热量低，灰分含量高。煤矸石、石煤在水泥工业中的应用目前主要有三种途径：代粘土配料；经煅烧处理后做混合材；沸腾燃烧室燃料，其渣做水泥混合材。粉煤灰及炉渣的利用粉煤灰：火力发电厂煤粉燃烧后所得的粉状灰烬。炉渣：煤在工业锅炉燃烧后排出的灰渣。粉煤灰、炉渣的主要成分：以SiO、AlO为主，但波动较大，一般AlO2 23 23

偏高。利用：局部或全部替代粘土参与配料；作为铝质校正原料使用；作水泥混合材料。作原料使用时应留意：加强均化；准确计量；留意可燃物对煅烧的影响；因其可塑性差，立窑生产时要搞好成球。玄武岩资源的开发与利用玄武岩：是一种分布较广的火成岩，其颜色由会到黑，风化后的玄武岩外表呈红褐色。成分：其化学成分类似于一般粘土，主要是SiO、AlO，但FeO、RO偏高，即助熔氧化物含量较多。

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23 2利用：可以替代粘土，做水泥的铝硅酸盐组分，以强化煅烧。使用留意事项：因其可塑性、易磨性差，使用时要强化粉磨。(5)其他原料的应用SiO、也是一种自然玻璃。可用2作粘土质原料配料。成分相比较，AlO、FeO含量高，CaO含量低，含水量大，赤泥与石灰质原料搭配协作便可配制23 23诞生料。通常用于湿法生产。电石渣：是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含水约85%~90%的废渣。其主要成分是Ca(OH)2碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造纸厂的白泥：其主要成分都是CaCO，3均可做石灰质原料。矿山开采下，才允许利用外地运来的原料。需从专用矿床开采后运输进厂的原料：石灰质原料、粘土质原料。开采前应做的工作：对矿山资源进展具体的勘探；作必要的原料工业性试验，以确保资源的合理和原料开采的高效。开采方法露天开采。即直接揭露出矿体进展开采。开采时须先搬移土岩即剥离，再采开矿石即开采。〔1〕剥离：硬质岩石废矿，先进展掩盖层的爆破，再剥离。(2)开采：运输排卸。开采工艺：按采掘方式分：竖直挖取平卧挖取石灰石矿山石灰石矿山开采设备按作业形式〔即工业环节连续程度〕分：循环作业连续作业半连续作业。石灰石矿山石灰石矿山开采设备原料运输常用运输的方式及使用条件道路和道路和主要运输方式通道1、〔≤1、3km，小矿可适当延长〕投资较省2、运距较长的关心原料矿山2、有利于分采分运3、地形和矿体产状简单或零3、便于发挥挖掘机效率星分布的矿山4、便于承受高、近、分散大路 自卸汽车运输 4、小尺寸的深凹露天矿的废石场5、陡帮开采的矿山5、有些深凹露天矿可削减剥离量6、运距长时本钱较高7、汽车较多、修理量大、燃油消耗多1、地形平坦矿体产状简洁的大中型水泥厂石灰石矿

1、运输量大、本钱较低2〔内燃铁路 机车牵引侧卸矿

2、高差一般在±50m以内 长、投资较高车运输 3、具有适于敷设铁路的地形和场地

3、采场内和废石场上移道工作量大4、经济运距较长1、高差在100m1、设备较简洁斜坡卷

型水泥厂的石灰石矿

2斜坡矿车组扬道

2、斜坡道倾角5°~20° 资较省3差、效率低1、大中型水泥厂石灰石山坡1、设备较简洁斜坡台车

或深凹露天矿，高差100m或更大220°~30°

2、修建斜坡道工程量小，投资较省3率较低1、大中型水泥厂石灰石山坡100m

1运输设备斜坡萁斗

或更大

2、采场内多用汽车运输，2、斜坡道倾角10°~25° 具有转载工序，生产较简单3、因工程地质差不适于开凿溜井〔槽〕的山坡矿 3、降段麻烦1、大中型水泥厂的石灰石矿1、设备少、运距短、本钱采场内自卸汽车

低2、高差大于100m平峒溜井〔槽〕

下部窄轨电机车

床 2、采场内用汽车运输机动性高或裂开后胶带机 3、具有适用于开凿溜〔槽〕的岩层 3、需要开凿井巷施工简单1、特大型水泥厂石灰石矿 1、规模越大经济效益越好胶带输 送机道 裂开—胶带机

2、矿石质量稳定3整

2高3、燃油消耗少4、矿山效劳年限较长 4、降段较简单1、特大型水泥厂石灰石矿1、特大型水泥厂石灰石矿1、规模越大经济效益越好汽车—裂开—胶2、允很多品级矿石搭配开采2、用人少、劳动生产率高带机3、矿山效劳年限较长3、降段较简单皮带机长距离输送石灰石校正原料、其他关心性原、材料及燃煤一般可据运距、交通便利条件、经营费用等考虑采用铁路或大路运输进厂。皮带机长距离输送石灰石原料裂开与烘干、输送与储存裂开裂开的目的：便于运输、储存、烘干、配料和粉磨。常需裂开的物料：石灰石、块状粘土质原料、矿化剂、石膏、熟料等。(1〕裂开工艺：裂开：利用机械方法将大块物料变成小块物料的过程。也有把粉碎后产品粒度大于2～5mm的称裂开。之一。裂开段：物料每经过一次裂开，称为一个裂开段。以下图为一段、二段裂开的工艺流程图：(2)裂开设备及选用生产中应视要求的生产力量、裂开比、物料的物理性质如块度、硬度、杂质含量与外形)和裂开设备特性来确定用什么样的裂开机。裂开机类型裂开原理裂开机类型裂开原理裂开比i允许物料含水量/%适宜裂开的物料挤压颚式、旋回式、颚旋式裂开机3～6石灰石、熟料、石膏挤压<108～10石灰石、熟料、石膏细碎颚式裂开机冲击<10锤式裂开机冲击10～15(双转子30～40)<10石灰石、熟料、石膏、煤<12石灰石、熟料、煤<12石灰石、熟料、石膏、煤<10石灰石、熟料、石膏<8煤8～13煤<20黏土<18黏土还击式裂开机冲击10～40立轴锤式裂开机冲击10～20冲击式裂开机剥冲击、磨10～30风选锤式裂开机冲击50～200高速粉煤机挤压、磨50～180齿辊式裂开机剥3～15刀式黏土裂开机挤压、冲8～12击颚式裂开机颚式裂开机锤式裂开机单转子还击式裂开机双转子还击式裂开烘干烘干：利用热能将物料中的水分汽化并排解的过程。烘干的目的：提高磨机粉磨效率；利于粉状物料的输送、储存和均化。常需要烘干的物料：粘土、煤、矿渣等。的要求，一般需烘干的物料是用量较多，水分较高的物料。被烘干物料的水分要求承受一般干法粉磨工艺时，要求入磨物料的平均水分应小于1.5%。一般设烘干设备，对含水多的物料进展烘干品种石灰石品种石灰石铁粉煤自然水分＜1%~15%~5%不定入磨水分0.5%~1.0%＜1.5%＜5%＜3.0%承受烘干磨时，要求入磨物料的平均水分小于6%〔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，也需对含水多的物料烘干。〔2〕烘干工艺单独烘干系统：利用单独的烘干设备对物料进展烘干。烘干兼粉磨〔烘干磨〕：可简化流程，节约设备和投资，削减人员，削减扬尘点，还可以利用窑尾和冷却机的废气余热。单独烘干系统常用的烘干设备： 回转烘干机：最成熟，常用回转烘干机的工艺流程分两种： 顺流、逆流其工艺流程如以下图3.4.33.4.3输送与储存(1)物料的输送物料种类输送方式常用设备备注皮〔胶〕带输送机振动输送机水平、倾斜输送块状或小粒状物料机械输送埋刮板输送机斗式提升机垂直输送溜管〔溜子〕倾斜输送螺旋输送机〔常称铰刀〕水平输送机械输送提升机垂直输送粉状物料空气输送斜槽水平输送气力输送气力提升泵垂直输送〔2〕、物料的储存储存的目的：平衡生产。难以保证工厂生产连续均衡。常用物料的最低可用储存量及一般储存期物料名称最低储存期〔d〕一般储存期〔d〕石灰质原料5〔10〕9~18粘土质原料1013~20校正原料2020~30燃煤1022~30运输不均衡、雨季较长地区储存期取高限，反之取低限。当原燃料低于最低可用储存量时，工厂应乐观承受各种有效措施限期补足储存量。储存设施：库容有效利用率高，占地面积少，扬尘易处理，但储存含水量较大或黏性较高的块粒状物料易造成堵塞。储库有效利用率低，扬尘大，易混料。储料仓也叫料斗、料仓，是一种储存量较小的储存设施。露天堆场:但物料的损失大、扬尘大、受气候的影响明显。一般多用于堆放外部运入的大宗物料，如未经裂开的外购石灰石、煤、铁质校正原料等。堆棚:类似于联合储库，但储存的物料种类较少，一般主要用于储存未经加工处理的黏土质原料、校正原料等。预均化设施兼储存储料仓:承受原燃材料预均化的工厂可利用预均化设施在进展原燃材料预均化的同时，兼作物料的储存。原料的预均化均化与预均化的根本概念〔1〕物料的均化均化：通过承受肯定的工艺措施，到达降低物料的化学成分波动振幅，使物料的化学成分均匀全都的过程。均化的意义：均化是保证熟料质量、产量及降低消耗的根本措施和前提条件，也是稳定出厂水泥质量的重要途径。化系统——生料均化链。环节名称完成均化工作量的任务〔环节名称完成均化工作量的任务〔%〕原料矿山的搭配开采与搭配使用10~20原料的预均化30~40配料掌握及生料粉磨0~10生料均化~40预均化：原料经过裂开后，有一个储存、再存取的过程。假设在这个过程中承受不同的储取方法，使储入时成分波动大的原料，至取出时成为比较均匀的原料的过程。生料的均化：粉磨后生料在储存过程中利用多库搭配、机械倒库和气力搅拌等方法，使生料成分趋于全都。均化效果的评价性①标准偏差：式中：S——标准偏差〔%〕n——试样总数或测量次数，一般n20～30xx～xi i n——各次测量值的平均值，标准偏差是一项表示物料成分均匀性的指标标准偏差值越小，物料的成分越均匀②系变异数：式中：CV

——变异系数S——标准偏差——各次测量值的平均值变异系数表示物料成分的相对波动状况，其值越小，成分的均匀性越好。③均化效果：偏差之比。式中：H——均化效果S——进入均化设施之前物料的标准偏差；进S——出均化设施时物料的标准偏差。出HH但不能反映全部样品的波动幅度及其成分分布特性。原燃材料的预均化概念：原、燃料煤在储存、取用过程中，通过承受特别的堆取料方式及设施，使原料或原料的预均化：主要用于石灰质原料，其他原料根本均质，不需要预均化。燃料的预均化：原煤根本原理：“平铺直取”。即：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；取料时，按垂直于料层方向的截面对全部料层切取肯定厚度的物料。原燃料预均化的作用①消退进厂原燃料成分的长周期波动，使原燃料成分的波动周期短，为准确配料、配热和生料粉磨喂料供给良好的条件。②显著降低原燃料成分波动的振幅，缩小其标准偏差，从而有利于提高生料成分的均匀性，稳定熟料煅烧时的热工制度。③利于扩大原燃料资源，降低生产消耗，增加工厂对市场的适应力量。原燃材料预均化的条件C<5％时，原料的均匀性良好，不需要进展预均化。VC=5％～10％时，原料的成分有肯定的波动。假设其他原料包括燃料的质量稳定、料准确及V生料均化设施的均化效果好，可以不考虑原料的预均化。相反，其他原料包的质量不稳定，生料均化链中后两个环节的效果不好，矿石中的夹石、夹土多，此应考虑该原料的预均化。C>10％时，原料的均匀性很差，成分波动大，必需进展预均化。V一起进展预均化。进厂煤的灰分波动大于±5％时，应考虑煤的预均化。当工厂使用的煤种较多，不仅和热值质量产生较大的影响时，应考虑进展煤的预均化。提高原料预均化效果的主要措施提高原料预均化效果的主要措施就是承受各类预均化堆场或预均化库来提高原料的均化效果。预均化工艺及设施预均化堆场：矩形：设两个料堆，一个堆料，另一个取料，相互交替作业，两堆料可以平行排列，也可以5～7d。圆形：设一个圆弧料堆，在料堆的开口处，一端连续堆料，一端连续取料，储量4～7d。矩矩型预均化堆场较简洁，只要加长料堆即可。矩型预均化堆场圆型预均化堆场圆型预均化堆场②堆料方式和取料方式人字形堆料人字形堆料端面取料法波浪形堆料端面取料法倾斜形堆料侧面取料法波浪形堆料法波浪形堆料法人字形堆料法横向倾斜形堆料法横向倾斜形堆料法水平层形堆料法③堆料机械：天桥皮带堆料机耙式堆料机取料机械：刮板取料机：分桥式刮板取料机与悬臂刮板取料机两种。前者用于端面取料，后者可以端面取料，也可以沿着料堆轴线纵向移动取料，适应圆锥堆法。链斗取料机：适用于端面或侧面取料。桥式圆盘取料机：是近年来进展起来的型取料机，适用于端面取料。④影响均化效果的因素:堆料层数预均化库料时几个库同时卸料或抓斗在方库上方往复取料。特点：平铺布料，但没有完全实现断面切取的取料方式，均化效果较差。一般H可达2～3。端面切取式预均化库〔又称为DLK库〕构造：混凝土构造的矩形中空,库内用隔墙将库一分为二，一侧布料，另一侧出料，交替进展装卸作业。库顶布置一条S形胶带输送机，来回将物料向库内一侧平铺并形成多层人字形的依次启动，利用物料的自然滑移卸出物料，实现料堆横端面上的切取，到达预均化的目的，预均化后的物料由库底部的胶带输送机运出。其