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新型干法水泥生产工艺

一、水泥生产原燃料及配料
生产硅酸盐水泥关键原料为石灰原料和粘土质原料，有时还要依据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充一些成份不足，还能够利用工业废渣作为水泥原料或混合材料进行生产。
1、石灰石原料
石灰质原料是指以碳酸钙为关键成份石灰石、泥灰岩、白垩和贝壳等。石灰石是水泥生产关键原料，每生产一吨熟料大约需要1.3吨石灰石，生料中80%以上是石灰石。
2、黏土质原料
黏土质原料关键提供水泥熟料中、 、及少许 。天然黏土质原料有黄土、黏土、页岩、粉砂岩及河泥等。其中黄土和黏土用得最多。另外，还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。黏土质为细分散沉积岩，由不一样矿物组成，如高岭土、蒙脱石、水云母及其它水化铝硅酸盐。
3、校正原料
当石灰质原料和黏土质原料配合所得生料成份不能满足配料方案要求时（有 含量不足，有 和 含量不足）必需依据所缺乏组分，掺加对应校正原料
（1）硅质校正原料 含 80%以上
（2）铝质校正原料 含 30%以上
（3）       铁质校正原料 含 50%以上
二、      硅酸盐水泥熟料矿物组成
硅酸盐水泥熟料矿物关键由硅酸三钙（ ）、硅酸二钙（ ）、铝酸三钙（ ）和铁铝酸四钙（ ）组成。
三、      工艺步骤
1、   破碎及预均化
（1）破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大原料，开采后粒度较大，硬度较高，所以石灰石是生产水泥用量最大原料，开采后粒度较大，硬度较高，所以石灰石破碎在水泥厂物料破碎中占有比较关键地位。
破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选择破碎设备和和粉磨设备很关键。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀粒度，以减轻粉磨设备负荷，提升黂机产量。物料破碎后，可降低在运输和贮存过程中不一样粒度物料分离现象，有得于制得成份均匀生料，提升配料正确性。
（2）原料预均化 预均化技术就是在原料存、取过程中，利用科学堆取料技术，实现原料初步均化，使原料堆场同时含有贮存和均化功效。
原料预均化基础原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来原料连续地按一定方法堆成尽可能多相互平行、上下重合和相同厚度料层。取料时，在垂直于料层方向，尽可能同时切取全部料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。
意义：
（1）均化原料成份，降低质量波动，以利于生产质量更高熟料，并稳定烧成系统生产。
（2）扩大矿山资源利用，提升开采效率，最大程度扩大矿山覆盖物和夹层，在矿山开采过程中不出或少出废石。
（3）能够放宽矿山开采质量和控要求，降低矿山开采成本。
（4）对黏湿物料适应性强。
（5）为工厂提供长久稳定原料，也能够在堆场内对不一样组分原料进行配料，使其成为预配料堆场，为稳定生产和提升设备运转率发明条件。
（6）自动化程度高。 2、生料制备
水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥最少要粉磨3吨物料（包含多种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗动力约占全厂动力60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。所以，合理选择粉磨设备和工艺步骤，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对确保产品质量、降低能耗含有重大意义。
工作原理：
电动机经过减速装置带动磨盘转动，物料经过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊辗压粉磨，粉碎后物料从磨盘边缘溢出，被来自喷嘴高速向上热气流带起烘干，依据气流速度不一样，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中搜集下来，即为产品。没有被热气流带起粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。
3、生料均化
新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成份是稳定熟料烧成热工制度前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成份最终一道把关作用。
均化原理：
采取空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽可能切割多层料面，充足混合。利用不一样流化空气，使库内平行料面发生大小不一样流化膨胀作用，有区域卸料，有区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。
4、预热分解
把生料预热和部分分解由预热器来完成，替换回转窑部分功效，达成缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出炽热气体充足混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达成提升窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗目标。
工作原理：
预热器关键功效是充足利用回转窑和分解炉排出废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大程度提升气固间换热效率，实现整个煅烧系统优质、高产、低消耗，必需含有气固分散均匀、换热快速和高效分离三个功效。
（1）物料分散
换热80%在入口管道内进行。喂入预热器管道中生料，在和高速上升气流冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。
（2）气固分离
当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体和内筒（排气管）之间环状空间内做旋转流动，而且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直能够延伸到锥体端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。
（3）预分解
预分解技术出现是水泥煅烧工艺一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧放热过程和生料碳酸盐分解吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下快速进行，使入窑生料分解率提升到90%以上。将原来在回转窑内进行碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；因为燃料和生料混合均匀，燃料燃烧热立即传输给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。所以含有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。
4、水泥熟料烧成
生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料烧成。
在回转窑中碳酸盐深入快速分解并发生一系列固相反应，生成水泥熟料中 、 、 等矿物。伴随物料温度升高近 时， 、 、 等矿物会变成液相，溶解于液相中 和 进行反应生成大量 （熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最终由水泥熟料冷却机将回转窑卸出高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受温度，同时回收高温熟料显热，提升系统热效率和熟料质量。
5、水泥粉磨
水泥粉磨是水泥制造最终工序，也是耗电最多工序。其关键功效在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调整材料等）粉磨至适宜粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。
6、水泥包装
水泥出厂有袋装和散装两种发运方法。
硅酸盐水泥生产原料
1.硅酸盐水泥关键成份
硅酸三钙（3CaO•SiO2）、硅酸二钙（2CaO•SiO2）、铝酸三钙（3CaO•AI2O3）、
铁铝酸四钙（4CaO•AI2O3•Fe2O3）
其中：CaO 62～67%；   SiO2 20～24%； AI2O3 4～7%；   Fe2O3 2～6%。
2.硅酸盐水泥生产关键原料
(1) 石灰质原料：
以碳酸钙为关键成份原料，是水泥熟料中CaO关键起源。如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。一吨熟料约需1.4～1.5吨石灰质干原料，在生料中约占80%左右。
石灰质原料质量要求
品位 CaO（%） MgO（%） R2O（%） SO3（%） 燧石或石英（%）
一级品 ＞48 ＜2.5 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0
二级品 45～48 ＜3.0 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0
(2)粘土质原料：
   含碱和碱土铝硅酸盐，关键成份为SiO2，其次为AI2O3，少许Fe2O3，是水泥熟料中SiO2、AI2O3、Fe2O3关键起源。粘土质原料关键有黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。一吨熟料约需0.3～0.4吨粘土质原料，在生料中约占11～17%。
粘土质原料质量要求
品位 硅酸率 铁率 MgO（%） R2O（%） SO3（%） 塑性指数
一级品 2.7～3.5 1.5～3.5 ＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＞12
二级品 2.0～2.7或3.5～4.0 不限 ＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＞12
通常情况下SiO2含量60～67%，AI2O3含量14～18%。
(3)关键原料中有害成份
① MgO：影响水泥安定性。水泥熟料中要求MgO＜5%，原料中要求MgO＜3%。
② 碱含量（K2O、Na2O）：对正常生产和熟料质量有不利影响。水泥熟料中要求R2O＜1.3%，原料中要求R2O＜4%。
③ P2O5：水泥熟料中含少许P2O5对水泥水化和硬化有益。当水泥熟料中P2O5含量在0.3%时，效果最好，但超出1%时，熟料强度便显著下降。P2O5含量应限制。
④ TiO2：水泥熟料中含有适量TiO2，对水泥硬化过程有强化作用。当TiO2含量达0.5～1.0%，强化作用最显著，超出3%时，水泥强度就要降低。假如含量继续增加，水泥就会溃裂。所以在石灰石原料中应控制TiO2＜2.0%。
3. 硅酸盐水泥生产辅助原料
(1)校正原料
① 铁质校正原料：补充生料中Fe2O3不足，关键为硫铁矿渣和铅矿渣等。
② 硅质校正原料：补充生料中SiO2不足，关键有硅藻土等。
③ 铝质校正原料：补充生料中AI2O3不足，关键有铝钒土、煤矸石、铁钒土等。
校正原料质量要求
硅质原料 硅 率 SiO2（%） R2O（%）
＞4.0 70～90 ＜4.0
铁质原料 Fe2O3＞40%
铝质原料 AI2O3＞30%
(2) 缓凝剂：以天然石膏和磷石膏为主。掺加量3～5%。
4.工业废渣利用
① 赤泥：烧结法生产氧化铝排出赤色废渣，以CaO、SiO2为主。掺加石灰质原料可配制成生料。
② 电石渣：以CaO为主。可替换部分石灰石生产水泥。
③ 煤矸石：以SiO2、AI2O3为主。可替换粘土生产水泥。
④ 粉煤灰：以SiO2、AI2O3为主。可替换粘土配制生料，也可作混合材料。
⑤ 石煤：以SiO2、AI2O3为主。可作不粘土质原料，也可作燃料。