水泥配料工艺方案设计报告.docx

水泥配料工艺方案设计报告

系院：建筑与材料工程系

班级：材料工程技术092班

姓名：谢俊杰

学号：2009004349

指导老师：刘恩美

时间:2011.1.4—2011.1.7

材料工程技术09级水泥配料工艺方案设计指导书
一、实训目的
本实训的目的是使学生能正确分析和评价水泥厂原、燃、材料的化学组成和性质，并能根据产品品种和生产要求选择合适的工艺参数进行配料工艺方案设计，从而加深对水泥工艺的理解，掌握水泥生产配料工艺方案设计的基本技能。
二、实训时间、地点
实训班级
实训时间
实训地点
指导教师
备注
材料09.1
第17周

刘恩美

材料09.2
第18周

刘恩美

三、实训内容
某新建日产熟料5000吨新型干法水泥生产线，使用的原、燃、材料化学分析如表3.1和3.2所示，该厂选用先进工艺生产42.5硅酸盐水泥，试设计该厂的配料工艺方案，并将设计过程及结果写成工艺配料方案设计报告（报告内容必须包括原、燃、材料化学成分评价，熟料率值或矿物组成选择依据，熟料热耗的确定方法，配料计算全过程及结论分析）。
原材料化学成分分析表3.1
成
分
原
料

CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
SO3
K2O+Na2O
Loss
H2O
石灰石
52.67
3.46
1.16
0.58
0.53
0.15
0.58
40.21
0.80
砂 岩
1.10
77.36
9.53
0.82
0.51
0.07
1.20
6.42
5.50
页 岩
7.13
64.02
12.38
3.98
0.50
0.20
1.12
9.81
12.00
硫酸渣
4.16
9.32
11.28
66.81
0.86
3.21
0.52
1.02
15.53
煤 灰
0.42
63.86
24.54
3.45
0.73
0.23
2.54

煤的工业分析表3.2
Mad
Aad
Vad
FCad
Qnet.ad
1.61%
23.87%
11.78
62.56%
25135KJ/Kg煤
四、实训要求
1、严格按照指导老师要求的进行实训；
2、按时出勤，不得损坏实训场所设备设施；
3、严禁抄袭，方案雷同者，一律以0分计成绩。
五、成绩评定办法
本实训作为实践教学课程单独计算成绩和学分。成绩评定由两部分内容构成，实习态度占20%和实训报告占80%，其中实训报告部分方案选择占50%，配料计算占50%。

材料工程技术教研室 刘恩美

一 原料化学成分评价
根据表3.1所示的原料的化学成分分析如下：
1.石灰质原料
生产42.5普通硅酸盐水泥设计方案中,主要原料中的石灰质原料是石灰石,其工艺要求中CaO的含量在48%～56%之间，本次设计方案中石灰石的CaO含量是52.67%，含量较高,石灰质原料较好；SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、SO3的含量都符合生产要求；，而碱含量为0.58%，接近工艺上要求的0.6%，可以通过提高粉磨细度、提高生料均化程度、加强煅烧等新型干法水泥生产线来控制碱含量.
2.粘土质原料
本次设计方案选用的粘土质原料是砂岩和页岩，在砂岩和页岩中，SiO2的含量分别是77.36%、64.02%，其含量在工艺要求的范围中，而且含量较高；Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3的含量都符合质量要求；碱含量的含量分别为1.20%、1.12%，都小于4%，符合质量要求，所以粘土质原料质量较好。
3.铁质校正原料
本次设计方案选用的铁质校正原料是硫酸渣，其中Fe2O3 的含量为66.81%，远高于工艺生产上的质量要求，虽然SO3的含量很高，但是硫酸渣作为校正原料，用量少，所以SO3的影响不会很大，它的其他化学成分都符合要求。因此，这种硫酸渣铁质校正原料很好。
二、熟料率值的选择
由于本次设计所采用的是新型干法水泥生产线，采用的是预分解窑。预分解窑的生料预烧性好，分解率好，窑内热工制度稳定，窑内气流温度高，为了有利于挂窑皮、堵塞、结大块，目前趋向于低液相量的配料方案；再结合原料来看，这种日产5000吨水泥熟料、且水泥强度为42.5的大型水泥厂的配料方案可以大致确定范围:KH=0.88-0.90,SM=2.4-2.7,IM=1.3-1.6;其中KH值可以适当调高些，但不能太高，如果过高游离氧化钙剧增，使熟料安定性不良，易烧性下降。如宁国水泥厂的配料方案中KH=0.87-0.89、SM=2.3-2.5、IM=1.4-1.6;中国大部分新型干法水泥厂熟料的KH基本上都在0.88-0.90，并且中国预分解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案。且这次所使用的原料都比较好，含量大都符合国家标准，杂质比较少。所以我们选择的三个率值是：
如表3.3所示
率值的种类
石灰饱和系数 KH
硅率 SM
铝率 IM
率值的大小
0.90±0.02
2.4±0.1
1.3±0.1
三、熟料热耗的选择
中国水泥工业目前一般采用固体燃料来煅烧水泥熟料，回转窑中的烟煤收缩基低热值一般为20900-31400 KJ/Kg，挥发分含量在15%-40%，灰分小于25%。本次设计所使用煤的固定碳的含量为62.56%，水分含量为1.61%，挥发分含量为11.78，大于无烟煤的标准，灰分的含量为23.87%，从煤的挥发分和灰分来看，煤产生的烟雾和矿渣比较多。煤的应用基低热值是25135KJ/Kg，热值量较高，说明煤较好，所以我们可以确定一个热耗的范围：2950-3150 KJ/Kg；在参考同规格、同类型的铜山水泥厂，所采用的熟料热耗是3100KJ/Kg。所以，我们可以将熟料的热耗定为3050 KJ/Kg。
如表3.2所示
Mad
Aad
Vad
FCad
Qnet.ad
1.61%
23.87%
11.78
62.56%
25135KJ/Kg

四 配料的计算
1、 熟料组成
根据率值选择依据，已知熟料率值为：KH=0.90±0.02、SM=2.4±0.1、IM=1.3±0.1
2、 计算煤灰掺入量
GA=qAyS/Qy1×00=3050×23.87%×100/25135×100=2.90%
3、 计算干燥原料配合比
通常，四组分配料为，石灰石配合比例80%左右，砂岩10%左右，页岩10%左右，硫酸渣4%左右。
据此，设定干燥原料配合比为:石灰石80%，砂岩9.5%，页岩7.5%，硫酸渣3.3%，以此计算生料的化学成分。

单位：%
名称
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
SO3
K2O+Na2O
Loss
H2O

石灰石
42.1360
2.8372
0.9512
0.4756
0.4346
0.1230
0.4756
32.9722
0.6560
砂岩
0.1045
6.5756
0.8101
0.0697
0.0434
0.0060
0.1020
0.5457
0.4675
页岩
0.5348
4.8015
0.9285
0.2985
0.0375
0.0150
0.0840
0.7358
0.9000
硫酸渣
0.1373
0.3076
0.3722
2.2047
0.0284
0.1059
0.0172
0.0337
0.5125
生料
42.9125
14.5219
3.0620
3.0485
0.5438
0.2499
0.6788
34.2873
2.5360
灼烧生料
65.3129
22.1023
4.6603
4.6399
0.8277
0.3803
1.0331
52.1853
3.8598

单位：%

名称
配合比
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
SO3
K2O+Na2O
H2O
灼烧生料
97.1
63.4188
21.4613
4.5252
4.5053
0.8037
0.3693
1.0031
3.7478
煤灰
2.9
0.0122
1.8519
0.7117
0.1001
0.0212
0.0067
0.0737

孰料
100
63.4310
23.3132
5.2369
4.6054
0.8249
0.3760
1.0768
3.7478

则熟料的率值计算如下：
KH=［w(CaO)-1.65w（Al2O3）-0.35w（Fe2O3）-0.7w（SO3）］/［2.8w(SiO2) ］
=63.43%-1.65×5.24%-0.35×4.61%-0.7×0.376%/2.8×23.31%
=0.81
SM=SC/AC+ FC =23.31%/5.24%+4.61%=2.36
IM= AC /FC =5.24%/4.61%=1.14
由上述结果可知，KH值过低，SM值比较合适，IM值过低。为此，应增加石灰石配合比例，减少砂岩含量，适当减少硫酸渣的量。根据经验统计，每增加1%石灰石（相应减增适当砂岩），约增减KN=0.05。据此，调整原料配合比为：石灰石82%，砂岩8.0%，页岩6.5%，硫酸渣3.5%。重新计算结果如下：

单位：%
名称
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
SO3
K2O+Na2O
Loss
H2O
石灰石
43.1894
2.8372
0.9512
0.4756
0.4346
0.1230
0.4756
32.9722
0.6560
砂岩
0.0880
6.1888
0.7624
0.0656
0.0408
0.0056
0.0960
0.5136
0.4400
页岩
0.46345
4.1613
0.8047
0.2587
0.0325
0.013
0.0728
0.63765
0.78
硫酸渣
0.1456
0.3262
0.3948
2.3384
0.0301
0.1124
0.0182
0.0357
0.5436
生料
43.8865
13.5135
2.9131
3.1383
0.5380
0.2540
0.6626
34.1592
2.4196
灼烧生料
66.3563
20.4324
4.4046
4.7450
0.8135
0.3840
1.0019
51.6486
3.6584
单位：%

名称
配合比
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
SO3
K2O+Na2O
H2O
灼烧生料
97.1
64.4320
19.8399
4.2769
4.6074
0.7899
0.3728
0.9728
3.5523
煤灰
2.9
0.0122
1.8519
0.7117
0.1001
0.0212
0.0067
0.0737

孰料
100
64.4442
21.6918
4.9885
4.7075
0.8110
0.3795
1.0465
3.5523

则熟料的计算如下：
KH=［w(CaO)-1.65w（Al2O3）-0.35w（Fe2O3）-0.7w（SO3）］/［2.8w(SiO2) ］
=64.44%-1.65×4.99%-0.35×4.707%-0.7×0.38%/2.8×21.69%

=0.894

SM=SC/AC+ FC =22.33%/5.05%+4.54%=2.33

IM= AC /FC =5.05%/4.54%=1.11

由上述结果可知，KH、SM、IM值虽然比预先设定的值略低，但已基本符合要求，可按此配料进行生产。考虑到生产波动，熟料率值控制指标可定为：KH=0.89±0.02、SM=2.4±0.1、IM=1.2±0.1。所以，按上述计算结果，干燥原料配合比为：石灰石82%，砂岩8.5%，页岩6.5%，硫酸渣3.3%。

五 实训总结
实验室的东西和实际总有着不小的差别，实验不仅仅只停留在书本计算上，我们要通过在水泥厂实际的煅烧来确定最终的结果，以实际情况而定，根据水泥厂的各种设备的性能好坏来制定更加适合的配比方案。

六 实训心得
通过这次实训课，我对我自己有了新的认识:我不怕麻烦,也不怕累,其实我很怕没事可做,和做一些我不喜欢的事。我对水泥配料工艺的方案设计过程更加清晰，对Word文档的处理也加强了一点，虽然只有短短几天，可感觉这几天过得很实在，心里很踏实，也许忙碌也是幸福吧！