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水泥生产工艺流程详解
2020-11-28

水泥生产工艺流程详解

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水泥:凡细磨成粉末状,加入适量水后成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。1.分类:(1)按组成可分为以下两种:①常用水泥/硅酸盐水泥(以硅酸盐水泥熟料)如:硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等②特种水泥(以非硅酸盐类水泥熟料为主要组分)如:高铝水泥、硫铝酸盐水泥等(2)按化学成分分:①硅酸盐系水泥,其中包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等六大常用水泥,以及快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥等;② 铝酸盐系水泥,如铝酸盐自应力水泥、铝酸盐水泥等;③ 硫铝酸盐系水泥,如快硬硫铝酸盐水泥、Ⅰ型低碱硫铝酸盐水泥等;④ 氟铝酸盐水泥;⑤ 铁铝酸盐水泥;⑥ 少熟料或无熟料水泥。(3)按水泥的特性与用途划分,可分为:① 通用水泥,是指大量用于一般土木工程的水泥,如上述“六大”水泥;② 专用水泥,是指专门用途的水泥,如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥等;③ 特性水泥,是指某种性能比较突出的水泥,如快硬水泥、白色水泥、膨胀水泥、低热及中热水泥等。
2.相关概念(1)生料:由石灰质原料、黏土质原料及少量校正原料按比例配合,粉磨到一定细度的物料,称为水泥生料。(2)熟料:以适当成分的生料烧至部分熔融,所得以硅酸钙为主要成分的产物。(3)校正原料:当石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校正原料。 原料准备:⑴ 石灰石质原料(主要成份为碳酸钙,提供氧化钙),如石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等。⑵ 粘土质原料(提供氧化硅和氧化铝及部分氧化铁),如黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等⑶ 少量校正原料(铁质校正原料和硅质校正原料,提供氧化铁和氧化硅),铁质校正原料如低品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废渣硫酸渣(硫铁矿渣)等;硅质校正原料如砂岩、河砂、粉砂岩等。生产硅酸盐系水泥的原料主要是石灰石和粘土质原料两类。石灰质原料主要提供CaO,常采用石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等。粘土质原料主要提供SiO2、Al2O3及Fe2O3,常采用粘土、粘土质页岩、黄土等。有时两种原料化学成分不能满足要求,还需加入少量校正原料来调整,常采用黄铁矿渣等。另外,还要加入石膏来调节水泥的凝结时间。现在水泥生产中还经常加入一些活性掺合料,如粉煤灰、矿渣等。3.水泥立窑和回转窑(1)立窑的煅烧方式是采用一种静置的立式煅烧设备,其生料煅烧过程与回转窑不完全相同,而且其资源浪费大、环境污染严重。立窑中的物料是成球后入窑的,在煅烧过程中物料的变化特点是料球的外部已烧结反应完毕,内层可能还在进行固相反应,而核心部分可能还在进行碳酸钙分解。(2)回转窑的煅烧方式是采用一种旋转式的横式煅烧设备,物料是先经预热器和窑外分解,与回转窑喷出的火焰成相向运动,因而其煅烧较立窑而更完全、更彻底。回转窑内的物料能上下自由翻滚,水泥产量和质量大幅提高,能耗和生产成本大大降低。由于立窑内的物料是依靠重力使料层整体下移,因而立窑烧成的水泥熟料则具有较多的孔隙和较大的不均匀性,回转窑熟料均匀性和质量均高于立窑水泥。
4.生产工艺:硅酸盐水泥生产的大体步骤是:先把几种原材料按适当的比例配合好后在磨机中磨成生料;然后将制得的生料入窑进行煅烧;再把烧好的熟料配以适当的石膏(和混合材料)在磨机中磨成细粉,即得水泥。硅酸盐系水泥的生产概括起来就是“两磨一烧”。生料制备:石灰质原料,粘土质原料与少量校正原料经破碎后,按一定比例配合、磨细,并配合为成分合适,质量均匀的生料熟料煅烧:生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料水泥粉磨:熟料加适量石膏,有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥生产方法①干法生产 将原料同时烘干并粉磨,或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球,送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法,称之为半干法,仍属干法生产之一种。②湿法生产 将原料加水粉磨成生料浆后,喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后,制成生料块入窑煅烧成熟料的方法,称为半湿法,仍属湿法生产之一种。 干法和湿法生产特点①干法生产特点:干法是将生料粉直接送入窑内煅烧,入窑生料的含水率一般仅1%~2%,省去了烘干生料所需的大量热量。不仅可以制备出质量均匀的生料而且逐步向大型方向发展。现在将悬浮预热和预分解窑统称为新型干法窑,它们成为干法生产今后发展的方向。②湿法生产特点:将生料制成含水32%一36%的料浆,在回转窑内将生料浆烘干并烧成熟料。湿法制备料浆,粉磨能耗较低,约低30%,料浆容易混匀,生料成分稳定,有利于烧出高质量的熟料。但球磨机易磨件的钢材消耗大,熟料出窑温度较低,不宜烧高硅酸率和高铝氧率的熟料。
 
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