原料预均化技术毕业论文

一、 水泥生产原燃料及配料生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰原料和粘土质原料，有时还要根据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的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主要成分的石灰石、泥灰岩、白垩和贝壳等。石灰石是水泥生产的主要原料，每生产一吨熟料大约需要吨石灰石，生料中80%以上是石灰石。2、 黏土质原料黏土质原料主要提供水泥熟料中的 、 、及少量的 。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。此外，还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。黏土质为细分散的沉积岩，由不同矿物组成，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分不能满足配料方案要求时（有的 含量不足，有的 和 含量不足）必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料（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、 硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物主要由硅酸三钙（ ）、硅酸二钙（ ）、铝酸三钙（ ）和铁铝酸四钙（ ）组成。三、 工艺流程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的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。 破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。 （2）原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。 原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。 意义：（1）均化原料成分，减少质量波动，以利于生产质量更高的熟料，并稳定烧成系统的生产。 （2）扩大矿山资源的利用，提高开采效率，最大限度扩大矿山的覆盖物和夹层，在矿山开采的过程中不出或少出废石。 （3）可以放宽矿山开采的质量和控要求，降低矿山的开采成本。 （4）对黏湿物料适应性强。 （5）为工厂提供长期稳定的原料，也可以在堆场内对不同组分的原料进行配料，使其成为预配料堆场，为稳定生产和提高设备运转率创造条件。 （6）自动化程度高。2、生料制备 水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、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的动力约占全厂动力的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%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。 工作原理： 电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，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，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环的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，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。均化原理：采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。4、预热分解 把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，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的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。 工作原理： 预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。（1）物料分散换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，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，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。（3）预分解预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。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，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，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，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。4、水泥熟料的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的烧成。在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的 、 、 等矿物。随着物料温度升高近 时， 、 、 等矿物会变成液相，溶解于液相中的 和 进行反应生成大量 （熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。5、水泥粉磨水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，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式。硅酸盐水泥生产的原料1.硅酸盐水泥的主要成分硅酸三钙（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.硅酸盐水泥生产的主要原料(1) 石灰质原料：以碳酸钙为主要成分的原料，是水泥熟料中CaO的主要来源。如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。一吨熟料约需～吨石灰质干原料，在生料中约占80%左右。石灰质原料的质量要求品位 CaO（%） MgO（%） R2O（%） SO3（%） 燧石或石英（%）一级品 ＞48 ＜ ＜ ＜ ＜二级品 45～48 ＜ ＜ ＜ ＜(2)粘土质原料： 含碱和碱土的铝硅酸盐，主要成分为SiO2，其次为AI2O3，少量Fe2O3，是水泥熟料中SiO2、AI2O3、Fe2O3的主要来源。粘土质原料主要有黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。一吨熟料约需～吨粘土质原料，在生料中约占11～17%。粘土质原料的质量要求品位 硅酸率 铁率 MgO（%） R2O（%） SO3（%） 塑性指数一级品 ～ ～ ＜ ＜ ＜ ＞12二级品 ～或～ 不限 ＜ ＜ ＜ ＞12一般情况下SiO2含量60～67%，AI2O3含量14～18%。(3)主要原料中的有害成分① MgO：影响水泥的安定性。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＜，原料中要求R2O＜4%。③ P2O5：水泥熟料中含少量的P2O5对水泥的水化和硬化有益。当水泥熟料中P2O5含量在时，效果最好，但超过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的TiO2，对水泥的硬化过程有强化作用。当TiO2含量达～，强化作用最显著，超过3%时，水泥强度就要降低。如果含量继续增加，水泥就会溃裂。因此在石灰石原料中应控制TiO2＜。3. 硅酸盐水泥生产的辅助原料(1)校正原料① 铁质校正原料：补充生料中Fe2O3的不足，主要为硫铁矿渣和铅矿渣等。② 硅质校正原料：补充生料中SiO2的不足，主要有硅藻土等。③ 铝质校正原料：补充生料中AI2O3的不足，主要有铝钒土、煤矸石、铁钒土等。校正原料的质量要求硅质原料 硅 率 SiO2（%） R2O（%）＞ 70～90 ＜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.工业废渣的利用① 赤泥：烧结法生产氧化铝排出的赤色废渣，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。可替代部分石灰石生产水泥。③ 煤矸石：以SiO2、AI2O3为主。可替代粘土生产水泥。④ 粉煤灰：以SiO2、AI2O3为主。可替代粘土配制生料，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。

水泥预均化是指为保证人窑生料具有质量均匀、适当的化学组成,除应严格控制原、燃料的化学成分,进行精确的配料外,通常出磨生料均应在生料库内进行调配并搅拌均化。当干法生产的原料较复杂时,原料在人磨前也可以在预均化堆场内预先进行均化。

原料预均化,当干法水泥厂石灰石矿山成分波动较大，地质构造复杂时，通常考虑设置预均化堆场。粘土质原料和铁质原料通常成分比较均匀，一般不需要进行预均化。生料成分是否均匀,不仅影响熟料质量，而且影响窑的产量、热耗、运转率及耐火材料的消耗。由于矿山开采的层位及开采地段的不同，会存在原料成分波动。此外为了充分利用矿山资源，常采用高低品位的原料搭配使用。因此必须对原料及生料采取有效的均化措施，满足生料成分均匀的要求。以煤为燃料的工厂，由于煤的水分、灰分的波动，对密的热工制度的稳定和产量、质量有一定影响。对于煤质波动大的水泥厂，煤的预均化也是必要的。

水泥生产需要大量的原材料，为了保证生产过程的连续性，要求原料有一定的储存量，这些原料进厂后，先在堆场储存，然后在取出进入配料系统。简单的储、取过程，只发挥了储库和堆场的一个功能，就是储存功能。均化技术就是在原料的存、取过程中运用科学的堆取料技术，实现原料的均化，使原料堆场同时具备存储于均化的双重功能。原料预均化的基木原理可以简单形象地描述为“平铺直取”，就是在原料堆放时，由堆料机连续地把进来的物料，按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠、厚薄一致的料层，而在取料时，则通过选择与堆料方式相适应的取料机和取料方式，在垂直于料的方向上，同时切取所有料层，这样在取料的同时完成了物料的混合均化，起到了预均化的作用。

原料预均化的技术经济意义：

a.有利于稳定水泥窑入窑生料成分稳定

b.有利于扩大资源利用范围

c.有利于利用矿山夹层废石，扩大矿山使用年限

d.满足矿山储存及均化双重要求，节约建设投资

生料均化的意义在于：提高熟料的质量，稳定窑的热工制度、提高窑的运转率和产量、降低能耗。 生料均化在生料制备过程中有着重要的地位，水泥工业生料制备过程，包括矿山开采、原料预均化、生料粉磨、生料均化四个环节。在新型干法水泥生产的生料制备过程均化链中，生料均化占有最重要的地位。 生料均化基本原理主要是采用空气搅拌及中立作用下产生的“漏斗效应”，使生料粉向下降落时尽量多层料面予以混合。同时，下部同的流化空气的作用下，使沿库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生径向倾斜，进行径向混合均化。

圆形预均化堆场的原料是由皮带机送到堆场中心,由可以围绕中心作360°回转的悬臂式皮带堆料机旋转堆料,形成截面为重叠的人字形料层的环型料堆。取料则采用桥式刮板取料机,其桥架的一端固定在堆场中心的立柱上,另一端则支撑在料堆外围的圆形轨道上。整个桥架以立柱为圆心,按垂直于料堆回转方向的截面进行端面取料,刮板将物料送到堆场底部中心卸料斗,由地沟皮带机运出。双阳、云浮、琉璃河等水泥厂相继采用了圆形预均化堆场。可以看出,预均化堆场在我国大、中型水泥厂原料预均化方面发挥着重要的作用,我国700t/d熟料以上规模水泥生产线不少厂家采用的是预均化堆场进行原料预均化的。但预均化堆场投资大、机械设备复杂,自动化水平要求高,不论从财力,还是技术方面,都不是一般中、小水泥厂所能承受得了的。

预均化堆场在预均化过程中,采用堆料机连续地把进料按一定的方式在堆场上多层堆铺,形成上下重叠的人字形料层的具有一定长宽比的料堆;而取料机则按垂直于料堆的纵向,实行对成分各异的料层的同时切取,完成“平铺直取”,实现各层物料的混合,从而达到均化目的。预均化堆场的布置方式有矩形和圆形两种。矩形堆场一般都有两个料堆,一个堆料,一个取料,相互交替。每个料堆的储量通常可供工厂使用5～7d。两个料堆是平行还是呈直线布置,应根据工厂地形条件和总体布置的要求决定,水泥厂多采用直线型布置,以降低投资。如冀东、宁国、柳州等水泥厂采用的就是矩形堆场,其中宁国、柳州水泥厂实现了石灰石、粘土的预配料。