先破碎,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,因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。再原料预均化 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。
先破碎,水泥生产过程中,大部分原料要进行破碎,如石灰石、黏土、铁矿石及版煤权等。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,因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。
一.原料部分
1.原料部分工艺流程
本厂所用原料为石灰石,页岩,砂岩,以及铁粉。石灰石经过重型板喂机和单段锤式破碎机破碎到粒度≤25mm的石灰石颗粒。然后通过皮带机和三通分别输送到两个储量分别为1484t的石灰石储存库。页岩和砂岩通过中型板喂机和冲击式粘土破碎机破碎到粒度为30mm的颗粒,然后通过皮带机和犁式卸料器分别下到储量分别为280t的页岩储存库和280t的砂岩储存库。粒径小于210mm的铁粉通过颚式破碎机破碎到粒度为10mm的颗粒,然后通过皮带机输送到储量为316t的铁粉储存库。
2.原料部分主要设备工作原理
单段锤式破碎机PCF1612是一种仰击型锤式破碎机,主要是锤头在上腔中对矿石进行强烈的打击,矿石对反击衬板的撞击和矿石之间的碰撞而使矿石破碎。主电动机通过联组窄V带带动装有大带轮的转子,矿石用给矿设备喂入破碎机的进料口,送入高速旋转的转子上,锤头以较高的线速度打击矿石,同时击碎或抛起料块,被抛起的料块撞击到反击衬板上或自相碰撞而再次破碎,然后被锤头带入破碎板和蓖子工作区继续受到打击和粉碎,直至小于蓖缝尺寸时从机腔下部排出。
冲击式粘土破碎机机由电动机经三角皮带传送动力,驱使转子做固定方向旋转,机壳一侧有二个起冲击作用的辊桶和一对碾碎齿辊。另一侧上安有反击板。湿粘性物料或冻土由进料口直接进入破碎腔,被急速旋转的转子上的板锤打击后,再受辊筒的还击而落下。湿冻物料在转子与辊筒之间的破碎腔内形成周而复始的往复运动,出现强烈的冲击现象而被破碎。适欲破碎湿粘土质原料,及中硬和中硬以下金属和非金属的各种矿物。
二.生料部分
1.生料部分工艺流程
在原料配料库内的四种原料按照设定的原料配比由7台定量给料机和皮带机输送到生料立磨里面,经过辊磨的烘干和粉磨作用,得到0.080mm方孔筛筛余≤14%和水分小于0.5%的生料粉。生料粉经过立磨自带选粉机和双旋分筒以及电收尘的收尘后,所收集到的生料粉成品通过链式输送机输送到生料均化库。生料磨还有排渣口排出的粗粉经过提升机入缓冲料仓,然后通过定量给料机按给定量给磨机喂入外循环料。
本系统采用三风机和两级收尘。工况分为两种状况,一为磨停窑开,一为窑磨同时运行。
当窑磨同时运行时,窑尾废气通过增湿塔和高温风机,一部分气体通过生料磨,对入磨水分小于10%的生料在进行粉磨的同时进行烘干,使得出磨的物料水分小于0.5%.,然后该部分气体携带着成品生料粉通过双旋分筒进行第一级选粉。经过选粉的含尘量小于40~50g/Nm3的含尘气体通过主排风机后,进入电收尘。同时,从高温风机出来的气体有一部分未通过生料磨,而是直接通过旁路风管进入电收尘。这两股气流在电收尘内汇合后在电收尘内进行二次收尘。然后将含尘量小于100mg/Nm3的气体排入大气。
当磨停窑开时,窑尾废气通过增湿塔和高温风机后直接进入电收尘,然后通过电收尘的收尘后将含尘量小于100mg/Nm3的气体排入大气。
由增湿塔,双旋风筒和电收尘收集下来的生料粉和窑灰经过提升机输送到生料库顶,然后通过库顶的斜槽和生料分配器分六个点进入生料均化库。然后通过搅拌库的搅拌后分区卸料到混合室内,再次进行均化后,经过两路充气卸料装置进入链运机后,由提升机输送到库顶,再次进入失重仓进行均化。然后通过调整皮带称的速度按照给定的量下料,然后通过链运机和提升机输给窑尾喂料。
2.生料部分主要设备工作原理
生料粉磨采用立磨,这种型式磨机把粉磨和烘干的优点集中于一体,因而具有很高的烘干和粉磨能力,磨机入口采用三道闸门锁风喂料装置。按比例配好的混合料从进料口落在立磨的磨盘中央,同时从高温风机来的300℃左右的窑尾废气从立磨进风口进入磨内,在离心力的作用下,物料向磨盘边缘移动,经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎,粉碎后的物料在磨盘边缘被风环处高速气流带起,大颗粒直接落到磨盘上重新粉磨,气流中的物料经过分离器时,在旋转转子的作用下,粗粉落到磨盘上重新粉磨,合格细粉随气流一起出磨。生料磨还有一部分粗粉通过风环处由于不能被气流带走,被刮板刮出,形成外循环物料。这部分最大循环量为40t。
三.烧成部分
1.烧成部分工艺流程
喂入预热器的生料粉,经过预热器的换热和分解炉的预分解后,由五级筒的下料管进入回转窑,然后在回转窑内经过高温烧成,然后经过窑口下落到篦冷机进行冷却后,将熟料冷却到环境温度+65℃后,通过拉链机输送到熟料库和黄料库。窑头通风量主要由通过喷煤管的一次风(包括输送煤粉和供煤粉燃烧用的空气),和二次风(由篦冷机直接入窑的高温空气,气体温度为950~1100℃)),三次风(由篦冷机直接通过三次风管到分解炉的高温空气,气体温度为800℃))构成。篦冷机冷却所需风量由7台高压和中压风机提供。冷却风除了供给二次风和三次风外,余风一部分给煤磨提供热量(气体温度为400℃),多余的废气经过多管旋风收尘器收尘后排入大气。
2.烧成部分主要设备工作原理
预热器的工作原理:生料从C2~C1旋风筒风管加入,与热气流混合后,随上升气流进入C1旋风筒,物料在C1旋风筒内预热分离后,经C1旋风筒下料管进入C3~C2旋风筒风管,然后随上升气流进入C2旋风筒,在C2旋风筒中再次被预热后,经C2旋风筒下料管进入C4~C3旋风筒风管,然后再随气流进入C3旋风筒,物料在C3旋风筒中再次被预热后,经C3旋风筒下料管进入C5~C4旋风筒风管,然后再次随气流进入C4旋风筒,物料在C4旋风筒中再次被预热、分解后经C4下料管进入分解炉和上升烟道内,进入上升烟道内的那部分物料,被上升烟道内的气流带入分解炉涡壳,与三次风混合后,在与直接进入分解炉内的那部分物料混合,两部分原料在分解炉内快速预热和分解后,经C5~分解炉风管进入C5旋风筒,由C5旋风筒分离后,经下料锥体进入回转窑中。
四.水泥制成部分
1.水泥制成部分工艺流程
粒径小于210mm石膏经过颚式破碎机破碎后破碎到粒度为25~30mm后,通过提升机输送到储存量为250t的石膏库。矿渣通过同一台提升机输送到储存量为110t的矿渣库。然后按照设定的配比,通过定量给料机分别将熟料,石膏和矿渣下到一条皮带上输送到水泥磨内。
经过水泥磨粉磨的物料经过卸料装置卸出水泥磨后,通过输送斜槽和提升机输送到O-SEPA选粉机内进行选粉。选出的合格细粉被气流带到收尘器内进行收集成品,将含尘量为1000g/Nm3净化到100mg/Nm3后排入大气。选粉机选出的粗粉通过输送斜槽和固体流量计后重新入磨进行粉磨。由收尘器收集下来的成品由链运机,提升机输送到水泥库顶,然后通过控制充气卸槽的五个电动闸板阀将水泥卸到四个水泥库。
水泥库的水泥经过库底的充气斜槽进行搅拌均化,同时由于环形区和减压仓的压差,粉料进入减压仓,然后在减压仓充气槽的充气搅拌的同时由充气斜料装置卸出水泥库。
1#和2#水泥库共用一条斜槽将水泥输送到水泥包装;3#和4#水泥库共用一条斜槽将水泥输送到水泥包装。这两条斜槽都能给两套包装系统进行供料。输送到水泥包装车间的水泥经过振动筛,中间仓和螺旋闸门进入固定式四嘴包装机。经过包装的水泥通过一条平皮带机输送到水泥成品库。
熟料库和1#和3#水泥库都设有散装装置。
2.水泥制成部分主要设备工作原理:
水泥磨磨机规格为φ3.8×13m,适用于与选粉机组成圈流粉磨系统。当入磨粒度≤20mm,出磨成品为3400±200cm2/g时,磨机生产能力60t/h,磨机装机功率2500KW。磨机主要由传动部分、回转部分、主轴承以及进出料装置组成。传动型式为中心传动。磨内第一仓为粗磨仓,装有较大直径钢球,由于衬板的作用,使研磨体达到一定高度适应一仓对物料的破粹和研磨作用。第二仓装有较小直径的钢球,主要起研磨作用。在粗磨仓内物料被破碎。经过研磨体破碎后的物料通过隔仓板进入细磨仓。在细磨仓物料被粉磨成细粉,达到工艺要求的粉状物料,再经过篦板的篦孔进入卸料仓,由卸料仓内的扬料板强制喂入出料螺旋筒。经出料螺旋筒和出料装置内的回转筛把物料送到输送设备。再由输送设备把粉状物料送入选粉机,经选粉机的选分,粗颗粒回磨再粉磨,成品水泥被送到水泥库。本磨机最大循环负荷为250%。
O-SEPA选粉机主要由机体、回转部分、传动部分、润滑系统等组成。O-Sepa
选粉机是负压操作,气流分别由一次风管和二次风管切向进入,三次风由下部灰斗的三个方向进入选粉机。一次风由磨内通风和环境风组成;二次风由提升机收尘风和环境风组成。
粉磨后的物料喂入选粉机的进料溜子,物料在旋转的撒料盘和固定的缓冲板的作用下,呈分散状态并被抛向导向叶片和转子之间,物料在此处旋转的气流中进行分选,分选主要是根据离心力和旋转气流的向心力的平衡达到有效的分级。二次风的送入增强了旋风的作用,以保持必要的平衡,粗颗粒向下到导向叶片处乃被进入的一、二次风进行分选。粗颗粒继续向下流动,当经灰斗时再受进入的三次风的再一次分选,使之进一步除去混在粗粉中的细粉,最后选下的粗粉经灰斗出料口排出。细粉由转子中心和空气一起排出,经收尘器收集作为成品。
固定式四嘴包装机安装在中间仓的下面,水泥经由进料装置的给料器喂入包装机的四个卸料室, 卸料室内有高速旋转的“十”形叶片, 水泥被叶片加速后,靠离心力和叶片的挤压力从卸料室切线方向的出料嘴喷出,通过包装机上的出料嘴灌入四周密封而仅在上角一小孔的水泥纸袋内.在灌袋的同时,定重架按杠杆原理进行称量,达到规定的质量后,包装架上产生位移发出一个机械讯号,使出料控制机械立刻产生动作,自动关闭出料闸板,停止灌袋,然后卸袋.因此,每一袋水泥的包装过程,需要经过插袋、开启闸板、卸袋三个动作.
五.煤粉制备部分
1.煤粉制备部分工艺流程
原煤经过皮带机输送到原煤预均化堆场,经过形成人字型料堆和侧面取料的方式进行均化后,通过皮带机和提升机进入原煤仓。通过调整圆盘喂料机的转速将原煤输送到煤磨进行粉磨到一定细度的煤粉。由窑头来的热风除对煤粉进行烘干外,还将一定细度的煤粉带入煤粉动态选粉机进行选粉,合格的细粉被气体从选粉机带走,进入防爆收尘器进行收集。粗粉通过回料溜管和链运机输送回磨进行再次粉磨。由袋收尘器收集下来的煤粉通过螺旋输送机和电动闸门进入窑头和窑尾煤粉仓。两个仓的煤粉分别通过各自环状天平称进入两台螺旋泵,再分别由两台不同风量的罗茨风机将螺旋泵的煤粉输送到窑头和窑尾。
2. 煤粉制备部分主要设备工作原理:
φ2.4×4.75m风扫式烘干球磨机是由进料管、主轴承、回转部分、出料管和传动装置(电动机、减速机)等主要部件所组成。喂料设备将原煤送入磨机进料装置的百叶窗式的溜子内,在物料下溜的同时,进风管进来热风,原煤借其倾斜向下滑动的功能,经过中空轴进入筒体内部.在筒体内装有一定数量的研磨体,由于筒体回转波形衬板将研磨体带到一定高度,再利用其降落时的冲击能和摩擦能将原煤进行破碎和研磨,在原煤被破碎和研磨的同时,由专设的通风机经过磨机的出料装置将已经研磨好的细粉连同已经用过的热风一起吸出磨机.细粉与热风的混合物经过专设的分离器将不合格的粗粉分出,并送回磨机重新研磨.合格的细粉与热风的混合物被输入旋风收尘器内,在此将细粉与热风分开。
MX50煤粉动态选粉机是煤磨闭路系统中专用的分级设备。主要由壳体、进出风管、导流叶片、转子、传动装置和防爆阀所组成。物料由进风管随气流进入选粉机,经灰斗与下壳体间的环形缝隙到达上壳体。气流通过沿切向布置的导向叶片时被改变方向,形成涡旋并进入转子,在气流向内的向心力和转子旋转向外的离心力的共同作用下,对物料进行分选。合格的物料(细粉)随气流进入转子内部,经由出风口排出,由下一级收尘设备将成品物料收集下来;不合格的物料(粗粉)则失去动能落入灰斗,通过回料管送回磨内再次循环。
生产工艺 硅酸盐水泥生产工艺流程可分为生料制备、熟料煅烧、水泥制成(粉磨)和包装等过程。
1.生料制备 包括从原料破碎开始至成分调配到合乎要求的生料过程。生料制备有干法和湿法两种方法。在干法制备过程中,石灰石等大块硬质原料,按传统工艺是先经过一次破碎至大小在100mm左右的块料,或再经第二次破碎至小于25mm的块料(近年来已发展一次即破碎至小于25mm的块料工艺)。粘土等含水原料则应经烘干再与石灰石、铁矿石等按比例送入磨机内,研磨成细的生料粉,输入搅拌库,在库中用压缩空气搅拌,并调整成分至合格的生料粉。湿法制备生料过程与干法的主要区别,在于粘土是先用水淘洗成泥浆,与石灰石和铁矿石共同研磨至含水分约为35%的生料浆。干法制备生料的主要优点是在煅烧水泥熟料时的热耗比湿法低,每千克熟料的热耗只需要3.6~4.6MJ,而湿法需要 5.2~6.3MJ。但湿法制备的生料成分较易均匀。一些先进干法生产水泥厂,近年来采用原料预均化和生料成分自动控制等措施,以保证生料粉成分的均匀。
生料的研磨在不同类型的磨机中进行,主要有球磨、管磨、立式磨和烘干与研磨同时进行的中间卸料磨等。为节约研磨过程的电能、提高磨机效率,生产中常采用闭路(圈流)式粉磨,即将出磨机物料先经过一个颗粒分级设备——选粉机,选出细颗粒部分作为产品,粗颗粒部分返回磨机内继续研磨。闭路系统粉磨比开路粉磨(不经过选粉机分级)的产量约可提高15%~25%,并减少了过粉碎现象。缺点是设备投资大、操作和管理较复杂。近年来,又采用一种新型的带选粉机的立式辊轮磨,将破碎、研磨、干燥和分级在同一个装置内完成。目前,最大的立式磨每小时产量可达400t。
2.熟料煅烧 已制备好的生料在不同型式的窑内煅烧成水泥熟料。一般生料粉或生料浆在回转窑内煅烧,中国大多数小型水泥厂均采用立窑煅烧,用立窑煅烧时生料粉中混入需要的煤粉,并加适量水混合制成直径为10~30mm的生料球。立窑煅烧的水泥熟料质量略差,但煅烧温度低,耗煤量较小。为了节约能耗、提高回转窑的生产能力,自70年代开始发展了窑尾带预热器和分解炉的窑外分解技术。
水泥生料在窑内受热过程中发生一系列物理和化学变化,如游离水的蒸发、粘土脱去结晶水、碳酸钙分解成氧化钙。后者与粘土中的氧化硅和氧化铝及铁矿石间发生固相反应生成化合物,它们的存在形式主要有四种,即硅酸三钙(3CaO·SiO2,简写C3S)、硅酸二钙(2CaO·SiO2,简写C2S),铝酸三钙(3CaO·AI2O3,简写C2A)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3,简写C4AF)。还有少量未化合的氧化钙和方镁石 (MgO)。有时还有硫酸盐、钛酸盐等,但数量更少。由于熟料中还含有其他氧化物,上述各化合物并不是以纯的状态存在,往往固溶有其他各种氧化物。故又将它们按照矿物相(即晶相)来命名,如硅酸三钙称阿利特,它在熟料中占50%以上;硅酸二钙称贝利特,约含有25%;铝酸三钙为铝酸盐;铁铝四钙称才利特。从反光显微镜下观察到的水泥熟料结构可见到六方晶体是阿利特,圆粒晶体是贝利特。晶体间的物质系由于物料在1450℃左右温度下有约30%熔融经冷却后形成,称中间相,其中亮的部分是才利特,又称白色中间相(即无定形的非晶相),暗色的是铝酸盐,又称黑色中间相。水泥熟料化学成分(%)有一定范围要求,氧化钙62~67,氧化硅20~24,氧化铝4~7,氧化铁3~5。
3.水泥制成和包装 从窑内出来的水泥熟料经冷却后加入适量石膏(控制水泥中SO3≤3.5%),在磨机内研细,制成硅酸盐水泥。水泥研磨的细度对水泥质量影响较大,提高细度,可提高水泥的强度,但相应的电耗也增大。细度一般控制在0.08mm方孔筛上的筛余量不大于10%,或者比表面积在3000cm2/g左右。水泥研磨过程中的粉尘较大,因此在设备进出口、输送过程及包装处均应安装收尘设备,如沉降室、旋风收尘器、袋收尘器等。一些先进的工厂中均装有电除尘器。在中国还利用含K2O高的粘土或钾长石代替粘土原料,在煅烧过程中使氧化物挥发至尘埃中,收集含K2O较高的粉尘,可以作钾肥使用。水泥粉常用纸袋包装,但近年来已大量改用散装船、散装车输送,提高了装运效率,降低了成本。
用途 广泛用于民用和工业用的建筑工程,例如油田和气田的固井、水利工程中的大体积坝体、军事抢修工程,还可用于作耐酸、耐火材料,坑道中喷射封顶以代替坑木。水泥还可以代替木材和钢材用于多种场合,如电线杆、铁路枕轨、输油和输汽管道、贮原油和贮气罐等。
水泥生产工艺流程:
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,因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。
(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。
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。
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。
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。
(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。
5、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。
6、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。
7、水泥包装
水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。
水泥生产工艺
生产方法
硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中具有代表性,是以石灰石和粘土为主要原料,经破碎、配料、磨细制成生料,然后喂入水泥窑中煅烧成熟料,再将熟料加适量石膏(有时还掺加混合材料或外加剂)磨细而成。
水泥生产随生料制备方法不同,可分为干法(包括半干法)与湿法(包括半湿法)两种。
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。
干法生产的主要优点是热耗低(如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140~3768焦/千克),缺点是生料成分不易均匀,车间扬尘大,电耗较高。湿法生产具有操作简单,生料成分容易控制,产品质量好,料浆输送方便,车间扬尘少等优点,缺点是热耗高(熟料热耗通常为5234~6490焦/千克)。
生产工序
水泥的生产,一般可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序。
(1) 生料磨制
分干法和湿法两种。干法一般采用闭路操作系统,即原料经磨机磨细后,进入选粉机分选,粗粉回流入磨再行粉磨的操作,并且多数采用物料在磨机内同时烘干并粉磨的工艺,所用设备有管磨、中卸磨及辊式磨等。湿法通常采用管磨、棒球磨等一次通过磨机不再回流的开路系统,但也有采用带分级机或弧形筛的闭路系统的。
(2) 煅烧
煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类,立窑适用于生产规模较小的工厂,大、中型厂宜采用回转窑。
①立窑:
窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料,人工卸料;机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的,它的产、质量及劳动生产率都比普通立窑高。近年来,国外大多数立窑已被回转窑所取代,但在当前中国水泥工业中,立窑仍占有重要地位。 根据建材技术政策要求,小型水泥厂应用机械化立窑,逐步取代普通立窑。
②回转窑:
窑筒体卧置(略带斜度,约为3%),并能作回转运动的称为回转窑。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆(含水量通常为35%左右)的湿法窑。
a.干法窑
干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬浮预热器窑和悬浮分解炉窑。70年代前后,发展了一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺——窑外分解技术。其特点是采用了预分解窑,它以悬浮预热器窑为基础,在预热器与窑之间增设了分解炉。在分解炉中加入占总燃料用量50~60%的燃料,使燃料燃烧过程与生料的预热和碳酸盐分解过程,从窑内传热效率较低的地带移到分解炉中进行,生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换,从而提高传热效率,使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80%以上,达到减轻窑的热负荷,延长窑衬使用寿命和窑的运转周期,在保持窑的发热能力的情况下,大幅度提高产量的目的。
b.湿法窑
用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑,湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆,所以各原料之间混合好,生料成分均匀,使烧成的熟料质量高,这是湿法生产的主要优点。
湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发机的湿法短窑,长窑使用广泛,短窑目前已很少采用。为了降低湿法长窑热耗,窑内装设有各种型式的热交换器,如链条、料浆过滤预热器、金属或陶瓷热交换器。
(3) 粉磨
水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺(即闭路操作系统)。为了防止生产中的粉尘飞扬,水泥厂均装有收尘设备。电收尘器、袋式收尘器和旋风收尘器等是水泥厂常用的收尘设备。
近年来,由于在原料预均化、生料粉的均化输送和收尘等方面采用了新技术和新设备,尤其是窑外分解技术的出现,一种干法生产新工艺随之产生。采用这种新工艺使干法生产的熟料质量不亚于湿法生产,电耗也有所降低,已成为各国水泥工业发展的趋势。
生产工艺流程举例
原料和燃料进厂后,由化验室采样分析检验,同时按质量进行搭配均化,存放于原料堆棚。 粘土、煤、硫铁矿粉由烘干机烘干水分至工艺指标值,通过提升机提升到相应原料贮库中。 石灰石、萤石、石膏经过两级破碎后,由提升机送入各自贮库。化验室根 据石灰石、粘土、无烟煤、萤石、硫铁矿粉的质量情况,计算工艺配方,通过生料微机配料系统进行全黑生料的配料,由生料磨机进行粉磨,每小时采样化验一次生料的氧化钙、三氧 化二铁和细度的百分含量,及时进行调整,使各项数据符合工艺配方要求。磨出的黑生料经过斗式提升机提入生料库,化验室依据出磨生料质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行生料的均化,经提升机提入两个生料均化库,生料经两个均化库进行搭配,将料提至成球盘料仓,由设在立窑面上的预加水成球控制装置进行料、水的配比,通过成球盘进行生料的成球。所成之球由立窑布料器将生料球布于窑内不同位置进行煅烧,烧出的熟料经卸料管、鳞板机送至熟料破碎机进行破碎,由化验室每小时采样一次进行熟料的化学、物理分析。根据熟料质量情况由提升机放入相应的熟料库,同时根据生产经营要求及建材市场情况,化验室将熟料、石膏、矿渣通过熟料微机配料系统进行水泥配比,由水泥磨机分别进行425号、525号普通硅酸盐水泥的粉磨,每小时采样一次进行分析检验。磨出的水泥经斗式提升机提入3个水泥库,化验室依据出磨水泥质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行水泥的均化。经提升机送入2个水泥均化库,再经两个水泥均化库搭配,由微机控制包装机进行水泥的包装,包装出来的袋装水泥存放于成品仓库,再经化验采样检验合格后签发水泥出厂通知单。
【作水泥的原料】
制造水泥的主要原料是石灰石(80%~90%,为质量分数,以下同)、粘土(10%~15%)和铁矿粉(1%~2%)。为了控制凝结速率),还要在熟料中加入3%以下的石膏。
【水泥生产工艺流程图解】
1、水泥原料的破碎及预均化
(1)破碎 水泥生产过程中,大部分原料要进行破碎,如石灰。
(2)原料预均化 使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
2、水泥生料制备
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%。
3、水泥生料均化
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。
4、水泥物料的预热分解
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。
(1)物料分散
(2)气固分离
(3)预分解
5、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。
6、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。
7、水泥包装
水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。
一、水泥:凡细磨物料,加适量水后,成塑性浆状,即能在空气硬化,又能在水中硬化的水硬性胶凝材料,并能把沙石等材料牢固地胶结在一起的叫水泥。一般来讲,水泥行业生产的是硅酸盐水泥,硅酸盐水泥是一种细致的、通常为灰色的粉末,它由钙 ( 来自石灰石 )、 硅酸盐、铝酸盐 ( 黏土 ) 以及铁酸盐组成。
从烧成窑分有立窑(包括机立),旋窑(回转窑) 生料进窑的形态有干法、湿法,如果生料为浆体,就是湿法。 一般用日产多少吨来论
(一)水泥按用途及性能分为:
1、通用水泥, 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指:GB175—1999、GB1344—1999和GB12958—1999规定的六大类水泥,即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
2、专用水泥,专门用途的水泥。如:G级油井水泥,道路硅酸盐水泥。
3、特性水泥,某种性能比较突出的水泥。如:快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。
(二)水泥按其主要水硬性物质名称分为:
(1)硅酸盐水泥,即国外通称的波特兰水泥;
(2)铝酸盐水泥;
(3) 硫铝酸盐水泥;
(4)铁铝酸盐水泥;
(5)氟铝酸盐水泥;
(6)以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。
(三)水泥按需要在水泥命名中标明的主要技术特性分为:
(1) 快硬性:分为快硬和特快硬两类;
(2) 水化热:分为中热和低热两类;
(3) 抗硫酸盐性:分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类;
(4) 膨胀性:分为膨胀和自应力两类;
(5) 耐高温性:铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。
(四)水泥命名的一般原则:
1、水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行,并力求简明准确,名称过长时,允许有简称。
2、通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。
3、专用水泥以其专门用途命名,并可冠以不同型号。
4、特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名,并可冠以不同型号或混合材料名称。
5、 以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组分的名称冠以活性材料的名称进行命名,也可再冠以特性名称,如石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等
6、稍微了解水泥生产工艺的人,提到水泥的生产都会说到“两磨一烧”,它们即是:生料制备(一磨)、熟料煅烧(一烧)、水泥粉磨(二磨)。在一个硅酸盐 水泥工厂中,水泥生产有以下几个主要阶段。
二、生料的准备
(一)石灰石是水泥生产的主要原材料,石灰石是水泥生产的主要原料,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。大多数工厂都位于石灰石采石场附近,以尽量降低运输成本。
1、通过爆破或者使用截装机来进行原料 ( 石灰石、页岩、 硅土和黄铁矿 ) 的提取。 · 原料被送至破碎机,在那里经过破碎或锤击变成碎块。
2、压碎的石灰石和其它原料通常覆盖储存,以防受外界环境的影响,同时也可最大程度地减小灰尘。
3、在大多数情况下,采石场和水泥厂会需要分离的或单独的电源设备。 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。
(二)原料破碎及预均化
(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,因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。
原燃材料由自卸汽车运输倒入卸车坑中,由板式喂料机喂入破碎机中破碎。破碎后的原燃材料由胶带输送机送至预均化堆场。
(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。
破碎后的原燃材料由堆料机进行预均化及分层堆料,然后由刮板取料机取料。取出的原燃材料由胶带输送机送至原料配料站等地。
(三)主要设备
1、石灰石板式喂料机 布置位置 位于石灰石破碎车间内 用 途 用于石灰石喂料
2、石灰石破碎机 用 途 用于破碎石灰石 布置位置 位于厂区石灰石破碎车间 破碎型式 单段锤式(PCF20.18)
3、石灰石混匀堆取料机
三、生料磨制
1、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。
在此阶段使用了立磨机和球磨机,前者利用滚筒外泄的压力 将通过的材料碾碎,后者则依靠钢球对材料进行研磨。
(一)老式球磨机生产流程:在原料配料库内的四种原料按照设定的原料配比由7 台定量给料机和皮带机输送到磨头,再经闸板进入辊压机喂料仓,物料经辊压机预粉碎后, 经打碎机由提升机送到选粉机,选出的粗粉进入磨机粉磨,出磨物料经提升机送入选粉机(旋风筒) , 选粉机(旋风筒)选出的合格产品,送入生料库中。
当辊压机出现故障时,可以通过闸板控制,直接将物料送入磨机粉磨, 磨好的原料由上部进入选粉机,被选粉机进行分选,粗粉由下部泄出, 合格的细粉被上升的气流带入旋风筒。 气料在旋风筒内进行分离,含尘废气由上部抽出去收尘器,成品由下部泄出,去生料仓。虽 然系统工作连续,但此时系统的生产效率会受到影响。
生料磨通有来自烧成系统的废热气,在粉磨物料的过程中,同时对物料进行烘干, 出磨含尘废气会和另一股来自窑尾的废热气进入选粉机,由选粉机排出的含尘废气被送入 布袋收尘器 ,经净化后排入大气。
(二)选粉机工作原理:
选粉机中间主体四周均布着四个旋风筒。磨好的原料由上部进入选粉机, 被选粉机进行 分选,粗粉由下部泄出,合格的细粉被上升的气流带入旋风筒。气料在旋风筒内进行分离, 含尘废气由上部抽出去收尘器,成品由下部泄出,去生料仓,为烧制做准备
(三)新式生料立磨工作原理:(自带选粉机)
1、生料粉磨采用立磨,这种型式磨机把粉磨和烘干的优点集中于一体,因而具有很高的烘干和粉磨能力,磨机入口采用三道闸门锁风喂料装置。
2、按比例配好的混合料从进料口落在立磨的磨盘中央,同时从窑尾高温风机来的300 ℃左右的窑尾废气从立磨进风口进入磨内,在离心力的作用下,物料向磨盘边缘移动,经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎,粉碎后的物料在磨盘边缘被风环处高速气流带起,大颗粒直接落到磨盘上重新粉磨,气流中的物料经过分离器时,在旋转转子的作用下,粗粉落到磨盘上重新粉磨,合格细粉随气流一起出磨。
3、合格的细粉被上升的气流带入旋风筒。气料在旋风筒内进行分离, 含尘废气由上部抽出去收尘器,成品由下部泄出, 去生料仓,为烧制做准备。生料磨还有一部分粗粉通过风环处由于不能被气流带走,被刮板刮出,形成外循环物料。这部分最大循环量为40t。
4、原料球磨机主要用于水泥厂成品及原料的粉磨,也适用于冶金、化工、电力等工矿企业粉磨各种矿石及其他可磨性物料。可用于开流粉磨,也适用于与选粉机组成的循环圈流粉磨。
5、原料球磨机具有对物料适应性强、能连续生产、破碎比大、易于调整粉磨产品的细度等特点。它既能干法生产也可以湿法生产,也可以粉磨与烘干同时进行作业。
6、与球磨机相比,立磨机具有以下特点;
7、粉磨效率高;烘干能力大;入磨物料料度大,大中型立磨可以省掉二级破碎;产品的化学成份稳定;颗料级配均齐,产品料度均齐,有利于煅烧;工艺流程简单;噪音低、扬尘少、操作环境清洁; 金属损耗小,利用率高; 使用经济。
(四)生料均化
1、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。
2、生产线设置一座连续式生料均化库储存和均化生料。库中的生料经过交替分区充气后由周边环形区卸至混合室,生料在混合室被充气搅拌均匀。均化后的生料粉通过计量后,经空气输送斜槽和斗式提升机,再通过分料阀、锁风阀分别喂入双系列预热器的两个进料口。
(五)生料均化原理: 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。
(六)主要设备
1、辊式磨
2、窑尾袋收尘器
3、窑尾袋收尘器排风机 用途 用于窑尾及原料磨系统废气处理 布置位置 位于窑尾袋收尘后 工作风温 正常: 80~150℃ 极限温度:200℃
4、窑尾高温风机 用途 用于抽引预热器废气 布置位置 位于预热器后面、增湿塔后面 工作风温 正常温度:320~350℃; 极限温度:450℃; 风机叶片需采用优质耐磨材料制成,保证转子叶片有较长的寿命。
5、原料磨循环风机 用途 用于原料磨系统通风 布置位置 位于原料磨组合式旋风筒后 工作风温 正常:90~100℃ 极限温度(短时):250℃ 风机叶片需采用优质耐磨材料制成,保证转子叶片有较长的寿命。
四、熟料烧制
1、 喂入预热器的生料粉,经过预热器的换热和分解炉的预分解后,由五级旋风筒的下料管进入回转窑,然后在回转窑内经过高温烧成,然后经过窑口下落到篦冷机进行冷却后,将熟料冷却到环境温度+65℃后,通过拉链机输送到熟料库和黄料库。
2、窑头通风量主要由通过喷煤管的一次风(包括输送煤粉和供煤粉燃烧用的空气),和入窑的二次风(由篦冷机直接入窑的高温空气,气体温度为950~1100℃)),分解炉的三次风(由篦冷机直接通过三次风管到分解炉的高温空气,气体温度为800℃))构成。
3、篦冷机冷却所需风量由7台高压和中压风机提供。冷却风除了供给二次风和三次风外,余风一部分给煤磨提供热量(气体温度为400℃),多余的废气经过多管旋风收尘器收尘后排入大气。
4、 约350度的窑尾废气从预热器顶部由高温风机抽出,在风机出口管道适合的地方进行分风,一部去煤磨烘干煤粉,一部分去生料磨烘干生料。其它气体进入增湿塔,在塔内喷水降温,粉尘初步沉淀后,气体排出,汇合生料磨排出的含尘气体进入布袋收尘器,经净化后排入大气。
(1)石灰石破碎及储存由自备汽车从矿山运来的石灰石经生产能力为500-600t/h的PCF2022单段锤式破碎机破碎后,进入φ80m的圆形预均化堆场中均化,圆形预均化堆场储量23100t,储期8.6d。(2)粘土、铁粉储存粘土、铁粉分别由汽车运进厂内的堆栅储存,粘土的储量是5600吨储期11.2d;铁粉的储量是1600吨,储期13.1d。储存在堆栅的粘土、铁粉由铲车送入斗式提升机,经斗式提升机分别送入2-φ5×10m的钢板库中储存,储量分别为200吨、250吨。(3)原煤的储存原煤进厂后堆放在一30×160m的堆栅中,储量5000吨,储存期16.8天。原煤经预破碎后,由皮带机、斗式提升机送到煤粉制备车间的原煤仓。(4)生料制备出预均化堆场的石灰石经皮带机送入一座φ8×20m配料库,粘土、铁粉通过共用提升机各自进入一座φ5×10m的钢板配料库。出配料库的三种原料经电子皮带秤计量,并由QCS系统进行控制。配制后的混合的混合料经由皮带输送机送入HRM3400立式磨内,在磨机入口处设有锁风阀。出磨生料经连续取样器取样,并经多元素分析仪分析,分析结果输入配料计算机与标准值进行比较,计算后发出修改指令,重新调整各物料的喂料量,使配料保持在精度±2%的范围内。含综合水分约3.5%左右的物料由锁风喂料机喂入磨内,同时从磨机底部抽入热风。经磨辊碾磨过的物料在风环处被高速气流带起,经分离器分离后,粗物料落回磨内继续被碾压,细粉随气流出磨,经收尘器收下即为成品。从窟尾预热器引来的320℃左右的高温废气,分成二路:一路经多管冷却器、混合室至窑尾袋收尘器;一路进出料磨作为烘干介质,出生料磨的废气由磨房主排风机引入混合室与从高温风机过来的废气混合后进入窑尾收尘器,净化后排入大气。收尘器收下的物料汇同生料粉一起进入φ15×36m均化库,储量4400吨,储存期1.4天。(5)生料均化来自生料磨的生料,由提升机升至φ15×36m均化库顶。库顶设有物料分配器,辐射型输送斜槽将生料均匀地卸入库内。均化库中设有一中心室,位于库底六个出料口进入中心室,且每次不少于二个出料口出料,中心室部底部充气,使混合后的生料又获一次混合,并通过空气斜槽送入失重喂料系统,再经过生料计量系统计量后,由窑尾提升机和锁风装置,喂入预热器2#筒上升管道。(6)烧成系统来自窑尾提升机的生料经双道电动锁风阀后喂入预分解系统的2#旋风筒上升管道,依次经1#—5#旋风筒、分解炉换热、升温及分解等过程使生料入窑表观分解率达到90%以上。经预热分解的物料进入φ4.0×60m回转窑煅烧。出1#旋风筒的废气(~3200C),大部分进入生料立式磨系统作为烘干介质,另一部分经多管冷却器冷却后进入袋收尘器前汇风室与出生料磨废气汇合后进袋收尘器净化排放。出窑熟料落入控制流篦冷机冷却,熟料通过篦板的往复运动进入冷却机尾部破碎机,经破碎同拉链输送机来的物料一起由链斗输送机送入φ50m的熟料储存库,储存库储量25000吨,储期12.5d。篦冷机冷却熟料后的热空气部分作为二次风入窑和作为三次风送入分解炉,部分供煤磨烘干原煤用,多余的废气经窑头袋收尘器净化处理后排放大气。在回转窑生产工艺中,生料从窑尾进料,进窑的生料在回转窑不停旋转的运动状态下,随着窑体的旋转不断地翻转滚动。由于窑尾高于窑头,生料同时也不停地向窑头移动,最后从窑头出料。生料在窑内的温度也逐渐升高,发生了复杂的物理化学变化。由于窑的转动,窑内在各个断面上的温度基本是一致的,所以在回转窑内,可以按物料的温度和物理化学变化划分为干燥预热带、碳酸盐分解带、放热反应带、烧成带和冷却带。燃料除供给热量外几乎与熟料煅烧反应无关。①生料的烘干与脱水:硅酸盐水泥主要原料是石灰石和粘土,而粘土等的主要矿物是各种水化硅酸铝,通常为高岭土(AI2O3·SiO2·2H2O)或蒙脱石(AI2O3·4SiO2·9H2O)。高岭土加热时,在300℃以下主要失去机械结合水;到450~600℃时,高岭土脱去结晶水而成偏高岭土(AI2O3·2SiO2),并且进一步分解为无定型的新生态2SiO2 和AI2O3。450~600℃AI2O3·SiO2·2H2O AI2O3·2SiO2 +2H2O↑AI2O3·2SiO2 AI2O3+2SiO2②碳酸盐分解:当温度升高到600℃以上时,生料中的碳酸盐开始分解。碳酸镁在750℃左右分解激烈而迅速;碳酸钙的分解温度到900℃以上才会有迅速的分解反应,直到1000℃左右碳酸盐分解结束。750℃ MgCO3 MgO+CO2 ↑910℃ CaCO3 CaO3+CO2↑碳酸盐分解经分解反应后,进入放热反应,烧成熟料的温度也逐渐降至320℃左右,从窑头出料。③固相反应:由于粘土脱水、碳酸盐分解等反应,生料中出现了单独存在性质活泼的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等氧化物。氧化物之间开始了化合反应。随着温度的升高,CaO的量也增加,这些氧化物相互间的化学反应速度也逐渐加快。这个阶段的化学反应发生在固体微粒间相互接触的表面,而且是依靠细微晶体表面的离子振动,相互交换而实现的。当温度增高,离子振动的振幅增大时,就很容易脱离晶体,于是反应也随之加快。这种依靠固体表面间相互进行的反应称为固相反应。固相反应比较复杂,属于多级反应,可用下列反应式表示逐个阶段的反应过程:800~900℃: CaO+ Fe2O3 CaO·Fe2O3CaO+ Al2O3 CaO·Al2O3900~1000℃:3(CaO·Al2O3)+2 CaO 5 CaO·3Al2O32 CaO+ SiO2 2 CaO·SiO2CaO·Fe2O3+CaO 2CaO·Fe2O3(其中生成2 CaO·SiO2的反应大约到1200℃时结束)。1000~1200℃:5CaO·Al2O3+4CaO 3(3CaO·Al2O3)5CaO·3Al2O3+3(2CaO·Fe2O3)+CaO 3(4CaO·Al2O3·Fe2O3)④熟料的烧成当温度升高到1300℃左右时,C3A与C4AF熔融,物料中出现了液相。CaO、2 CaO·SiO2(即C2S)溶于液相重,有利于分子扩散,进一步化合成3 CaO·SiO2(即C3S):2 CaO·SiO2+CaO 3 CaO·SiO2这一反应通常称为石灰吸收过程。因为是在液相中通过分子扩散进行的,所以液相的数量和粘度对于C2S吸收CaO生成C3S的过程就有很大的影响,这就是为什么我们总是希望在硅酸盐水利熟料中有适量的C3A、C4AF熔媒矿物存在的原因。为了使这一反应进行得快而且尽可能完全,在实际生产中物料的温度控制到高于1300℃,一般在1350~1450℃的温度范围内,这一温度范围就是所谓的“烧成温度。”从生料在回转窑中的物料化学反应变化过程中,回转窑尾气中含有 SiO2等矿物原料的粉尘和煤在燃烧中的SO2、NOx等的烟尘以及矿物中的水分等等大气污染物。(7)煤粉制备及输送进厂的原煤堆存在30m×160m的堆棚,堆棚的储存量为5000吨,储期16.8d,原煤经预均化堆栅,通过送煤皮带输送机、提升机送入原煤仓,出原煤仓的煤经调速带秤、锁风阀喂入无烟煤细磨机进行烘干和粉磨。出煤磨的煤粉随气流进入旋风分离器,FCM高浓度、高负压防爆型袋收尘器进行收集,收集后的成品由绞刀送入两个煤粉失重仓,净化后的气体通过排风机排入大气。在两个煤粉仓下各设置一套煤粉计量及输送系统,此系统由环状天平型流量计量机、罗茨风机等组成。40%的煤粉送入窑头,60%的煤粉送入分解炉,烘干用热源来自篦冷机。(8)熟料储存出篦冷机的熟料连同篦冷机收尘器收下的粉尘一起由链斗输送机送至φ50m熟料库中储存,储量25000吨,储存期12.5天。(9)水泥粉磨水泥粉磨设有两套挤压粉磨系统。熟料、混合材和石膏由输送系统分别入5座φ8×20m配料库,并通过库下的两套计量系统计量配料。按比例配制的混合料送入各系统的辊压机称重仓内。混合料经称重仓喂入HFCG120辊压机内挤压,挤压后的物料入料饼提升机提升入打散分级机,打散分级后的细物料送入水泥磨磨头入磨粉磨,粗物料再入称重仓内循环挤压。出φ3.2×13m开路筛分水泥磨的成品由磨尾提升机提入水泥库系统。辊压系统扬尘点设置了高效除尘设备,保证可达标排放废气。水泥粉磨系统的废气经水泥磨系统的收尘器处理后排放。该粉磨系统技术先进,设备可靠,相对于闭路粉磨系统工艺简单,操作控制方便,系统电耗低,水泥颗粒级配合理,产品质量稳定,投资回收期短。在水泥的粉磨中必须加入石膏、炉渣、矿渣等混合材料。石膏的作用是控制水泥的凝固时间,因为熟料中铝酸三钙矿物是使水泥很快凝固的成分,如果在水泥中加入石膏,加水后铝酸三钙与之生成一种难于溶于水的水化硫铝酸钙新物质,于是那种促凝的物质就不会生成,或者生成很少,这样水泥就不会很快凝结了。石膏加多加少都不好,对于硅酸盐水泥,一般控制在水泥重量的2.5~5%。在水泥中加入炉渣、矿渣等混合材料的作用是改善随你的某些性能。提高水泥抗腐蚀的能力。由于普通的硅酸盐水泥和水起化学变化时,将生成氢氧化钙[Ca(OH)2]的物质。当水泥建筑物长期与水接触,已硬化了的水泥石中的氢氧化钙就溶解到水中,或者和水里的一些化学物质如碳酸盐、镁盐、氯化物等发生作用。导致水泥石中出现许多小溶洞,或者是在硬化的水泥石生成体积膨胀的新物质把建筑物胀裂,或者形成了一些质地疏松的东西,最后使得建筑物毁坏。这种现象称为水泥的腐蚀。加入炉渣、矿渣等混合材料,可以使水泥和水作用的同时,能与氢氧化钙在水泥还没有硬化之前就生成一些有益的新物质,这些新物质不仅不会破坏水泥石的结构,反而会提高水泥的抗腐蚀能力。另外,熟料中的游离氧化钙是影响水泥安全性的重要因素之一。在煅烧熟料时,由于受到生产条件的限制,熟料中或多或少地总存在一些残留地氧化钙。这种游离氧化钙因经过高温煅烧,结构比较致密,性质不够活泼,在常温下与水反应的速度慢。已经硬化的水泥石中如果游离氧化钙还在缓慢地与水作用生成氢氧化钙,同时伴随着体积膨胀,就会使硬化了地水泥石体积变化不均匀,发生扭曲或裂纹,严重时还会崩裂。熟料的游离氧化钙过多,水泥的安全性就不好,并且抗拉强度低。在水泥中加入地活性混合材料,在水化时与氧化钙作用,生成有用的水化物,因而改善了水泥安全性,提高了抗拉性。石膏、矿渣、炉渣等混合材料均与熟料一起,经电子称计量后送到水泥磨磨制成最终的水泥产品。(10)水泥储存、散装与包装水泥储存库是6座φ15×36m圆库,总储量为42000吨,可满足16.8 天的生产需要。库侧设6套SZ92A-2(F)水泥散装机,能力为6×100t/h。包装机拟增设BHYW-8八嘴回转式包装机一台,包括包装机、振动筛、清包机、破包处理机以及校正秤等,包装能力为120t/h。由水泥库底卸出的水泥经拉链输送机、斗式提升机,通过振动筛清除杂物后进入包装机包装。包装好的水泥经清包、校正重量后由皮带输送机送至原有成品库或装车,成品库面积为4000m2,可存装水泥5600吨,储存期2.2天。包装系统设置一台袋式收尘器负责系统排放点的除尘,排放浓度低于50mg/Nm3