水泥生产基本知识培训

莫氏标准1.8～3.0，比重为2.6～2.8。用小刀可容易地刻 出白色痕迹，具有贝壳状断口。 • 泥灰岩是介于石灰岩和粘土之间的岩石，它主要由石灰质 和粘土质物质组成的均匀混合物，在地质上泥灰岩是由碳
酸钙和粘土物质同时沉积所形成的沉积岩。
石灰质原料
• 白垩是由海洋生物（如贝壳、孔虫等）外壳堆积而成 的沉积岩，其中主要组成是细粒灰泥岩，有的含有少 量生物残骸，一般矿量不大；它的颜色有白、浅黄、 浅绿等色；结构疏松，用手指即可将其捏碎，有的呈 土状，易于粉磨；其CaCO3含量可达90%。
硅铝质原料
• 红壤和黄壤土中含有的粘土矿物主要是高岭石，其次是伊
利石、三水铝矿等；含有的非粘土矿物主要是石英、长石
和赤铁矿等。它们的碱含量较少，硅酸率SM=2.5～3.3， 铝氧率AM=2～3。 • 红土中含有的粘土矿物主要是伊利石和高岭石，其次还含 有一些长石、石英、方解石、白云母等非粘土矿物。它的
硅铝质原料
• 黄土和粘土都是由花岗岩、玄武岩等风化分解后，再经迁 移沉积而成，区别只是风化程度不同而已。黄土主要分布 在华北、西北地区。黄土中的原生矿物主要是石英，其次 是长石、白云母、方解石和石膏；含有的粘土矿物主要是 伊利石，其次是蒙脱石和拜来石；碱主要由白云母、长石 带入；主要化学成分是SiO2、Al2O3。黄土含细砂较多， 硅酸率偏高，一般SM=3.5～4.0，AM=2.5～2.8。我国北 方地区由于季节性和常年干旱的特点，其风化淋溶作用较 浅，含碱量较高，一般K2O+ Na2O=3.5～4.0%，有的更 高。黄土粘粒含量大多在20～40%之间。
•
• • • • •
褐煤/褐煤
亚烟煤 高挥发分烟煤 中挥发分烟煤 低挥发分烟煤 半无烟煤
•
无烟煤
9-4%
> 91 %
BC = 烟煤
烧成燃料——煤
• 煤的分类 • 煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。 云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种 类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相 同。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量， 人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准 煤，并以此标准折算耗煤量。
硅铝质原料
• 页岩是粘土受地壳压力胶结而成的粘土岩石，层理明
显，颜色不定，一般为灰色、褐色、黑色或绿色；化
学成分与粘土相似；它的主导矿物是石英、长石、云 母、方解石以及其它岩石碎屑。泥质页岩硅酸率低， 细粒砂质页岩和砂岩与页岩互层的矿床硅酸率较高。
校正原料
• 当钙质原料与硅铝质原料配合不能得到符合要求
气态的二氧化硫与挥发的碱金属及氧结合 生成低挥 发性的碱金属硫化物
碱金属硫化物在生料颗粒表面凝结：随熟料排出
原料的辅助成分 —— 硫
二氧化硫含量不足：形成高挥发性碱金属碳酸盐或 碱金属氯化物 循环过程
过量的二氧化硫：与碳酸钙在预热器中反应 以硫 酸钙的形式返回窑内 增加二氧化硫的循环 部分以未分解的硫酸钙形式出现于熟料中 “石 灰的浪费”
的生料成分时，要根据所缺少的组分，加入相应
的校正原料。
校正原料
• 硅质校正料主要有石英岩、砂岩、粉砂岩、河砂、砂 质灰岩等。一般要求硅质校正料的SiO2含量为70～ 90%，或SM≥4；找矿的主要方向是风化程度较高、 结构疏松的硅质粉砂岩、砂岩、河砂等，然而经常遇 到的却是硅石、石英砂岩、石英岩状砂岩等硬度较高 的物料 • 铝质校正料主要有铝矾土、粉煤灰、陶土等含铝较高、 含铁较少的硅铝质原料。 • 铁质校正料主要有铁矿石（粉）、硫酸渣、铜矿渣等。
通过增加生料中三氧化硫的含量以及排出气体中二氧化硫的 含量，
达到降低生料中碱金属的挥发量以及碱金属循环量的目的
通过提高烧成带的温度和延长在烧成带的停留时间，增加碱 金属的 挥发量
原料的辅助成分 —— 内部循环
预热器
窑尾
窑头 生料粉 气态杂质 挥发 凝结
固态杂质
原料的辅助成分 —— 硫
在几乎所有的水泥原料中出现，主要是以氧化物的形式 存在（黄铁矿和白铁矿， FeS2) 燃料是硫的另一个来源 通过燃烧和挥发在烧成带形成气态的二氧化硫
原料的辅助成分 —— 氧化镁
在石灰石中主要以白云石(CaCO3 MgCO3)出现
氧化镁与主要的熟料相进行结合，结合量达重量的2％
在熟料中形成的游离氧化镁（方镁石）超过重量的2％
氧化镁的膨胀产生膨胀裂纹 MgO + H2O Mg(OH)2
原材料的辅助成分 —— 碱金属
主要出现在原料的粘土和泥灰岩（长石，云母和伊利 石）中
• 石灰石的种类、成因类型对水泥制造工艺过程的矿石 采掘、破碎、粉磨、煅烧等阶段有直接影响；诸如石 灰石矿物形态、结晶度、颗粒尺寸、胶结介质、密实 程度、杂质存在类型和矿物形态对生料粉磨物理加工、 化学反应活性和烧结性能都有重大影响。
石灰质原料
综合利用工业Βιβλιοθήκη Baidu渣，已经成为水泥工业的一项重大任
务。电石渣、糖滤泥、碱渣等都可作为石灰质原料使用。 电石渣是化工厂乙炔发生车间水解电石排出的含水约
在熟料中， CaO， SiO2， Al2O3 和 Fe2O3 的含量比在 生料中的要高！
内容
石灰质原料 硅铝质原料 校正原料
石灰质原料
石灰质原料是生产水泥的主要原料，它主要提
供CaO；生产1t熟料约需1.5吨生料，其中约1.1t
为石灰质原料。石灰质原料分为天然的和工业废
渣两大类。目前使用最多的还是自然界赋存量较
烧成燃料——煤
• （1）褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏
松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时 上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量较低（因 产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需 经常加煤。 • （2）烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多 呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃 点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，燃烧时 上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多 数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。
常规原料的氟化物含量： 0.03~0.08%
氟化物的挥发性低 不会形 成干扰性的循环
现在在大多数情况下，不再使 用将氟化 钙（约1％）掺入生料来促进熟 料烧成的方法
（与石灰的结合可以通过提高均 化效果和将
生料磨得更细来得到）
本公司原料条件
四组分配料： 石灰石 CaO≥49.0%
MgO≤2.5%
ab. 79 % 大约 79％
Clay
粘土
ab. 21 % 大约 21％
SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 H 2O
ab. 13 % 大约 13％ ab. 4 % 大约 4％ ab. 2 % 大约 2％ ab. 2 % 大约 2％
生料粉和熟料的组成
在熟料的烧成过程中， CO2 从CaCO3中逸出，结晶水从 粘土中逸去。
SiO2含量较低，Al2O3、Fe2O3含量较高，硅酸率
SM=1.4～2.6，铝氧率AM=2～5。
硅铝质原料
• 千枚岩类原岩仍为粘土质、粉砂质和一部分中基性火山岩 与火山碎屑经低温区域变质作用而形成；因属低温和较强 应力的产物，故千枚岩石细密、常有良好的方向构造，发 育成千枚状结构，是比板状岩石变质更深的一类岩石。在 薄的片理上常见丝绢光泽和微细的小皱纹。尽管原岩几乎 全部重结晶，新生矿物甚多，但颗粒仍很细，平均粒径都 在0.1㎜以下，故肉眼很难分辨。千枚岩中典型的矿物是 绢云母、石英、钠长石、绿泥石等，后两种含量较低，副 矿物有磁铁矿、金红石和电气石。千枚岩分布广泛，如辽 东地区辽河群，秦岭的宽坪群，南方的板溪群，山西的滹 沱群和昆阳群都有赋存。
90%的消石灰浆。1t电石约可产生1.15吨干渣。电石渣
由80%以上10～50㎛的细颗粒组成。 制糖厂用碳酸法制糖的糖滤泥，制碱厂用氯碱法制碱 的碱渣等主要成分都是碳酸钙，均可作石灰质原料来生产 硅酸盐水泥。
硅铝质原料
• 硅铝质原料是水泥熟料中酸性氧化物（SiO2、 Al2O3）的主要来源。硅铝质原料分为天然粘土 和工业废渣两大类。 • 天然粘土质原料主要有黄土、粘土、页岩、泥岩、 粉砂岩、河泥、千枚岩、火山岩等。 • 工业废渣包括热电厂粉煤灰、增钙渣及煤矿排出 的煤矸石、炼铝厂赤泥、钢铁厂熔渣、水渣等。 这些物料一般硅酸率较低，需硅质校正料与之配 合使用。
原料的辅助成分 —— 循环过程
Filter
收尘器
Emission
排放
Mill
磨机
Exterior Circulation (Dust recovery)
Raw Materials
原料
外部循环
（粉尘回收） Filter Dust 收尘器粉尘
Inner Circulation
Preheater
预热器
Fuels
煤灰是氧化钾和氧化钠的另一个来源
中欧：氧化钾含量 >> 氧化钠含量
南美： 氧化钠含量 >> 氧化钾含量 碱金属－硅的反应： 某些混凝土活性集料如蛋白石，含有对碱金属敏感的 成分，会引起膨胀现象 低碱硅酸盐水泥： 钠含量 0.60 %
原料的辅助成分 —— 碱金属
在烧成带挥发的部分碱金属 碱金属循环
Preheater
预热器
Fuels
燃料
Gas Bypass 旁路气体
旁路料粉
Kiln
窑
Fuels
燃料
Clinker 熟料
原料的辅助成分 —— 循环的中断
中断循环的缺点
打断窑的热系统
单位热耗和电耗与旁路放风量成比例地增加 要求重新喂入因此而产生的窑灰量 利用废气余热变得困难
原料的辅助成分 —— 氟化物
硅铝质原料
• 粘土在我国分布地区较广，有东北地区的黑土、棕壤土， 南方的红壤和黄壤土，华北与西北地区的红土；由于各地 自然条件不同，其矿物组成也有差异：
• 黑土和棕壤土中，粘土矿物主要是水云母和蒙脱石，含有
的非粘土矿物主要是细分散的石英，其次是长石、方解石、 云母等。SiO2含量较高，一般SM=2.7～3.1，AM=2.6～ 2.9。这类粘土一般碱含量是：黑土K2O+ Na2O=4～5%， 棕壤土在3.5%以下。
碱金属硫酸盐可以提高水泥的早期强度
较高的含硫量会导致二氧化硫排放量的增加，堵塞 和结圈
原料的辅助成分 —— 氯化物
由原料和燃料带入的氯化物
氯化物促进钢铁的腐蚀 水泥中氯离子含量的极限 值为 0.1％！
由于挥发性高，碱金属氯化物在烧成带和预热器之间 产生循环 由于结皮的增加，可能引起停窑 通过引出10～25％的窑气体，中断循环 旁路放风
燃料
Evaporation and Condensation
挥发和 凝结 燃料 熟料
内部循环
Kiln
Fuels
窑
Clinker
窑
原料的辅助成分 —— 循环的中断
旁路粉尘
Dust Bypass
Filter
收尘器
Emission
排放
Mill
磨机
Raw Materials
原料
收尘器粉尘
Filter Dust Meal Bypass
(wf)
挥发分 （wf） • 泥煤
(wf)
碳含量（wf）
> 65 % 65 - 52 52 - 42 % 42 - 31 % 31 - 22 % 22 - 14 % 14 - 9 %
< 60 % 60 - 70 % 70 - 78 % 78 - 85 % 85 - 89 % 89 - 90 % 90 - 91 %
大的石灰石。
石灰质原料
• 常用的天然石灰质原料有石灰岩、大理岩、泥灰岩、白垩
等。我国大部分水泥厂使用石灰岩，也有少量厂家使用大
理岩和泥灰岩；河南、陕西、四川等地有储量不多的白垩。 • 石灰岩是由化学与生物化学沉积而成，最纯级的石灰石为 方解石和文石；一般石灰岩含有白云石（CaCO3、 MgCO3）、硅质（石英或燧石）和粘土等杂质。方解石
重庆石柱科华水泥公司
水泥生产基本知识培训
目录
1原、材料介绍
2熟料化学成份和熟料烧成 3通用硅酸盐水泥 4水泥生产工艺
水 泥 生 产 基 础 知 识 培 训
第一段介绍
原、材料介绍
生料粉和熟料的组成
典型生料粉的化学组成：
CaO
ab. 44 % 大约 44％ ab. 35 % 大约 35％
CO 2 CaCO 3
属六方晶系，比重为2.7；文石属斜方晶系，比重为2.95；
大理岩是粗粒状方解石的变种。
石灰质原料
• 石灰石是石灰岩的一种天然石灰质原料，一般为细粒晶体 结构的致密岩石；由于含有各种杂质，颜色常呈灰色、黑 色、褐色等，最纯的石灰石为白色。石灰石硬度取决于地
质年代，通常地质年代越老，石灰石越硬；石灰石硬度在
K2O+NaO ≤ 0.2% 页岩 SiO2≥60.0% Al2O3≥15.0% K2O+NaO ≤ 2.5% 钢渣 砂岩 Fe2O3 ≥30% SiO2≥80.0% Al2O3≥9.0%
烧成燃料——煤
煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂 的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固 体可燃性矿物。
煤的特性