硅酸盐水泥熟料的煅烧与冷却(精选)
硅酸盐水泥熟料的煅烧
·强吸热反应;
每1 kg纯碳酸钙在890℃时分解吸收热量为1645J/g,是 熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。分解所需总
热量约占预分解窑的二分之一;
·反应起始温度较低; ·分解温度与CO2分压和矿物结晶程度有关 。
3. 碳酸钙的分解过程
①热气流向颗粒表面的传热过程; ②热量由表面以传导方式向分解面传递的过程; ③碳酸钙在一定温度下吸收热量,进行分解并放出CO2 的化学过程; ⑤表面的CO2向周围介质气流扩散的过程。
• 回转窑内”带”的划分及其作用 1.干燥带 物料温度20—150℃ 气体温 度200—400℃ 2.预热带 物料温度150—750℃ 气体温 度400—1000℃ 3.碳酸盐分解带 物料温度750—1000℃ 气体温 度1000—1400℃ 4.放热反应带 物料温度1000—1300℃ 气体 温度1400—1600℃ 5.烧成带 物料温度1300—1450--1300℃ 气体温度1650—1700℃ 6.冷却带
生料中自由水量因生产方法与窑型不同而异: 干法窑﹤1% 立窑、半干法立波尔窑:12 ~15% 湿法窑:30~40 % 半湿法立波尔窑:18 ~22%
2.脱 水
脱水是指粘土矿物分解放出化合水 。
层间吸附水:以水分子状态
·水存在形式:
脱水温度:100℃左右 晶体配位水:OH脱水温度:400~600℃以上
第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧
本章主要内容: 本章主要介绍新型干法水泥生产过程中的 熟料煅烧技术以及煅烧过程中的物理化学变 化,以旋风筒—换热管道—分解炉—回转 窑—冷却机为主线,着重介绍当代水泥工业 发展的主流和最先进的煅烧工艺及设备、生 产过程的控制调节等。
研究方法:
• 在实验室内进行 • 在试验窑与生产窑上进行
水泥生产工艺熟料煅烧
➢ 3.1 新型干法煅烧工艺技术
➢ 3.1.1 悬浮预热技术
➢ 悬浮预热技术是在水泥中空窑的尾部(生料喂入端) 装设悬浮预热器(也称旋风预热器),使出窑废热气体 在预热器内通过,同时使入窑的低温生料粉分散于废热 气流之中,在悬浮状态下进行热交换,使物料得到迅速 加热升温后再入窑煅烧的一项技术。
➢ 传统的回转窑煅烧水泥熟料过程完全是在窑内进行 的,即生料喂入到窑内后的干燥→预热→碳酸盐分解→ 放热反应→熟料矿物的形成→冷却这六个过程完全是在 回转窑内完成的(见下图),使得窑体长度相对较长, 热量损失较大,窑的产量不高。
新型干法(现代水泥)回转窑
悬浮或立筒预热器
干法回转窑
加热机
立波尔回转窑(已被淘汰)
普通干法回转窑(逐渐被淘汰)
湿法回转窑(逐渐在改造成为新型干法窑)
二次风入窑 出窑熟料
不同类型回转窑各带划分
➢ 3.1.1.1 悬浮预热器单元组成
➢ 悬浮风预热器单元由换热管道、预热器、衬料、出风 管(废热气体将热量传给生料后排出)、下料管和锁风阀 (重锤)组成,见下图(C1代表第一级旋风预热器,以下 类推)。悬浮预热器系统由上述多个(四级串联的称为四 级旋风预热器,五级串联的称为五级旋风预热器)单元组 合构成:
热电偶 重锤
分解后的 生料入窑
窑体(窑尾)
分解炉、第四级预热器、 回转窑窑尾之间的关系
分解炉
重锤
喷煤嘴(3个) 三次风来自冷却机
窑体(窑尾)
物气料体放温温热度度反::应~~带11370000CC
回转窑
物气料体温温度度::13烧0~01成70带104C5~0~130冷0 C却物带料温度: ~1000 C
煤粉三次风
火焰
生料成分对熟料煅烧的影响
生料成分对熟料煅烧的影响生料成分对熟料煅烧的影响一硅酸盐水泥熟料的组成1. 化学组成及矿物组成硅酸盐水泥熟料中的主要化学成分是CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3四种氧化物,其总和通常占熟料总量的95%以上。
此外还有少量的其他氧化物,如:MgO,SO3,Na2O,K2O,TiO2,P2O5等,它们的总量通常占熟料的5%以下。
硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物的波动范围一般为:CaO(62%~67%),SiO2(20%~24), Al2O3(4%~7%), Fe2O3(2.5%~6%).硅酸盐水泥熟料中的四种主要矿物:C3S(45%~65%), C2S(15%~32%), C3A(4%~11%),C4AF(10%~18%)。
另外,还有少量的游离氧化钙,方镁石,含碱矿物以及玻璃体等。
通常,熟料中硅酸三钙和硅酸二钙的含量为75%左右,合称为硅酸盐矿物,它们是熟料中的主要组分,铝酸三钙和铁铝酸四钙含量占22%左右。
在煅烧过程中,它们与氧化镁,碱等在1250~1280度开始,会逐渐熔融成液相以促进硅酸三钙的顺利形成,因而把它们称之为溶剂型矿物。
硅酸盐矿物和溶剂型矿物在熟料中占总量的95%左右。
2.化学成分与矿物组成间的关系熟料中的主要矿物均由各主要氧化物经高温煅烧化合而成,熟料矿物组成取决于化学组成,控制合适的熟料化学成分是获得优质水泥熟料的中心环节,根据熟料的化学成分也可以推测出熟料中各种矿物的相对含量高低。
(一)CaOCaO是水泥熟料中的最重要的化学成分,它能与SiO2,Al2O3,Fe2O3经过一系列复杂的反应过程生成C3S, C2S, C3A C4AF等矿物,适量增加熟料氧化钙含量有利于提高硅酸三钙含量。
但并不是说氧化钙越高越好,因氧化钙过多易造成反应不完全而增加未化合的氧化钙(即游离氧化钙)的含量,从而影响水泥的安定性如果熟料中氧化钙过低,则生成硅酸三钙太少,硅酸二钙却相应增加。
会降低水泥的胶凝性。
第5章 硅酸盐水泥熟料的煅烧
1.最低共熔温度(组分多,温度低)
存在次要氧化物,最低共熔温度一般1250 ℃ 矿化剂、氧化钒、氧化锌也有影响。
影响熟料烧结过程的因素
2.液相量(一般为20~30% )
1400℃
L 2 . 95 A 2 . 2 F M R
(液相量与煅烧温度、组分含量有关)
1450℃
L 3 . 0 A 2 . 25 F M R
五、熟 料 的 冷 却
熟料的冷却 烧成温度→常温;液相→凝固 熟料颗粒结构形成(凝固和相变) C2S的多晶转变 C3S分解 冷却目的 改善熟料质量与易磨性;降低熟料的温度,便于 运输(安全)、储存(砼开裂) 和粉磨(假凝) 回收热量,预热二次空气,降低热耗、提高热利 用率。
冷却方式
平衡冷却 淬冷 独立结晶
成
形成C2S〃CaSO4, 4CaO〃3Al2O3〃SO3 无水硫铝酸钙早强,适量有利
1050℃形成,1400 ℃分解
C 4A 3S
三、 复合矿化剂
石膏和萤石复合矿化剂(氟硅酸钙,硫硅酸钙,氟硫硅 酸钙;低温烧成,高温烧成)
重晶石和萤石(BaO可提高水泥早期和后期强度) 氧化锌及其复合矿化剂(阻止C2S转化、促进C3S形成, 提高水泥早期强度、降低水泥需水量。过多会影响水泥 凝结核强度。)
(1)温度
(2)铝率
(3)加入MgO、SO3、硫酸钾、硫酸钠,粘度降低
降低
(4)加入氧化钾、氧化钠,粘度增加。
影响熟料烧结过程的因素
4.液相的表面张力(小,润湿,利于固液反应)
(1)温度 (2)镁、碱、硫增加,表面张力下降
影响熟料烧结过程的因素
第五章硅酸盐水泥的煅烧
两个传热、一个化学 反应、两个传质
反应条件 悬浮程度 粘土质性质
CA、CF、C2S C12A、C2F C3A、C4AF C3A、C4AF、C2S
生料的细度均匀性 温度和时间 原料性质 矿化剂
C2S+CaO C3S
提高熟料的质量 改善熟料的易磨性 回收余热 易于熟料的输送、 储存和粉磨
最低共熔温度 液相量 液相粘度 液相表面张力 氧化钙溶解速率 反应物存在状态
作用
含氟化合物:常用萤石(CaF2) 硫化物:常用石膏(天然石膏、工业副产石膏) 氯化物:CaCl2 其他:铜矿渣、磷矿渣等 萤石:氟离子破坏晶格;降低液相生成温度;降低液相粘度
硫化物:能降低液相出现温度,降低液相粘度和表面张力 复合矿化剂(萤石-石膏、萤石-重晶石)
晶种:硅酸盐水泥熟料
挥发性组分:碱、氯、硫
4. 入窑物料碳酸钙分解率达30~40%,从而减轻了回转窑 的负荷,使窑的长度缩短。
5. 窑内没有干燥带、预热带,只有其余四个带。
5.5.3 预分解窑内熟料的煅烧
熟料煅烧特点
1. 分解炉中,温度为820~900℃时,分解率可达85~95%, 分解时间 4~10 s,而在窑内分解需30多分钟。
(1)尽可能多地回收熟料的热量,以提高入窑二次空气 温度,降低熟料热耗。 (2)缩短熟料的冷却时间,以提高熟料质量,改善易磨 性。 (3)冷却单位质量熟料的空气消耗量要小,以便提高二 次空气温度,减少粉尘飞扬,降低电耗。 (4)结构简单,操作方便,维修容易,运转率高。
2. 分类:
水泥熟料冷却机
筒式冷却机
5.5.1 回转窑内熟料的煅烧
燃料
低端 窑头 热端
传动大齿轮
高端 窑尾 冷端 生料
煅烧高硅、高铝料的操作、调整方法
煅烧高硅、高铝料的操作、调整方法从硅酸盐物理化学角度讨论飞砂的成因。
飞砂产生与否主要取决于熟料液相量和液相性质(主要是表面张力)。
飞砂有两类:一类是熟料液相量太少而产生;另一类是粘散料,由于液相表面张力太小所致。
碱、硫和MgO等微组分含量高能使液相表面张力降低,特别是碱和硫酸盐含量高将使液相表面张力降低更明显。
所谓飞砂是回转窑烧成带产生大量细粒并飞扬的熟料。
这种飞砂料的大小一般在1mm以下,在窑内到处飞扬。
飞砂料的出现,既影响熟料质量,又影响窑的操作。
据报导,大同水泥厂曾因飞砂料的出现被迫降低煅烧温度,从而使熟料强度下降5MPa。
关于飞砂的成因,主要是SiO2含量太高、Al2O3和Fe2O3含量太低,因而液相出现太慢、液相量太少,熟料难以结粒,导致飞砂;另一原因是火焰太长,煅烧温度不够高,在料层中还存在大量不飞扬的料粒,未能结粒,待物料进入冷却带,细料粒才到处飞扬。
克服飞砂的方法,若是由于SiO2太高引起则应适当降低硅酸率;若是由于煅烧操作中火焰太长而引起,则应适当缩短火焰或缩短高温带。
笔者认为,还有一种飞砂是由于粘散料引起,而粘散料的产生则是由于高温液相的表面张力太小所致。
乔龄山在分析飞砂形成机理时认为,“国内水泥生产者忽视了液相表面张力和结粒的问题”他还指出:“硫酸盐饱和度过高降低了液相粘度和表面张力”。
他所提出的表面张力太小形成的飞砂实际上是一种粘散料,这种飞砂的产生与液相量少所引起的飞砂在机理上完全不同。
因此,解决这种飞砂的措施也应该完全有别于液相量少所产生的飞砂。
本文在前人研究工作的基础上从硅酸盐物理化学角度讨论飞砂的成因并提出预防和解决飞砂问题的措施或途径。
1 回转窑内物料结粒的机理从水泥工艺学原理看,水泥熟料是一种多矿物的集合体,是结晶细小的人造岩石。
这些结晶一般都在100μm以下,即小于0.1mm。
有人认为,水泥熟料中矿物晶体的平均尺寸为:阿利特65μm以下,贝利特55μm以下。
水泥工艺生产硅酸盐水泥的原料及配料计算
4.1.2.3 配料方案的选择
确定熟料率值的依据 1、水泥品种(以下列举几种水泥) 抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥 – 高抗硫酸盐硅酸盐水泥:以适当成分的硅酸盐水泥
熟料,加入适量石膏,磨细制成的具有抵抗较高浓 度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料,称为高抗硫 酸盐硅酸盐水泥。简称高抗硫水泥。 – 代号P·HSR。其C3S < 50.0 C3A < 3.0
4.1.2.3 配料方案的选择
确定熟料率值的依据 5、窑型与规格 见前,不同窑型率值的一般取值范围。 6、生料的易烧性 生料易烧性(形成熟料的难易程度)好,可采用高KH、 高n、高p,否则配低一些。 影响易烧性的因素很多,如生料的潜在矿物组成、原料 的性质和颗粒组成、生料中的次要氧化物和微量元素、生料 的均匀性和粉磨细度、矿化剂、液相、燃煤的性质等。
4.1.2.3 配料方案的选择
确定熟料率值的依据 1、水泥品种(以下列举几种水泥) 大坝水泥:防水化热,应降C3S、C3A,但C3S降得过多, 必影响强度等,所以应先考虑降C3A,即低p,再适当降C3S。
4.1.2.3 配料方案的选择
确定熟料率值的依据
1、水泥品种(以下列举几种水泥)
抗硫酸盐水泥:分中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥
4.1.2.2 配料计算的依据
熟料组成确定后,即可根据所用原料进行配料计算,求 出符合熟料组成要求的原料配合比。
配料计算的依据是物料平衡,即反应物的量应等于生成 物的量。
随着温度的升高,生料煅烧成熟料经历以下过程:生料 干燥蒸发物理水;粘土矿物分解放出结晶水;有机物质的分 解挥发;碳酸盐分解放出二氧化碳;液相出现使熟料烧成。 因为有水分、二氧化碳以及某些物质逸出,所以,计算时必 须采用统一基准。
浅谈关于提高硅酸盐水泥熟料28天强度的实践解读
工程技术Һ㊀关于提高硅酸盐水泥熟料28天强度的实践解读戴昌军摘㊀要:工厂出窑熟料28天抗压强度不稳定ꎬ有下滑趋势ꎮ本文通过对原燃材料㊁出窑熟料烧失量㊁配料方案㊁煅烧制度㊁熟料冷却效果等进行分析并提出相关优化措施ꎬ以希优化措施实施后ꎬ出窑熟料28天强度得到明显的提升ꎬ获得较好的实践效果ꎮ关键词:熟料强度ꎻ原燃料ꎻ配料方案㊀㊀我厂有一条设计产能为4800t/d的新型干法水泥生产线ꎬ回转窑规格为Φ4.8mˑ74mꎬ目前实际产量为5800t/dꎮ2017年5月起出窑熟料28天强度一直不稳定ꎬ整体呈下滑趋势ꎬ28天抗压强度平均值仅有53.2MPaꎬ低于本厂内控标准(R28ȡ58MPa)ꎬ使得水泥中混合材掺量明显降低ꎬ水泥生产成本明显增加ꎮ为了提高熟料的28天抗压强度ꎬ降低生产成本ꎬ本文从各个方面分析了影响熟料28天抗压强度的因素ꎬ寻找优化方案ꎬ制订了相应的措施ꎬ2017年8月11日起出窑熟料28天抗压强度均在56MPa以上ꎬ8月份28天抗压强度最高已达到58.2MPaꎮ一㊁原燃材料的控制我厂采用石灰石㊁湿粉煤灰㊁砂岩碎屑㊁有色金属灰渣以及黏土五组分配料ꎬ湿粉煤灰㊁砂岩碎屑㊁有色金属灰渣以及黏土货源地以及质量一直比较稳定ꎬ成分未发生明显的变化ꎮ我厂的石灰石矿山质量较不稳定ꎬ石灰石呈鸡窝矿形式存在ꎬ石灰石中夹杂的废石中MgO含量较高ꎬ石灰石中搭配一定比例的废石后ꎬ石灰石的MgO含量就容易偏高ꎮ2017年1月~5月进厂石灰石CaO含量㊁MgO含量㊁SO3含量㊁碱含量以及入磨石灰石配比ꎬ如表1所示ꎮ表1㊀2017年1月~5月进厂石灰石主要化学成分及入磨石灰石配比月份堆数进厂石灰石化学成分(%)CaOMgOSO3R2O入磨石灰石配比(%)1月649.781.290.060.3282.282月349.661.250.090.3580.223月649.391.250.130.3682.584月848.671.290.120.3986.835月848.011.400.110.3488.51㊀㊀从进厂石灰石化学成分看ꎬ2017年5月由于进厂石灰石中搭配废石及夹土比例偏高ꎬ导致进厂石灰石中MgO含量较高ꎬ为1.40%ꎬ入磨石灰石配比较高ꎬ达到88.51%ꎮ因为2018年5月份进厂石灰石MgO含量偏高ꎬ导致5月份出窑熟料MgO含量偏高(2.11%)ꎮ熟料中MgO含量偏高会降低原料的熔融温度ꎬ降低熟料需要的煅烧温度ꎬ从而使A矿由于煅烧温度低而无法形成规则的六方片状ꎬ影响熟料的28天强度ꎮ我厂自建厂以来使用的燃料一直为低灰分㊁低硫份㊁高发热量的优质煤炭ꎬ本厂2018年可使用的煤炭总量仅有17.5万吨ꎬ为了保证本厂水泥窑的正常运转ꎬ本厂于2017年5月份开始在原煤中搭配石油焦作业ꎬ石油焦搭配比例最高为25%ꎮ进厂原煤及石油焦工业分析结果对比ꎬ如表2所示ꎮ表2㊀进厂原煤及石油焦工业分析结果对比燃料全水分(Mar)%内水(Mad)%灰分(Aad)%挥发分(Vad)%固定碳(Fcꎬad)%硫分(Stꎬad)%热值(Qbꎬad)kJ/kg烟煤10.01.7714.3931.2052.640.7327398石油焦5.70.320.7310.6188.343.0734587差值-4.3-1.45-13.66-20.5935.702.347189㊀㊀从烟煤与石油焦工业分析对比结果看ꎬ石油焦的空干基全硫较烟煤高2.34%ꎬ烟煤中搭配25%石油焦后ꎬ出窑熟料SO3含量较原来增加了0.21%ꎬ由原来的0.90%增加到1.11%ꎮ熟料中过高的SO3含量可降低熟料液相出现的温度和黏度ꎬ使A矿晶核形成的速率变慢ꎬ而晶体生长的速度加快ꎬ导致为数不多的晶核长成大的晶体ꎬ阿利特的尺寸虽大ꎬ但其数量减少ꎮ此外ꎬ当熟料SO3含量较高时ꎬ容易与熟料中的C3A反应形成易于膨胀的单硫型水化硫铝酸钙(CaO Al2O3 CaSO4 31H2O)ꎬ从而造成水泥熟料强度的降低ꎮ本文针对进厂石灰石中MgO含量偏高以及搭配25%石油焦导致出窑熟料SO3含量偏高的因素ꎬ制定了相应的控制措施:一是严格进厂石灰石搭配废石及夹土的措施ꎬ保证进厂石灰石MgO含量在1.30%以下ꎬ保证入磨石灰石配比低于85%ꎬ保证出窑熟料的MgO含量低于2.00%ꎮ二是尽量降低烟煤中搭配石油焦的比例ꎬ将石油焦的搭配比例由25%降低到15%ꎬ控制出窑熟料SO3含量在1.05%以下ꎮ二㊁控制出窑熟料烧失量熟料烧失量与熟料强度有着很微妙的关系ꎬ是反映熟料28天强度高低的一个不可忽视的指标ꎮ通过出窑熟料烧失量ꎬ我们可以判定窑内熟料煅烧气氛ꎬ窑内的煅烧气氛直接影响着熟料强度ꎮ专家研究表明ꎬ熟料强度与煅烧温度成正比ꎬ只有在窑内煤粉完全燃烧㊁煅烧气氛介于氧化和还原之95间ꎬ才能使火焰达到最佳温度ꎬ为提高熟料强度创造条件ꎮ出窑熟料烧失量偏高ꎬ则表明窑内煅烧温度偏低ꎬ窑内物料还有一部分碳酸钙未完全分解或者有一部分碳粒未完全燃尽ꎮ本文将2017年1月~5月出窑熟料烧失量与28天抗压强度制作了散点图并进行回归分析所得的出窑熟料28天抗压强度与烧失量对应关系图ꎬ如图1所示ꎮ图1㊀2017年1月~5月出窑熟料28d强度与烧失量对应关系图我们通过图中所示的对应关系发现ꎬ出窑熟料28天强度与烧失量具有反比关系ꎬ我们为了降低出窑熟料烧失量采取了相关措施:一是提高篦冷机一段篦下压力ꎬ加大篦冷机冷却风量ꎬ提高窑头二次风温温度ꎬ严格控制窑头煤的使用量ꎬ保证烟煤完全燃尽ꎮ二是合理控制分解炉出口温度至890ħ以上ꎬ提高入窑生料分解率至95%以上ꎬ保证入窑生料的分解ꎮ三是加强对出窑熟料烧失量的检测ꎬ尽量控制出窑熟料烧失量在0.35%以下ꎮ三㊁配料方案的优化2017年1月~5月出窑熟料三率值控制指标为:KH0.900~0.915ꎬSM2.40~2.45ꎬIM1.40~1.45ꎬ通过对2017年1月~5月出窑熟料三率值及矿物组成与28天强度对比分析ꎬ发现对与熟料28天强度呈正相关性的有KH㊁SM和C3S含量ꎬ其中影响28天强度最大的因素是熟料的KH和C3S含量ꎬ其次是SMꎮ为了得到较高28天强度的熟料ꎬ必须要在配料方案中适当提高熟料的KH和SMꎬ提高熟料的C3S含量ꎮ熟料中的晶形发育良好的A矿(C3S)是提供熟料强度的主要矿物组成ꎬ对熟料强度增进率的贡献最大ꎬA矿的28天强度可以达到1年强度的70%~80%ꎮ如果在配料方案中增加出窑熟料的KH及SMꎬ则熟料的液相量将会明显降低ꎬ生料需要的煅烧温度将会增加ꎬ料会较难烧ꎬ出窑熟料容易产生f-CaO偏高的现象ꎬ反而导致出窑熟料28天强度降低ꎮ为了提高出窑熟料的KH和SMꎬ从而提高出窑熟料C3S含量来提高出窑熟料28天强度ꎬ我们通过调研友厂发现黄磷渣中的P2O5含量可以降低生料的熔融温度ꎬ在提高熟料KH及SM的情况下ꎬ可以保证熟料的煅烧ꎬ形成规则的六方片状A矿ꎮ笔者取用湖北宜昌的黄磷渣掺入本厂生料中分别进行在1350ħ㊁1400ħ和1450ħ的高温炉煅烧30min的易烧性试验ꎬ通过试验确定在掺入黄磷渣后出窑熟料P2O5含量在0.10%时ꎬ相同三率值的熟料其熔融温度可以降低50ħ以上ꎬ同时通过偏光显微镜观察掺加黄磷渣后的生料在1400ħ温度下煅烧30min后的熟料A矿呈规则的六方片状ꎬ发育比较完整ꎬB矿基本呈圆形ꎬ发育比较完整ꎮ掺加黄磷渣后的熟料A矿及B矿岩相图片ꎬ如图2及图3所示ꎮ图2㊀掺加黄磷渣的熟料A矿岩相图3㊀掺加黄磷渣的熟料B矿岩相工厂于2017年7月份安排进行了生料配料站添加黄磷渣仓以及配料称改造ꎬ于8月份开始安排添加黄磷渣作业ꎬ控制出窑熟料P2O5含量在0.10%~0.12%ꎬ调整出窑熟料三率值控制指标为KH0.920~0.930ꎬSM2.50~2.60ꎬIM1.40~1.50ꎬ提高出窑熟料C3S含量达到58.5%以上ꎬ8月份出窑熟料28天强度提高到56MPa以上ꎮ四㊁优化措施实施后的效果经过相应优化措施的实施ꎬ2017年8月11日起出窑熟料28天强度已有明显的提升ꎬ28天抗压强度基本在56MPa以上ꎬ28天强度最高为58.2MPaꎮ2017年5月出窑熟料与2017年8月11日~31日出窑熟料结果对比ꎬ如表3所示ꎮ表3㊀2017年5月与8月11日~31日优化前后出窑熟料结果对比表月份LossMgOSO3P2O5KHSMIMC3S抗压强度3d28d单位%%%%%MPaMPa5月0.522.111.11 0.9142.421.4255.2831.953.28月0.492.071.050.110.9212.481.4358.0933.956.5差值-0.03-0.04-0.060.110.0070.060.012.812.03.3㊀㊀2017年8月11日~31日出窑熟料烧失量结果仍有所偏高ꎬ同时MgO含量未能控制到2.00%以下ꎬSM较控制指标略偏低ꎮ在此条件下ꎬ出窑熟料3天强度增加了2.0MPaꎬ28天强度增加了3.3MPaꎮ后期ꎬ我们将进一步实施优化措施ꎬ降低出窑熟料烧失量在0.35%以下ꎬ降低出窑熟料MgO含量ꎬ06工程技术Һ㊀同时保证出窑熟料SM在2.50~2.60ꎬ出窑熟料28天强度将会进一步提升ꎮ五㊁结论我厂2017年5月份硅酸盐水泥熟料28天强度偏低的主要原因是进厂石灰石的MgO含量偏高ꎬ搭配使用石油焦后出窑熟料SO3含量偏高ꎬ出窑熟料烧失量偏高ꎬ出窑熟料KH及SM指标偏低ꎬ窑系统煅烧温度有时偏低ꎬ急冷效果不佳ꎬ出窑熟料立升重偏低ꎬf-CaO有时偏高ꎮ通过控制进厂石灰石废石搭配比例㊁降低煤炭中搭配石油焦比例至15%㊁添加适量黄磷渣进行配料ꎬ提高出窑熟料KH及SMꎬ加强窑系统煅烧温度控制以及保证出窑熟料急冷ꎬ保证出窑熟料立升重在1.25kg/L以上ꎬf-CaO含量控制在0.5%~1.0%等措施ꎬ出窑熟料3天及28天强度均已有明显的提高ꎬ28天抗压强度已达到内控标准要求ꎮ参考文献:[1]沈威.水泥工艺学[M].武汉:武汉理工大学出版社ꎬ1991. [2]谢克平.水泥新型干法精细操作与管理[M].北京:化学工业出版社ꎬ2008.作者简介:戴昌军ꎬ江苏信宁新型建材有限公司ꎮ(上接第51页)理制度的具体要求ꎮ其次ꎬ体系的构建还要遵循战略性原则ꎮ随着深化国企改革的持续开展ꎬ企业发展也逐渐向着战略性方向发展ꎬ因此绩效薪酬激励体系的构建也要按照以此为基础来构建ꎬ并在其中真实反映出企业的长期作战规划㊁企业环境的公平与公正以等环节ꎬ以此彰显出制度的透明化和标准化ꎮ再次ꎬ企业本身就具有一定的竞争性ꎬ绩效考核和薪资管理制度的实施也是为了刺激职工的竞争意识ꎬ也是为了提升企业在外部环境中的竞争能力ꎮ因此ꎬ在具体的构建过程中还要重点把握住竞争性特点ꎮ(二)要拓宽多样的构建途径首先ꎬ为了增加激励体系的科学性ꎬ企业首要做的就是做好市场调研工作ꎬ根据统计出的数据来确定职工的薪资范畴ꎬ制定实际薪酬考核标准ꎬ从而减少因该企业内部职工与其他同行业之间薪资不平衡现象而导致的人才流失现象的发生ꎬ进而保持职工队伍的稳定性和可靠性ꎮ其次ꎬ每个职工薪酬管理大多数取决于他所做出的贡献的大小ꎬ而如何评定这种贡献就需要分析该职工所在的岗位对于企业发展有着怎样的作用ꎬ因此对岗位的综合性测评至关重要ꎮ这是企业内部薪酬设计的基础和保障ꎮ需要注意的是ꎬ职工是企业发展的核心力量ꎬ企业要尊重和提高职工群众的民主参与性ꎬ他们提出的意见㊁建议也是企业发展状况的真实反馈ꎬ因此企业要积极听取他们的评价和建议ꎬ从而对工作方向㊁模式等进行有针对性的调整ꎮ(三)要完善多元的构建方法首先要完善考核制度ꎮ企业要结合自身的实际情况ꎬ全面分析和理解现代企业管理规章和制度ꎬ从而建立起科学的工作考核机制ꎬ不但要积极落实ꎬ也要加大执行力度ꎬ提高整体的管理水平ꎮ另外ꎬ对现有岗位进行科学的分析与评价ꎬ制定有针对性的管理方案ꎬ建立起完整的岗位设置制度ꎮ不仅明确了各自的责任ꎬ还落实了多劳多得的薪酬原则ꎬ让两者的激励作用得到充分的发挥ꎮ其次要创新管理模式ꎮ企业要根据自身的发展战略来合理分析和管理员工薪酬ꎬ每个阶段都要按照战略目标进行创新ꎬ结合员工的实际工作情况㊁日常表现增加或减少薪资ꎬ同时有效利用网络平台㊁终端设备等加强职企的沟通和交流ꎬ缓解矛盾ꎬ创建和谐劳动关系ꎮ其次企业要研究同行业㊁市场上的薪酬制度ꎬ取长补短ꎬ弥补本企业在此方面的短板ꎬ让薪酬管理体系更加完善ꎬ为企业的顺利转型提供支撑ꎬ促进企业长效发展ꎮ五㊁结语企业的薪酬管理与企业内部的稳定和持续发展具有直接的关系ꎬ也与企业员工的切身利益紧密联系ꎮ因此企业的人力资源在开展工作时要引进先进的管理理念并结合企业和员工实际ꎬ创新思维ꎬ促进绩效薪酬激励体系的改革和完善ꎬ使其具备科学㊁合理性ꎮ参考文献:[1]李家华.研究国有企业绩效薪酬激励体系的改革与完善[J].科学技术创新ꎬ2017(13).[2]侯晓雨.浅析国有企业薪酬绩效激励体系的合理构建及完善[J].时代金融(中旬)ꎬ2017(12).[3]马聪.国有企业绩效薪酬激励体系的改革和完善[J].管理观察ꎬ2014(11).作者简介:宋美玲ꎬ陕西延长石油(集团)有限责任公司延安炼油厂ꎮ16。
水泥熟料的煅烧
冷却目的: 冷却目的:
改善熟料质量与提高熟料的易磨性 降低熟料的温度,便于运输、储存、 和粉磨 回收热量,预热二次空气,降低热耗、提高热利用率。
冷却方式: 冷却方式:
按冷却速度的快慢分平衡冷却、独立结晶、淬冷(急 冷)。熟料冷却过程中对熟料质量影响较大的因素—冷却 速度 ,它影响固液相中的质点扩散速度、固液相的反应速 度等。 冷却制度 平衡冷却 淬 冷 C3S(%) 60 68 C2S(%) 13.5 C3A(%) 玻璃体(%) 26.5 32
4.二次风的作用 二次风是相对一次风而言,它来自冷却机内冷却 二次风 熟料并加热后入窑且参与煤粉燃烧的空气。温度 一般在400~800℃。
三、窑外分解技术
窑外分解技术是20世纪70年代发展起来也是迄今 为止水泥煅烧工艺的新技术,只是在悬浮预热器 和回转窑之间增设一个分解炉,使生料中的碳酸 钙在入回转窑之前分解,大大减轻了回转窑的热 负荷,窑的产量可比悬浮预热器窑提高1~2倍, 同时延长了耐火衬料的使用寿命,提高了窑的运 转率。其发展趋势是大型化、高产量,单位热耗 大幅下降。
3.一次风的作用 一次风-携带煤粉自喷煤管喷入窑内的用风。 一次风 作用- 作用-除对煤粉起输送作用外还供给煤的挥 发分燃烧所需的氧气。 一次风量- 一次风量-占总空气量的比例不宜过多,因 为一次风量的增加相应地就会使二次风比例 降低(总用风不变的情况),二次风的减少会 影响到熟料冷却,使熟料带走的热损失增加。 另外,一次风温度比二次风温度要低(为使煤 粉不致爆炸,一次风温度不能高于l20℃), 这样燃烧温度也要降低。
以上反应在进行时放出一定的热量, 因此,又称为放热反应 放热反应。 放热反应
固相反应总结
•反应特点: 反应特点: 反应特点
多级反应 放热反应
水泥工艺学知识点
水泥工艺学知识点1.胶凝材料:凡在物理、化学作用下,从浆体变成坚固的石状体,并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。
有机胶凝材料:沥青、各种树脂。
无机胶凝材料分为气硬性(石灰、石膏)和水硬性。
2.水泥:加入适量水后可形成塑性浆体,既能在空气中硬化,并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。
3.硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
4.通用硅酸盐水泥的六大类5.水泥生产工艺流程(从湿法转向新型干法,标志为预热器、分解炉)6.硅酸盐水泥熟料:由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当比例配合磨细成粉,烧至部分熔融,所得以硅酸盐为主要成分的水硬性胶凝材料。
化学组成:CaO:62~67%、SiO2:20~24%、Al2O3:4~7%、Fe2O3:2.5~6%;主要熟料矿物组成:C3S、C2S硅酸盐矿物(75%)以及C3A、C4AF溶剂矿物(22%);C3S、C2S、C3A、C4AF水化特性;熟料粉化及预防措施;7.中间相游离氧化钙:配料不当,生料过粗或煅烧不良时,熟料中会出现没被吸收的以游离状态存在的氧化钙,结构致密,水化很慢,通常3天后才明显水化,生成CH,体积膨胀97.9%。
方镁石:游离的氧化镁晶体,水化速度很慢,半年后才明显水化,生成氢氧化镁,体积膨胀148%;玻璃体:8.石灰饱和系数(KH):实际生产的熟料KH介于0.86~0.92之间。
,分子是形成硅酸钙(C3S+C2S)的CaO的量,分母是理论上SiO2全部形成C3S所需的CaO的含量。
因此,KH是熟料中全部SiO2生成硅酸钙(C3S+C2S)所需的CaO含量与全部SiO2理论上全部生成硅酸三钙的CaO含量的比值,表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。
9.硅率SM:硅酸盐水泥熟料的硅率通常在1.7~2.7之间。
,除了表示熟料的SiO2与Al2O3和Fe2O3的质量比外,还表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系,相应地反应了熟料的质量和易烧性。
第五章 熟料的煅烧解读
5.4 熟料的烧结
当物料温度升高到1250~1280℃时,即达到其 最低共熔温度后,开始出现以氧化铝、氧化铁和 氧化钙为主体的液相,液相的组分中还有氧化镁 和碱等。在高温液相的作用下,物料逐渐烧结, 并逐渐由疏松状转变为色泽灰黑、结构致密的熟 料,此过程伴随有体积收缩。同时,硅酸二钙和 游离氧化钙都逐步溶解于液相,以Ca2+离子扩散 与硅酸根离子反应,即硅酸二钙吸收氧化钙而形 成硅酸盐水泥熟料的主要矿物硅酸三钙。
(3)反应的起始温度较低,约在600℃时就有 CaCO3进行分解反应,但速度非常缓慢。至894℃ 时,分解放出的CO2分压达0.1MPa,分解速度加 快。1100~1200℃时,分解速度极为迅速。由试 验可知,温度每增加50℃,分解速度常数约增加1 倍,分解时间约缩短50%。
二、碳酸钙的分解过程
2.温度和时间
当温度较低时,固体的化学活性低,质点的扩 散和迁移速度很慢,因此固相反应通常需要在较 高的温度下进行。提高反应温度,可加速固相反 应。由于固相反应时离子的扩散和迁移需要时间, 所以,必须保证一定的时间才能使固相反应进行 完全。 3.原料性质
当原料中含有结晶SiO2(如燧石、石英砂等)和 结晶方解石时,由于破坏其晶格比较困难,所以 使固相反应的速度明显降低,特别是原料中含有 粗粒石英砂时,其影响更大。
熟料矿物C3A和C4AF及C2S的形成是一个复杂的多 级反应,反应过程是交叉进行的。熟料矿物的固 相反应是放热反应,当用普通原料时,固相反应 的放热量约为420~500kJ/kg。 由于固体原子、分子或离子之间具有很大的作用 力,因而,固相反应的反应活性较低,反应速度 较慢。通常,固相反应总是发生在两组分界面上, 为非均相反应。对于粒状物料,反应首先是通过 颗粒间的接触点或面进行,随后是反应物通过产 物层进行扩散迁移,因此,固相反应一般包括界 面上的反应和物质迁移两个过程。
熟料煅烧液相量与温度
熟料煅烧液相量与温度熟料的烧结在很大程度上取决于液相含量及其物理化学性质。
因此,控制液相出现的温度、液相量、液相粘度、液相表面张力和氧化钙、硅酸二钙溶于液相的速率,并努力改善它们的性质至关重要。
1.最低共熔温度系 统最低共熔温度(℃) 系 统最低共熔温度(℃) C 3S-C 2S-C 3A 1455 C 3S-C 2S-C 3A –C 4AF 1338 C 3S-C 2S-C 3A -Na 2O 1430 C 3S-C 2S-C 3A -Na 2O -Fe 2O 3 1315 C 3S-C 2S-C 3A -MgO 1375 C 3S-C 2S-C 3A -Fe 2O 3 -MgO 1300 C 3S-C 2S-C 3A-Na 2O-MgO1365C 3S-C 2S-C 3A-Na 2O-MgO -Fe 2O 31280表1 一些系统的量低共熔温度液相出现的温度决定于物料在加热过程中的最低共熔温度。
而最低共熔温度决定于系统组分的性质与数目。
表1列出了一些系统的最低共熔温度。
由表1可知,系统组分数目越多,其最低共熔温度越低,即液相初始出现的温度越低。
硅酸盐水泥熟料由于含有氧化镁、氧化钠、氧化钾、硫矸、氧化钛、氧化磷等次要氧化物,因此,其最低共熔温度约为1280℃左右,适量的矿化剂与其他微量元素等降低最低共熔温度,使熟料烧结时的液相提前出现。
如参加矿化剂后最低共熔温度约1250℃,即1250℃开始出现液相。
2.液相量如前所述,熟料的烧结必须要有一定数量的液相。
液相是硅酸三钙形成的必要条件,适宜的液相量有利于C 3S 形成,并保证熟料的质量。
液相量太少,不利于C 3S 形成,反之,过多的液相易使熟料结大块,给煅烧操作带来困难。
液相量与组分的性质、含量及熟料烧结温度等有关。
因此,不同的生料成分与煅烧温度等对液相量有很大影响。
一般水泥熟料烧成阶段的液相量大约为20%~30%。
(1)液相量与煅烧温度、组分含量有关,根据硅酸盐物理化学原理,不同温度下形成的液相量可按下式计算:①煅烧温度为1338℃时:IM(P)>1.38 L=6.1F(6.1)IM(P)<1.38 L=8.2A-5.22F(6.2)②煅烧温度为1400℃和1450℃时:1400℃L=2.95A+2.5F+M+R(6.3)1500℃L=3.0A+2.2F+M+R(6.4)式中L——液相量(%);F——熟料中Fe2O3的含量(%);A——熟料中Al2O3的含量(%);M、R——MgO及(Na2O+K2O)的含量(%)。
硅酸盐水泥熟料工艺技术(PPT35张)
偏光镜观察 (正交偏光镜观察)
反光镜观察
C3S
A矿
透明无色 (灰色干涉色) 无色 (黄色干涉色)
黑色多角形颗粒 (六角形棱柱形) 有时呈环带结构
纯
C2S
B矿 纯 3.04
黑白双晶条纹 圆形颗粒 透明无色 反射强 黑(深)色中间相
等轴晶系 立方晶系 斜方晶系
C3A
工业 熟料中 C矿 3.77
C4AF
斜方晶系 棱柱状圆粒状
李和派克认为——虽然生成C3S、C3A、C4AF,但 要按相图研究非平衡冷却条件——石灰饱和系数
CaO LSF 2 . 8 SiO 1 . 18 Al O 0 . 65 Fe O 2 2 3 2 3 0 . 85 ~ 0 . 95
斯波恩——修正石灰标准值
1 0 0 C a O K S I I t 2 . 8 S i O 1 . 1 8 A l O 0 . 6 5 F e O 2 2 3 2 3
水化
对熟料 性能影响 含量控制指标
立窑熟料≤ 2.5% 回转窑熟料≤ 1.5%
类圆形fCaO(反光)
成堆方镁石(反光)
MgO存在形式对其水化的影响
玻 固 璃 溶 体:活性高,水化快 体:几个月~1年水化
方镁石晶体: 几年才水化
fCaO形态对其水化的影响 立窑fCaO含量允许高些,因为一部分fCaO是没有经过高温 死烧的(生烧),水化速度较快,对安定性影响不严重。 回转窑fCaO含量控制更严,因为是死烧的fCaO,结构比较 致密,通常要在3天后才水化。
C4AF
含碱化合物
在硅酸盐水泥熟料中,矿物不是以纯的形式存在, 总含有少量的其它氧化物形成固溶体。
C3S : 阿利特(Alite), A矿
硅酸盐水泥熟料要点课件
提高熟料产量的技术措施
采用新型高效预热器
通过改进预热器的设计,提高热能利 用率和降低阻力,从而提高熟料产量 。
强化烧成控制
通过精确控制烧成温度、气氛和时间 ,提高熟料产量的同时降低能耗。
优化配料方案
根据市场需求和原料特性,调整配料 方案,提高熟料产量的同时保证质量 。
降低熟料能耗的工艺改进
余热回收利用
利用高效余热回收技术, 将窑尾废气余热回收用于 预热生料,降低能耗。
高效粉磨技术
采用高效节能粉磨设备和 技术,降低粉磨过程中的 能耗。
智能化控制
通过引入先进的智能化控 制技术,实现生产过程的 自动化和智能化,降低能 耗。
新型硅酸盐水泥熟料的研究与应用
低钙硅酸盐水泥熟料
通过降低熟料中CaO的含量,提高熟料的适应性,降低能耗并减 少环境污染。
定义
硅酸盐水泥熟料是指以适当成分 的生料经高温煅烧后生成的以硅 酸钙为主要成分的熟料。
分类
根据不同的化学成分和物理性能 ,硅酸盐水泥熟料可分为多种类 型,如普通硅酸盐水泥、早强硅 酸盐水泥、低热硅酸盐水泥等。
生产工艺流程
生料制备
将原料按照一定比例混合,经 过破碎、粉磨等工序制成生料
。
熟料煅烧
将生料放入回转窑内,在高温 下进行煅烧,使生料熔融、固 相反应,形成硅酸盐水泥熟料 。
硅酸盐矿物具有较高的水硬性,即能够与水发生反应,生成具有较高强度的水化产 物。
在硅酸盐水泥熟料中,硅酸盐矿物的含量通常在60%以上,对水泥的强度和性能起 着至关重要的作用。
铝酸盐矿物
铝酸盐矿物是硅酸盐水泥熟料 中的一种次要矿物,其化学式 为$CaO cdot Al_{2}O_{3} cdot 2SiO_{2}$。
硅酸盐水泥熟料的煅烧
硅酸盐水泥熟料的煅烧§5-1 生料在煅烧过程中的物理化学变化§5—2 熟料形成的热化学§5-3 矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量的影响§5-4 挥发性组分及其他微量元素的作用§5-5 水泥熟料的煅烧方法及设备【掌握内容】1、硅酸盐水泥熟料的形成过程:名称、反应特点、影响反应速度的因素;2、熟料的形成热、热耗的定义、一般数值、影响因素3、挥发性组分对新型干法水泥生产的影响4、悬浮预热器窑及预分解窑的组成、工作过程5、影响窑产、质量及消耗的因素【理解内容】1、C3S的形成机理,形成条件;2、影响熟料形成热的因素,形成热与实际热耗的区别,降低热耗的措施;3、回转窑的结构、组成、及工作过程;4、回转窑内“带”的划分方法,预分解窑内“带”的划分。
【了解内容】1、水泥熟料的煅烧方法及设备类型;2、矿化剂、晶种:定义、类型、作用、使用;3、湿法窑的组成,工作过程合格生料在水泥窑内经过连续加热,高温煅烧至部分熔融,经过一系列的物理化学反应,得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料的工艺过程叫硅酸盐水泥熟料的煅烧,简称煅烧。
结合目前生产现状及学生的就业去向,主要介绍与回转窑尤其是新型干法回转窑有关的知识,立窑有关知识留给学生自学.第一节生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在加热过程中,依次进行如下物理化学变化:一、干燥与脱水(一)干燥入窑物料当温度升高到100~150℃时,生料中的自由水全部被排除,特别是湿法生产,料浆中含水量为32~40%,此过程较为重要.而干法生产中生料的含水率一般不超过1.0%。
(二)脱水当入窑物料的温度升高到450℃,粘土中的主要组成高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)发生脱水反应,脱去其中的化学结合水。
此过程是吸热过程.Al2O3·2SiO2·2H2O Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O(无定形)(无定形)脱水后变成无定形的三氧化三铝和二氧化硅,这些无定形物具有较高的活性。
硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺
硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺硅酸盐水泥熟料是一种重要的建筑材料,其主要成分是硅酸盐矿物质。
熟料的生产是通过对原料进行煅烧工艺来实现的。
以下是硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺的详细步骤:1. 原料准备:硅酸盐水泥熟料的主要原料包括石灰石、黏土和其他辅助原料。
这些原料需要粉碎和混合以获得均匀的化学成分。
2. 煤粉燃烧:在水泥炉中,需要使用煤粉作为主要燃料。
煤粉经过燃烧反应产生高温和热量,为后续反应提供能量。
3. 干法预热:将经过预处理的原料送入水泥炉,通过高温烟气进行干法预热。
在预热过程中,原料中的水分逐渐蒸发,从而实现干燥和预热的目的。
4. 煅烧反应:在水泥炉中,原料经过预热后被加热至高温,从而引发一系列的化学反应。
其中,主要的反应是石灰石的分解反应,将石灰石中的钙碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳。
此外,还有一系列的矿物转化反应和固相反应发生。
5. 冷却:煅烧后的硅酸盐水泥熟料需要进行冷却。
这一过程通过烟气和新鲜空气流通来降低熟料的温度,避免过度煅烧。
6. 粉磨:冷却后的熟料被送入水泥磨进行粉磨处理。
通过磨破磨、分级破磨和分级等步骤,熟料被加工成细度符合要求的水泥产品。
硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺是一个复杂的化学和物理变换的过程。
煅烧过程中,需要控制适当的温度、时间和燃烧条件,以确保熟料的质量。
同时,通过优化煅烧工艺,可以降低能耗和环境排放,实现节能减排的目的。
硅酸盐水泥熟料煅烧工艺的详细步骤:7. 烟气处理:在炉内煅烧过程中,产生大量的烟气、灰尘和废气。
这些废气含有有害物质,需要进行处理以减少对环境的影响。
常见的烟气处理方法包括电除尘、袋式除尘等,以去除烟气中的粉尘和固体颗粒,并通过喷淋洗涤等方式去除废气中的二氧化硫等有害物质。
8. 能源回收:在煅烧过程中,通过使用高温烟气作为热源,可以回收能量并用于干法预热等步骤。
这种能源回收措施不仅可以降低能源消耗,减少生产成本,还可以减少对自然资源的开采和环境的影响。
9. 质量控制:在整个煅烧工艺中,对煅烧过程的温度、时间和燃烧条件等进行严格控制,以确保熟料的质量。