胶凝材料生产工艺与设备 包含石膏水泥石灰

胶凝材料生产与工艺

一、概述

胶凝材料分为有机与无机两大类。有机胶凝材料有沥青、各种树脂；无机胶凝材料是以无机化合物为基本成分，常用的有石膏、石灰、各种水泥等。无机胶凝材料可以分为气硬性与水硬性两类。气硬性包括石灰、石膏、水玻璃和镁氧水泥；水硬性包括各种水泥。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中持续和发展其强度，一般只适用于干燥环境中。水硬性既能在空气中，还能更好的在水中硬化、保持并继续发展其强度。不仅适用于干燥环境，也适用于潮湿环境或水下工程。

二、石灰

2.1石灰的原料与生产

生产石灰的主要原料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石。可以通过煅烧碳酸钙得到块状生石灰，作为胶凝材料的石灰就是生石灰，它是一种白色或灰色块状物质。

将煅烧成块的生石灰经过不同方法加工，得到石灰的另外三种产品：

（1）生石灰粉：由块状生石灰磨细生成

（2）消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为氢氧化钙，也称为熟石灰粉

（3）石灰膏：将块状生石灰用过量水消化，或将消石灰粉和水拌和，所得的一定稠度的膏状物，主要成分为氢氧化钙和水。

2.2石灰的熟化与硬化

熟化：生石灰与水作用生成氢氧化钙的过程，又称为消解或消化。煅烧良好、氧化钙含量高的生石灰熟化较快，放热和体积增大也较多。为消除过火石灰的危害，石膏使用前应陈伏。陈伏指石灰乳在储灰坑中放置14天以上的过程。

硬化包括两个过程：干燥结晶硬化与碳化，这是二个同时进行的过程

2.3某建筑生石灰技术指标

表2-1

2.3生产流程

其生产流程是：石灰石存放在贮仓内，由上、下两个料位计控制加料量，然后通过下料管将石灰石均匀分布到预热器各个室，在这个过程中，石灰石在预热器被1150摄氏度窑烟气加热到900摄氏度左右，约有30%分解，然后经液压推杆推入回转窑内，石灰石在回转窑内发生化学反应，经焙烧分解为CaO和CO2;分解后生成石灰进入冷却器，在冷却器内被鼓入的冷空气冷却到100摄氏度以下排出。经热交换的600摄氏度热空气进入窑与煤气混合燃料。废气再兑入冷风经引风机进入袋式除尘器，再经排风机排入烟囱，排出冷却器的石灰经振动给料机、斗式提升机、带式输送机等设备送入石灰贮库。

2.5 工艺生产流程图

‘’

图2-1 某厂生产工艺流程图

2.6 石灰生产设备

石灰石生产线设备主要有料仓、给料机、破碎机、磨粉机、振动筛、皮带输送机、除尘器以及砂石分离机等。

2.6.1煅烧系统

主要包括：烧成窑尾、烧成窑中、烧成窑头。煅烧系统设备包括：

1）竖式预热器----承担石灰石的换热和30%的碳酸钙分解任务。

2）回转窑----承担剩余部分分解任务。在同等条件下，长城机械回转窑生产的石灰活性度高于气烧窑，平均高30ml以上，活性度一般为340～380ml,甚至高达400ml。

3）竖式冷却机----承担成品冷却及热量回收任务。

图2-2 预热机

2.6.2煤粉制备

煤粉制备主要为熟料煅烧提供优质的煤粉，煤磨机主要分为球磨机系统和立磨系统，立磨系统与球磨机相比，有占地小，安装简单，电耗低，噪音小等优点。

图 2-3

2.6.3 石灰窑

主要由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等组成。不同形式的石灰窑，它的结构形式和煅烧形式有所区别，工艺流程基本相同，但设备价值有很大区别。当然使用效果肯定也是有差别的。

图2-4石灰窑

2.6.4高效振动筛

YK高效振动筛性能特点

1. 体积小、重量轻，结构简单紧凑，投资小；

2. 安装方便、维修量小，运行费用低；

3. 因受振矿岩物料流动性增大，减少通道堵塞现象，故放矿能力大，效率高；

4. 受振矿流连续、均匀、易控，矿流大小可根据需要调整，运行安全可靠；

5. 在超共振状态下工作，振幅稳定，允许振动台板上的负载有较大的波动，对各种

矿岩特别是粘性矿岩物料适应性较强，并可在多尘或含水较多的环境下工作；

6. 本系列振动耗电少，节能显著；

7. 电气控制采用半波整流电器，可无级调节给料量，可用于自动控制的生产流程中，

实现生产过程自动化。

8. 采用合金钢板制成的料槽，可适用输送高温、磨损严重及有腐蚀性的物料等。

图 2-6

某厂生产设备实例图

图 2-7

三、石膏生产工艺与设备

石膏是以硫酸钙为主要成分的无机气硬性胶凝材料。

3.1石膏的原料与生产

生产石膏胶凝材料的原料主要是天然二水石膏，天然无水石膏或含

CaSO

4.2H

2

O与CaSO

4

混合物的化工副产品。在建筑中使用的石膏是天然二水石膏

经加工而成的半水石膏，生产的主要工序是破碎、加热和磨细。

3.2建筑石膏硬化的硬化机理

半水石膏在水中发生溶解，并很快形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水化合，生成二水石膏。由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多，所以半水石膏的饱和溶液对二水石膏来说，就成了过饱和溶液，因此二水石膏从过饱和溶液中以胶体微粒析出，促进了半水石膏不断地溶解和水化，直到半水石膏完全溶解。在这个过程中，浆体中的游离水分逐渐减少，二水石膏胶体微粒不断增加，浆体稠度增大，可塑性逐渐降低，此时称之为“凝结”。随着浆体继续变稠，胶体微粒逐渐凝聚成为晶体，晶体逐渐长大、共生并相互交错，使浆体产生强度，并不断增长，这个过程称为“硬化”。实际上，石膏的凝结和硬化是一个连续的、复杂的物理化学变化过程。

3.3生产工艺流程

生石膏干法煅烧工艺为：生石膏从采场运来后先经过储存和精选，以保证给料连续和质量稳定。给料经过一段破碎（颚式破碎机）至8cm以下，再经二段破碎（锤式破碎机）至2cm以下，然后经斗式提升机给入煅烧窑中煅烧。通过控制窑的温度，可分别生产β型半水石膏、无水石膏及过烧石膏。

将破碎的小颗粒状物料，在外力作用下，石膏生产设备研磨成细粉的过程为粉磨。粉磨系统有开路和闭路两种，在粉磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路系统；当物料出磨机后经过分级设备选出产品，而使粗料返回磨内再磨时称为闭路系统。开路系统的优点：流程简单，设备少，投资省，操作简便；但物料必须全部达到产品细度后才能出磨。缺点：易产生过粉磨现象，妨碍粗料进一步磨细，或出现细粉包球现象，从而降低了粉磨效率。

工艺流程图：矿石储存→破碎→均化→煅烧脱水→陈化→粉磨与混合

图 3-1

3.4湿式电石渣-石膏法烟气脱硫工艺

湿式电石渣-石膏法烟气脱硫工艺利用电石法制乙炔中产生的电石渣及其清液作为脱硫剂，其吸收工艺流程与石灰石-石膏法相似，该工艺不会产生温室气体——二氧化碳，是一个“以废治废”、电石渣无害化和资源化综合利用的环境