水泥生产工艺

水泥生产工艺（精选十篇）

水泥生产工艺 篇1

从哲学角度讲, 真理只有一个, 具有唯一性。但对某一个问题的看法, 我们又说“仁者见仁, 智者见智”, 我们在分析问题时经常犯的一个错误是颠倒了因果关系。比如, 看见一个“嘴上生疮在吃三黄片儿”的人, 有人认为是“因为上火生疮, 所以在吃三黄片儿降火”;也有人认为是“因为吃三黄片儿上火了, 所以才导致了嘴上生疮”。两人的分歧在于“三黄片儿”和“嘴上疮”, 到底哪个是因哪个是果。

比如轴承的良好润滑是其正常运行的重要条件, 我们始终在强调要给轴承加足够的油, 但不是油加得越多越好。油加的过多, 就会导致四处漏油, 不但造成浪费、污染环境, 更严重的是还会影响散热, 烧毁轴承。那么, 到底是缺油导致了烧轴承还是油多导致了烧轴承呢?

我们今天就针对一些公司, 在生产管理中存在的疑似问题, 谈谈水泥生产中的一些基本道理。

1 Ca O含量的高低是评价石灰石矿山的唯一指标吗

一个好的石灰石矿山, 是低能耗的生产优质产品的基础, 评价一个矿山的好坏, 要看其是否具备三个条件:

(1) 主要成分的含量是否满足配料要求;

(2) 有害成分的含量是否超出了工艺允许;

(3) 矿石的质和量是否均衡稳定。

应该说三个条件既是缺一不可的, 又是可以在一定程度上相互弥补的。因此, 不能因为其Ca O含量高就说它是一个好的石灰石矿山, Ca O含量低就说这个矿山不行。

从另一方面讲, 主要成分和有害成分的高低是天生固有的, 我们没办法;但是在均衡稳定上我们是可以大有作为的, 通过成分鉴定分区开采、精细的搭配铲装、有效的堆场预均化、准确的磨头配料、充分发挥生料均化库的作用, 就可以较大的提高生产对石灰石矿山的适应性。

而且, 只要原料能够满足配料需求、只要有害成分不是过高, 低品位的矿石更有利于改善生料的易磨性、更有利于降低烧成热耗。作为生料所需主要氧化物二氧化硅的形态 (游离态、化合态) , 将会影响到生料的易磨性和易烧性。

对熟料的烧成反应, 各种形态的石英颗粒作用是相同的, 颗粒的大小才是主要因素。由于石灰石中的微晶Si O2 (燧石和玉髓) 具有较高的表面能量, 比低温型石英更容易煅烧, 故显示出高硅石灰石生料具有易烧性优势。实验证实, 低品位石灰石具有较低的Ca CO3分解点, 利用低品位石灰石的这一特性, 可以节省热耗约100~150kcal/kg熟料。

不管生料的化学成分如何, 生料中总是含有一定量的游离二氧化硅, 约为生料所需Si O2量的50%~60%。石灰石和页岩中也含有游离二氧化硅, 但是其颗粒尺寸比沙和砂岩中的游离二氧化硅要小的多, 所以高硅石灰石比高硅砂岩能使生料具有很好的易研磨性优势。

2 氯离子因为含量很小就危害不大吗

镁、碱、硫对生产的影响, 大家已有切身的体会, 都比较重视, 而对氯离子的危害, 由于其含量一般在0.0X%的数量级上, 数量绝对值很小, 往往重视不够。打开GB175—2007通用硅酸盐水泥国家标准, 与以前的标准比较, 最明显的变化就是增加了对水泥中Cl-的限量, 这在以前是从来没有过的。还有一个变化也与控制Cl-有关, 就是将助磨剂在水泥中的掺加量由≤1.0%调整为≤0.5%。

Cl-在烧成系统中能生成Ca Cl2和RCl, 具有极高的挥发性, 在回转窑内几乎全部挥发, 形成氯碱循环富集, 最终导致预热器中的生料的氯化物提高近百倍, 使其危害性大幅度放大。特别是KCl的存在, 强烈的促进了硅方解石2C2S·Ca CO3矿物的形成, 在预热器内逐层粘挂形成结皮。而且这种矿物在900~950℃之间具有很高的强度, 又使得这种结皮很难清理, 最终导致通风不良和预热器堵塞。

从早强的角度来讲氯离子是有益的, 但也正是它的早强机理, 会导致水泥的需水量增大、塌落度损失加快、塑性效果变差。为了使混凝土保持较高的强度和良好的施工特性, 就要加大混凝土的外加剂用量, 外加剂的成本比水泥要高得多, 这势必会提高混凝土的成本、影响到中间商的效益, 最终影响到水泥企业在市场上的产品竞争力。

水泥中Cl-的存在, 会导致混凝土的冻融和混凝土中的钢筋锈蚀, 会严重削弱钢筋的承载力和可延性, 破坏混凝土的强度, 最终影响到混凝土建筑物的寿命和安全。这必将导致建筑物市场、特别是一些重点工程项目对水泥中Cl-的严格控制, 通常规定混凝土中氯离子浓度不得高于0.2%, 势必会影响到Cl-含量高的水泥在市场上的销售。

对全国不同地区的多家水泥企业生产的熟料及使用的混合材进行检测的结果显示, 熟料中Cl-为0.011%~0.053%, 而混合材中的Cl-只有0.005%~0.012%。通过以上分析表明, 水泥自身的Cl-在一般情况下主要来源于熟料。关于Cl-的控制, 还只能从原燃材料入手, 尽量不要选择Cl-含量高的原燃材料。

3 钢渣用于生料配料有利无害吗

铁质原料是生产水泥熟料的必须组分, 原来大都使用铁矿粉或硫酸渣, 大约从2003年铁粉开始大幅度涨价起, 为了降低原材料成本, 不少水泥企业便进行了钢渣配料试验, 但试用结果并不总是十分满意。

有的因为窑内结圈结蛋、预热器结皮堵塞、熟料质量下降, 有的因为生料磨产量下降电耗增加较多、甚至生料供不上窑, 有的因为生料磨备件磨损严重增加了材耗、影响了运转率, 一半多企业停止了使用。但也有不少企业克服了上述困难, 取得了降低采购成本、降低熟料煤耗的双重效益, 继续使用下来。

那么, 为什么有的企业能用好, 而有的企业却不能用呢?钢渣作为生料的配料组分, 既有有利的一面又有有害的一面, 关键是我们如何趋利避害, 将利发挥到最大、将害抑制到最小!

钢渣的主要化学成分为:Ca O、Si O2、Al2O3、Fe2O3、Fe O、M g O、M n O、P2O5和少量金属F e O、F e2O3, F e O的含量约在20%~45%, 因此从化学成分上看, 钢渣具有作铁质原料的可能性。

钢渣主要矿物组成为:硅酸二钙 (C2S) 、硅酸三钙 (C3S) 、橄榄石 (Ca O RO Si O2) 、RO相 (Ca O、Fe O、Mg O等二价金属氧化物的固溶体) 、铁酸钙或铁酸二钙 (Ca O.Fe2O3/2Ca O.Fe2O3) 、铁铝相 (C4AF) 、尖晶石相、Ca (OH) 2、Ca CO3和少量金属Fe等。其中C2S、C3S和f Ca O为主要成分, 总量在50%以上。按照钢渣的矿物组分, 将钢渣分为镁橄榄石渣、钙镁蔷薇辉石渣、硅酸二钙渣和硅酸三钙渣等几类。

钢渣的碱度R是指钢渣中的Ca O与Si O2、P2O5含量之比, 即R=Ca O/ (Si O2+P2O5) 。在炼钢过程中, 随着石灰的不断加入, 钢渣的碱度增加。按照钢渣的碱度, 钢渣又分为高碱度钢渣 (R>2.5) 、中碱度钢渣 (R=1.8~2.5) 和低碱度钢渣 (R<1.8) 。一般碱度越高, f-Ca O的含量越高, 具有胶凝性组分越多。

中、低碱度的钢渣矿物主要是C2S, 钢渣的生成温度一般在1560℃以上, 而硅酸盐水泥熟料的烧成温度在1400℃左右。钢渣的生成温度高, 晶粒较大, 结晶致密, 水化速度缓慢, 因此可以将钢渣称为过烧的硅酸盐水泥熟料。

在低碱度钢渣中Mg O主要形成钙镁橄榄石, RO相主要是方铁石;在高碱度钢渣中Mg O主要与Fe O、Mn O形成镁铁相固熔体。固熔体的RO相是稳定的矿物, 在高温高压下也不能水化, 不会引起安定性不良。钢渣中的Fe O部分进入RO相, 部分形成镁橄榄石, 两者是无活性的矿物。

钢渣用于水泥原料, 主要是作为水泥熟料的铁质校正原料, 钢渣掺量一般为生料的3%~5%, 可以节约部分天然资源, 如铁矿粉等, 降低采购成本。但钢渣的全铁含量在15%~28%之间, 含铁量偏低, 因此水泥生产企业比较倾向于选择其他含铁量达到40%以上的废渣, 如硫酸渣等。

采用钢渣配料, 由于钢渣中的Ca O不是以碳酸盐的形式存在, 不需要分解, 生料在预热器及分解炉内吸收的热量相应减少, 预热器和分解炉的热负荷相应降低;由于钢渣中含有部分C2S、C3S水泥矿物, 烧成系统的热负荷会降低;由于钢渣中含有一定的P2O5和Fe O、Mn O, 在煅烧中能起到矿化剂的作用, 使熟料烧成的最低共熔点降低等。总体表现在熟料的易烧性改善、耐火度降低, 可以提高熟料的产量, 降低熟料的烧成煤耗。

钢渣硬度较大, 带有部分铁粒, 易磨性差, 磨蚀性强, 易导致生料磨台时产量下降、电耗增高、设备磨耗增加。如四川某厂的CRM2650生料立磨, 在采用钢渣配料后, 台时产量由120t/h下降到100t/h。如果采用钢渣配料, 对钢渣的预除铁必须给予高度重视, 如选用除铁功能较强的自动电磁除铁器, 降低通过除铁器的料层厚度, 调整合适的立磨挡料环高度, 减少铁粒在磨盘上的富集;如果钢渣的粒度较大, 就应该采取过筛、破碎等措施, 降低钢渣的入磨粒度, 减少对生料磨的影响。

使用钢渣配料时, 尽管生料细度80μm筛余是合格的, 但由于钢渣本身的颗粒较粗, 45μm筛余较大, 在窑内煅烧时, 与氧接触的面积较小, 氧化反应不完全, 易形成还原气氛;从钢渣烧失量为负数可以看出, 钢渣带入的Fe2+较多, 在窑内煅烧时因通风不好而得不到充分氧化, 不能完全被氧化成Fe3+, 也易形成还原气氛。窑内还原气氛的加重, 导致熟料颜色发黄, 黄心料增多。

采用钢渣配料后, 不但生料的易烧性得到改善, 而且生料在预热器及分解炉内吸收的热量减少, 窑内烧成的热负荷降低, 熟料烧成的最低共熔点降低, 窑内的还原气氛加重。如果对钢渣配料后的这些特点不作相应的调整, 就可能导致窑上的一系列不良反应, 如:长厚窑皮甚至结圈、结粒过大甚至结蛋、还原料黄心料加重、f Ca O难以控制、产量降低煤耗增加、熟料冷却不好、熟料强度下降等。

解决上述问题的主要措施有:

(1) 原料上, 主要是控制钢渣粒度, 必要时需增加破碎设施;控制Mg O、K2O、Na2O、SO3等有害成分, 减少在结皮、结圈、结蛋上的叠加效应。

(2) 生料上, 主要是加强除铁力度, 减少生料磨台时产量下降、电耗增高、磨损加重的负面影响;加强200μm筛余控制, 减少生料中的粗颗粒, 加大钢渣颗粒的反应面积, 以减少还原气氛的形成。

(3) 配料上, 总体上是控制好液相量和液相粘度、适当提高耐火度。具体主要是提高熟料的SM和KH, 以弥补烧成温度降低对熟料强度的影响;适当调整AM, 以拓宽操作弹性范围、改善熟料的结粒情况。

(4) 操作上, 主要是适当加大窑内通风以降低还原气氛, 适当提高窑速以强化薄料快烧, 适当调整火嘴以减少扎料现象, 预热器系统及后窑口的温度控制要适当降低, 分解炉占整个烧成煤耗的比例要适当减少。

(5) 总体上, 要加强从原料进厂到生料入窑的均化工作, 控制好生料出磨合格率, 确保生料入窑合格率, 减少波动、稳定操作, 以减少异常工况对熟料烧成的极端影响。

4 均化系数高就说明均化效果好吗

均衡与均化是新型干法技术生产的基础, 原料预均化堆场、生料均化库是目前常用的均化设施, 那么如何来评价它的均化效果呢?

目前, 常用的是这些均化设施的均化系数。实践证明, 这个定义无法对不同的设施进行其均化能力的比较。这个院吹嘘他的库在某厂的均化系数达到了13, 并不能说明他设计的好;那个厂抱怨某院给他们设计的库均化系数不到3, 也不能说明人家设计的差。

目前对一个均化系统, 其均化系数是用进料和出料的标准偏差之比e=S1/S2来定义的, 应该说这个定义不尽合理。比如同一个生料均化库, 它的均化能力e应该是一定的, 但当S1大时, e就会大;当S1小时, e就跟着变小——同样是这个库, 怎么会有不同的均化能力呢?显然这是不合理的。

如果硬要比较一下, 对这么一个重要的工序也应该有这个比较, 首先要有个合理点的比较准则。本人认为以下两个定义都比现有定义更合理些, 可供参考:

(1) 最简单的方法, 但仍不理想:e= (S1-S2) /S1

(2) 就像检验水泥强度要用标准砂一样, 检验均化能力也要用一种标准物料。为了有操作性, 也可简化为用一定标准偏差的物料, 即将S1设为定值, 仍采用现有定义公式:e=S1/S2

5 适当放粗生料细度肯定节电吗

我们在生产中有一种体会, 只要窑还能烧得住, 总是要想法放粗生料细度, 因为直观的能提高生料磨台时产量, 把库灌满把磨停下来, 降低生料磨电耗, 这不是一种好事吗?

事实并非如此简单, 试验表明, 放粗生料细度, 重要的是就会放粗硅质组分的细度, 就会降低生料的易烧性, 提高熟料烧成温度, 煤耗肯定会增加;如果不提高烧成温度, 就会导致熟料强度下降。

进一步的研究表明, 生料细度的放粗, 还与水泥磨的电耗有关联。把生料100μm的筛余量由10%放粗到20%.对于细度为350 m2/kg的水泥来说.每吨水泥的研磨电耗会增加4k Wh。

生料细度与其易烧性的试验如图1, 生料细度与水泥磨电耗的关联性如图2。

生料细度该不该放粗, 每个厂的情况是不一样的, 取决于放粗生料细度带来的生料电耗下降, 能否抵消其导致的熟料煤耗增加和水泥电耗的升高。这需要我们通过具体的试验, 进行详细的分析研究, 不能凭感觉办事。

6 降低80μm筛余就能提高生料的易烧性吗

前面谈到了放粗细度对生料的易烧性不利, 那么, 把生料磨得更细是否能改善生料的易烧性呢?为此增加的粉磨电耗是否值得呢?

把生料磨得更细肯定会增加生料粉磨电耗, 我们通常对生料细度的控制, 一般以80μm筛余作为控制指标, 这个指标应该控制在多少合适, 这在各个公司的感觉是不一样的, 实际效果也是不一样的。有的公司控制在18%还是感觉难烧, 但有的公司已放到25%了感觉还没问题, 问题出在哪儿了呢?

碳酸盐分解是熟料煅烧的重要过程之一。碳酸盐分解与温度、颗粒粒径、生料中粘土的性质、气体中CO2的含量等因素有关。影响碳酸盐分解的因素, 更多是生料细度及其所含的粗颗粒, 生料颗粒粒径越小, 比表面积越大, 传热面积增大, 分解速度加快;生料颗粒均匀, 粗颗粒就会减少, 是在碳酸盐分解到一定程度后, 进一步提高分解率的关键。

熟料的烧成是在固相与固相之间所进行的。由于固相反应是固体物质表面相互接触而进行的反应, 当生料细度较细时, 组分之间接触面积增加, 固相反应速度就会加快。实验发现, 物料反应速度与颗粒尺寸的平方成反比, 因而即使有少量较大尺寸的颗粒, 都可以显著延缓反映过程的完成。

所以, 控制生料的细度既要考虑生料中细颗粒的含量, 更要考虑使颗粒分布在较窄的范围内, 保证生料中的粗颗粒不至于太多。生料细度一般宜控制在0.080mm方孔筛筛余16%~18%左右, 0.2mm方孔筛筛余1.0%~1.5%以下。

实践表明, 生料中的粗颗粒, 别以为量小就影响不大, 它就像血液中的癌细胞, 个数不多但危害极大。将0.2mm方孔筛筛余控制在<1.0%~1.5%的情况下, 可以将生料的0.080mm方孔筛筛余适当放宽到20%甚至25%, 这就是问题的关键所在。

新型干法水泥生产工艺 篇2

摘要：通过预分解窑干法水泥生产来了解了新型干法水泥生产工艺的工艺流程，熟悉新型干法水泥生产工艺的特点，知道新型干法水泥生产客观规律以及“均衡稳定”的重要

关键词：新型干法水泥，原料预分化，预分解，均衡稳定。

悬浮预热器窑和预分解窑工艺是当代水泥工业用于生产水泥的最新技术，通常称为新型干法水泥技术。

新型干法水泥生产，就是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就，例如原料矿山计算机控制网络化开采、原料预均化、生料均化、挤压粉磨、IT技术，及新型耐热、耐磨、耐火、隔热材料等广泛应用于干法水泥生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、节能、环保和大型化、自动化及科学管理等特征的现代化水泥生产方法。

1.新型干法水泥生产工艺流

预分解窑干法水泥生产是新型于法水泥生产技术的典型代

1.1.1生料制备

来自矿山的石灰石由自卸卡车运入破碎喂料仓，经石灰石破碎系统的破碎后由皮带输送机定量地送往预配料的预均化堆场。黏土用自卸汽车运入或者从工厂的黏土堆棚中用铲斗车卸入黏土喂料仓，经喂料机喂人≠1200mm×1080mm双辊破碎机，在双辊破碎机中破碎到85％的黏土小于25mm后，经计量设备送入预配料的预均化堆场。破碎后的石灰石、黏土和其他辅助原料各自从堆场由皮带输送机送往磨头喂料仓，经配料计量后，定量喂入原料磨进行烘干并粉磨。烘干磨的热气体由悬浮预热器排出的废气供给，开启时则借助热风炉供热风。粉磨后的生料用气力提升泵送人两个连续性空气均化库，进一步用空气搅拌均化生料和储存生料量地送往预配料的预均化堆场

1.1.2熟料煅烧

均化库中的生料经卸料、计量、提升、定量喂料后由气力泵送至窑尾悬浮预热器和分解窑水泥生产过程解炉中，经预热和分解后的物料进入回转窑煅烧成熟料。回转窑和分解炉所用燃料煤由原煤经烘干兼粉磨后，制成煤粉并储存在煤粉仓中供给。熟料经冷却机后，由裙板输送机、计量秤、斗式提升机分别送入熟料库内储存。

1.1.3水泥制成熟料、石膏经定量喂料机送入水泥磨中粉磨。水泥磨与选粉机一起构成所谓的圈流水泥磨，粉磨时也可根据产品要求加入适量的混合材料与熟料、石膏一同粉磨生产不同种类或标号的水泥品种。粉磨后的水泥经仓式空气输送泵送至水泥库储存，一部分水泥经包装机包装为袋装水泥，经火车或汽车运输出厂，另一部分由散装专用车散装出厂。其他不同规模的预分解窑水泥生产线、同规模而不同生产厂家的预分解窑水泥生产线的工艺流程大体上与前述相似，不同之处主要是生产过程中的某些工序和设备不尽相同。

2.新型干法水泥生产的特点

2.1.1优质

生料制备全过程广泛采用现代均化技术。矿山开采、原料预均化、原料配料及粉磨、生料空气搅拌均化四个关键环节互相衔接，紧密配合，形成生料制备全过程的均化控制保证体系即“均化链”，从而满足了悬浮预热、预分解窑新技术以及大型化对生料质量提出的严格要求，产品质量可以与湿法媲美，使干法生产的熟料质量得到了保证

2.1.2低耗

采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置大大节约了粉磨和输送能耗；悬浮预热及预分解技术改变传统回转窑内物料堆积态的预热和分解方法，熟料的煅烧所需要的能耗下降。总体来说，熟料热耗低，烧成热耗可降到3000kJ／kg以下，水泥单位电耗降低到了90～110kW·h／t以下。

2.1.3高效

悬浮预热、预分解窑技术从根本上改变了物料预热、分解过程的传热状态，传热、传质迅速，大幅度提高了热效率和生产效率。操作基本自动化，单位容积产量达110～270kg／mz，劳动生产率可高达1000～4000吨／(人·年）。

2.1.4环保

由于“均化链”技术的采用，可以有效地利用在传统开采方式下必须丢弃的石灰石资源；悬浮、预分解技术及新型多通道燃烧器的应用，有利于低质燃料及再生燃料的利用，同时可降低系统废气排放量、排放温度和还原窑气中产生的NO，含量，减少了对环境的污染，为“清洁生产”和广泛利用废渣、废料、再生燃料及降解有害危险废弃物创

造了有利条件

2.1.5装备大型

装备大型化、单机生产能力大，使水泥工业向集约化方向发展。水泥熟料烧成系统单机生产能力最高可达10000t／a，从而有可能建成年产数百万吨规模的大型水泥厂，进一步提高了水泥生产效率

2.1.6生产控制自动化

利用各种检测仪表、控制装置、计算机及执行机构等对生产过程自动测量、检验、计算、控制、监测，以保证生产“均衡稳定”与设备的安全运行，使生产过程经常处于最优状态，达到优质、高效、低消耗的目的2.1.7管理科学化

应用IT技术进行有效管理，采用科学的、现代化的方法对所获取的信息进行分析和处理

2.1.8投资大，建设周期较

3.3新型干法水泥窑生产的客观规

一切事物，都有其内在运动的客观规律，对于新型干法生产，也是这样。各种新型干法生产是以悬浮预热、窑外分解技术为中心发展起来的，因此，研究新型干法生产的规律，首先要研究悬浮预热窑和预分解窑的规律类型的窑，都受着燃料燃烧规律，热传递规律和热力平衡分布规律制约。为了保证窑系统的良好的燃料燃烧和热传递条件，从而保证窑系统的最佳的稳定的热工制度，在生产中必须做到生料化学成分稳定，生料喂料量稳定、燃料成分(包括热值、煤的细度、油的雾化等)稳定、燃料喂入量稳定和设备运转稳定(包括通风设备)，即“五稳保一稳”。这是水泥窑生产中一条最重要的工艺原则。在新型干法生产中，采用的许多新技术、新装备，如：原料的预均化、生料空气搅拌，X荧光分析仪、电子计算机、电子秤、自动化仪表、自动调节回路以及各种耐热、耐磨、耐火新材料，都是为了这个目的。水泥窑生产，只有做到“五稳保一稳”，才能保证各个技术参数经常处于最佳值，生产经常处于最佳状态，才能取得最佳的经济效益。否则，不尊重客观规律，忽视科学管理，忽视均衡稳定生产，甚至盲目追求产量，就会人为地造成窑系统热工制度的紊乱，结果只能事与愿违，得不偿失。尤其对于悬浮预热窑和预分解窑来说，由于生料与高温气流之间传热快，物料在窑系统内停留时间短，化学反应迅速，故对热工制度的波动更为敏感。热工制度不稳，轻者会打乱正常的生产秩序，严重时则会造成预热器系统的粘结堵塞，甚至威胁设备安全，因此，对此更应特别重视

4.4均衡稳定是搞好新型千法生产的关键

据新型干法生产的特点及新型干法水泥窑生产中应遵循的科学规律，可以看出：“均衡稳定”是新型干法水泥生产过程中最为重要的问题，是搞好新型干法生产的关键所在。它不但关系到生产能否正常进行，也直接影响到产品质量、产量，消耗，生产的安全、成本、效益和环境保护工作。

参考文献

[1]李坚利、周惠群等《水泥生产工艺》武汉：武汉理工大学2008.07

[2]陈全德、曹辰等《新型干法水泥技术》北京：中国建筑工业出版社1987.12

[3]于兴敏《新型干法水泥实用技术》北京：中国建筑工业出版社2006.08.01

[4]陈全德《新型干法水泥技术原理与应用》北京：中国建筑工业出版社2004.02

[5]于玉苑《新型干法水泥生产新工艺、新技术与新标准》北京：当代中国出版社2011.12.17

水泥生产工艺 篇3

摘 要：在两种不同搅拌工艺（普通法和水泥砂浆法）下，分别对C20、C30、C40三种普通水泥混凝土的和易性、抗压、抗折强度、耐磨性及抗渗性进行试验测试，并对其结果进行分析研究，经对比分析，水泥砂浆法搅拌工艺主要可通过提高水泥石与集料粘结力及改变内部孔隙分布，提高混凝土的力学强度及耐久性。

关键词：搅拌工艺；水泥砂浆法；普通水泥混凝土；强度；耐久性

中图分类号：TU642 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0187-02

Abstract：In two different mixing process （general method and cement mortar method）， respectively workability， compressive strength， flexural strength， wear resistance， permeability resistanceof ordinary cement concrete（C20，C30，C40） were tested respectively， and the results were analyzed and studied， by comparative analysis， cement mortar method can improve mechanical property and durability of the concrete through improving the bond strength between cement and aggregate，and changing distribution of the internal pore.

Key words：mixing process；cement mortar method； ordinary cement concrete； strength； durability

1 概 述

水泥混凝土土木工程中应用最为广泛的材料，如何提高其使用性能，一直备受国内外专家关注。目前提高混凝土使用性能的方法主要有提高原材料质量、优化配合比、加外加剂、改变搅拌施工工艺等，前三种方法在改善混凝土使用性能的同时也伴随有工程造价或难易程度提高缺点，相对前三种方法，最后一种通过改变搅拌施工工艺的方法，更简单易行、经济适用。受日本SEC混凝土技术的启发，我国一些研究人员先后提出了水泥净浆法、水泥裹石法、水泥裹砂及水泥砂浆法四种主要的二次投料搅拌施工工艺[1]。这四种方法目的都是在提高混凝土力学性能及耐久性的同时能节约水泥的目的，由于相比之下，水泥砂浆法施工工艺更简单一些，故本论文仅分析研究该方法对混凝土使用性能的影响。

2 原材料及试验方案设计

2.1 原材料

水泥选用西安蓝田尧柏水泥厂生产的尧柏42.5（R）硅酸盐水泥，水采用符合《公路水泥混凝土施工规范》要求的自来水；砂选用渭河水洗砂，表观密度2 680 kg/m3，自然堆积密度

1 410 kg/m3，含泥量0.7%，细度模数为2.7；碎石采用陕西渭南产的人工轧制碎石，其中粒径0.5～1 cm占碎石总重量35%，粒径1～2 cm占65%，级配良好。

2.2 试验方案设计

本文选用普通法和水泥砂浆法两种搅拌方法对水泥混凝土进行搅拌。普通法是指先将水泥、砂及碎石搅拌均匀，再加水搅拌180 s，形成新拌混凝土的搅拌工艺[2]；水泥砂浆法是指先将水泥、砂搅拌30 s，使其成为水泥砂，再在水泥砂中加水搅拌60 s，使其成为水泥砂浆，最终向水泥砂浆中加入碎石拌制90 s，形成新拌混凝土的搅拌工艺。

在以上两种不同搅拌工艺下，分别对强度等级为C20（mc：ms：mg：mw=1：2.15：3.79：0.63）、C30（1：2.15：3.79：0.63）、C40（1：1.18：2.67：0.42）的三种普通水泥混凝土进行性能试验测试。

3 试验测试与结果分析

3.1 新拌混凝土拌合物和易性

在普通法和水泥砂浆法两种不同搅拌工艺下，按表3中配合比拌制混凝土，测定其坍落度，见表1，观测粘聚性、保水性均满足要求。

由表1可看出，在相同强度等级、相同配比，同测试条件下，相比普通法，水泥砂浆法可提高混凝土的坍落度，改善其和易性，改善程度随水灰比的提高而增大。

3.2 混凝土力学性能与耐久性

按照文献[2]分别测试两种不同搅拌工艺下，硬化后混凝土抗折、抗压强度、耐磨性及抗渗性，试验结果，见表2。

表2中试验结果表明，相对普通法搅拌工艺，水泥砂浆法搅拌工艺，可使混凝土7 d、28 d抗折及抗压强度均会有所提高，其中7 d抗压强度提高8.2%～11.1%，抗折强度提高10.5%～14.1%，28 d抗压强度提高9.5%～14.8%，抗折强度提高10.9%～13.7%，总体来看，抗折强度提高幅度比抗压强度稍大，28 d抗折、抗压强度提高幅度较7 d大，强度等级越低提高幅度越大，由此可推断，该搅拌工艺对改善混凝土抗折强度更有利，且强度提高幅度会随混凝土龄期增长及强度等级的提高而增大。见表3。

由表3可看出，水泥砂浆法搅拌工艺可提高混凝土耐磨性、抗渗性，磨损量降低幅度0.1%～4.2%，渗水量降低幅度24.5%～34.3%，综合来说，对混凝土耐磨性改善不大，但对抗渗性改善显著，混凝土强度等级变化对耐磨性、抗渗性影响无规律可循。

3.3 水泥砂浆搅拌工艺改善混凝土性能机理分析

水泥混凝土是由水泥、砂、石、水及内部的空气等组成复合性建筑材料，各组成之间有可能产生物理化学变化，最终影响着混凝土的使用性能[3]。

3.3.1 改善水泥石与集料的粘结力

当水泥开始水化时，最先形成絮凝结构，普通搅拌工艺，一方面使水泥絮凝结构解体，使其分散度提高，但同时另一方面，在粗集料运行的背面，絮凝结构是很少受到影响的，故此分散度差，影响水泥石与集料的粘结力，是强度的薄弱环节[4]。

相对于普通搅拌工艺，水泥砂浆法搅拌工艺，由于将水泥、水、砂拌制成水泥砂浆，砂被水泥浆包裹，完全破坏了絮凝结构，分散度提高，使其内部水泥可进一步水化，水化程度增大，速度加快，当再干燥状态的碎石加入砂浆中继续搅拌后，碎石表面可吸附部分水泥砂浆中的自由水分，最终可在其表面形成一层低水灰比的水泥浆壳，进而增强了水泥石与碎石之间的黏结力，混凝土强度提高，力学性能得以改善[5]。

3.3.2 改变混凝土中的孔隙分布

普通搅拌工艺，由于干燥的集料吸水性较强，在砂、石材料表面吸附有较厚的水膜，石子表面形成一个高水灰比的净浆壳，水泥石粘结强度低，硬化后，失水收缩造成内部孔隙、裂纹数量增多；同时，混凝土在浇筑初期初凝状态下，比重大的砂石材料下沉，比重较小的水分和气泡上浮，向上迁移过程中，遇到粗糙碎石的阻碍，有部分水分和气泡将聚集在其周围，促使混凝土硬化后，在粗骨料界面处形成大孔隙；正是由于以上两方面原因，混凝土整体性、均匀性遭到破坏[6]。

水泥砂浆法搅拌工艺，在石子表面形成低水灰比净浆壳，不仅可加强水泥石与集料的界面强度，而且起到阻碍自由水分向石子表面集中的屏障，消除了水分和气泡向石子表面不断聚集现象，避免了混凝土的分层现象，减少了水泥石与集料界面的裂缝和孔径尺寸，混凝土的密实度、强度、抗渗性等得到了很好改善[6]。

4 结 语

本文在两种不同搅拌工艺下，通过对三种不同强度等级混凝土的抗压、抗折强度、耐磨性及抗渗性进行测试，可得出如下结论：

①水泥砂浆搅拌工艺可增强水泥石与集料的界面黏结强度，进而提高混凝土的强度，改善其力学性能，相对于普通法，平均提高幅度，抗压强度提高10.9%，抗折强度提高12%，对提高抗折强度更有利，且随强度等级及龄期的增加而增加。

②水泥砂浆搅拌工艺通过改变孔隙分布，提高混凝土密实度、抗渗性及耐磨性等，相对于普通法，平均降低幅度，单位面积磨损量降低1.9%，渗水量降低30.2%，对混凝土抗渗性改善更大一些。

参考文献：

[1] 吴明杰，任兆林. SEC混凝土技术及其应用[J].交通科技与经济，2000

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[2] JTG_E30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].

[3] 王长青，肖建庄，孙振平.现浇再生混凝土框架模型结构地震损伤评估 [J].同济大学学报（自然科学版），2015，（02）.

[4] 秦昉.水泥混凝土投料搅拌工艺及其影响试验研究[D].西安：长安大

学，2013.

[5] 马骉，张文静，秦昉，等.投料搅拌工艺对嵌锁密实水泥混凝土性能的影 响分析[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2015（02）.

水泥生产工艺 篇4

目前大多数水泥企业的水泥粉磨, 采用了辊压机+球磨机的双闭路联合粉磨系统。电耗确实降低了, 但由于水泥颗粒分布过于集中, 需水量却居高不下。这势必要增加混凝土减水剂的使用量, 增加混凝土搅拌站的成本, 搅拌站不太买帐, 最终影响到企业的销量和售价。

一般来讲, 闭路粉磨系统, 特别是采用高效选粉机的闭路系统, 其水泥粒度分布比较窄, 粒度均匀性系数在1.0~1.2之间, 需水量高达26.0%~28.0%;而开路粉磨的水泥, 粒度分布范围比较宽, 均匀性系数在0.9~1.0, 水泥的需水量在24%左右。

开路粉磨系统与闭路粉磨系统水泥粒度的分布差别见表1。

水泥的粒度分布比较窄时, 由于其堆积密度比较小, 包裹水泥颗粒的水膜较厚, 将导致混凝土减水剂使用量的增加, 所形成的混凝土内部结构空隙率较大, 也会降低混凝土的密实性、强度和耐久性。所以, 要求水泥具有较宽的粒度分布是十分必要的。

那么, 怎样才能拓宽联合粉磨系统水泥的粒度分布范围呢?我们先来看看西南科技大学的有关试验:

开路与闭路水泥的粒径分布, (试验样品) 最大区别在于粒径≥80μm的部分相差8.24%, 最简单的方法, 就是向闭路水泥里加入8.24%的≥80μm的水泥颗粒, 看看它们有什么变化。加入8.24%的≥80μm的水泥颗粒后, 闭路水泥与开路水泥的粒度分布比较见表2。

由表2可见, 向闭路水泥颗粒中加入8.24%的≥80μm的水泥颗粒后, 二者的粒度分布的差别主要在3~32μm和65~80μm, 前者闭路所含的颗粒比开路的多2.84%, 后者闭路所含的颗粒比开路的少2.57%, 因此又向闭路水泥里加入2.57%的65~80μm的水泥颗粒。闭路水泥的粒度分布进一步调整为表3所示。

调整结果显示, 开路与两次调整后的闭路水泥, 粒度分布大部分已经接近, 仅在粒径为3~32μm处相差1.59%, 但由于3~32μm处的水泥粒度对强度的贡献较大, 可以抵消其因为堆积不紧密而造成的强度损失。经试验表明, 两者的需水量已基本接近。

试验揭示, 在具体的生产中, 用选粉机选出≥80μm的水泥粗颗粒加入到闭路粉磨的水泥中, 一方面可调整闭路水泥的粒度分布, 另一方面还可降低粉磨过程中的电耗, 具有一定的实用价值。

如果某企业的一个车间有多台水泥磨, 更可以区别控制每台磨的产品细度, 然后混合入库, 就能在不增加电耗的情况下, 拓宽水泥的粒度分布范围, 降低需水量, 提高水泥品质。

如果某企业采用了分别粉磨工艺, 那就更简单了, 可以把易磨的石灰石磨细到3μm以下, 把难磨的钢渣等磨到65~80μm, 尽量把宝贵的熟料控制在3~32μm范围内, 就能在降低粉磨电耗的同时提高水泥品质, 还能降低熟料的掺加量, 真正做到物尽其用。

还有一种做法值得商榷, 目前部分厂家在积极推行的半终粉磨系统, 将辊压机闭路系统收集的部分细粉直接加入到成品中, 说法一是增加产量降低电耗;二是改善水泥的颗粒级配, 拓宽水泥粒度的分布范围, 降低水泥的需水量。其工艺流程见图1。

由于其在V选与旋风收尘器之间加了一台选粉机, 降低了对成品水泥颗粒级配的拓宽能力, 姑且不论是否能拓宽颗粒级配的分布范围, 但可以肯定, 这部分物料是没有通过球磨机整形的辊压机细粉, 其颗粒的球形度极差。

水泥的堆积密度、需水量, 除与水泥的颗粒级配有关外, 还与水泥的颗粒形状有关, 圆度系数 (与颗粒投影面积相等的圆的周长与颗粒投影面积的实际周长之比) 越高, 与水的接触表面积就越小, 标准稠度需水量就越小。

辊压机为料床挤压一次破碎, 效率高但球形度不好, 球磨机为多次冲击研磨, 效率低但球形度高, 这也正是辊压机甩不掉球磨机的主要原因。所以, 半终粉磨系统不可能改善水泥的需水量, 事实证明半终粉磨系统生产的水泥, 其需水量确实比较高, 不太受用户欢迎。

实际上, 如果考虑拓宽水泥的颗粒级配, 降低其需水量, 将球磨机磨内通风的收尘粉直接加入成品中更加合适。但要注意收尘粉的细度, 如果存在过粗的颗粒, 则可以在袋除尘器之前加一级旋风除尘器。

47水泥需水量高只与粉磨工艺有关吗

俗话说, “巧妇难为糟米之炊”, 粉磨系统对水泥需水量的调节力度是有限的, 好米不一定能做成好饭, 但糟米肯定是做不成好饭的。水泥的需水量除与其粉磨工艺有关外, 还与其比表面积、所用的配料组分直接相关。

我们先来看看水泥需要水干什么?水泥在使用时需要加水搅拌成浆体, 使其产生一定的流动性便于施工可塑, 加入的水量主要用于以下需求: (1) 填满水泥颗粒的间隙, 称为填充水; (2) 湿润水泥颗粒表面, 形成足够厚的水膜, 称为表面层水; (3) 满足水泥的初期水化, 称为水化水; (4) 水泥中如含有疏松多孔组分, 会吸收水分到孔隙内部, 称为吸附水。

实际上, 混凝土的工作性能和力学性能, 与水泥的标准稠度需水量, 不存在完全的对应关系。混凝土试验表明, 水泥的需水量介于26%~28%之间时, 配制的混凝土整体性能较好。影响水泥需水量的主要因素还包括以下几个方面:

(1) 有关研究表明, 水泥比表面积为300~400m2/kg时, 如果水泥的粒径分布斜率n和熟料反应活性不变, 则比表面积每增加100m2/kg, 水泥的标准稠度需水量增加l.6%。其中, 水泥粉体的空隙率和形成水膜的物理因素变化, 使需水量增加0.8%, 熟料反应面积的增加所引起的化学因素变化, 使需水量增加0.8%。

(2) 混合材种类和掺加量, 对水泥标准稠度需水量也有很大影响。有些混合材可降低需水量, 有些对需水量影响不大, 有些使需水量增大较多。

在水泥中掺加石灰石, 一般能使需水量下降。有关试验表明, 当掺量从0%增加到30%时, 需水量从25.0%下降到了23.6%。这主要是石灰石比熟料易磨, 在相同粉磨条件下, 石灰石比熟料更细, 因此能填充熟料颗粒之间的空隙, 减少其空隙用水。

其他混合材从0%增加到30%时, 对水泥需水量的影响分别为:掺矿渣需水量基本没变;掺粉煤灰需水量略有增加;掺沸石需水量提高到28.6%;掺煤矸石需水量增加到27.0%。

(3) 掺加不同的石膏, 对水泥的需水量也有较大影响。石膏有多种形态, 它们的溶解度和溶解速率各不相同, 势必影响到水泥水化早期水泥颗粒表面钙矾石晶体的形成, 继而影响到水泥的流变性和需水量。

水泥中水化最快的是C3A, 它决定着水泥的凝结时间, 加入石膏的目的就是控制它的水化速度。但C3A的活性有高低之分, 水化速度有快慢之别, 这就要求与之相配的石膏也应有不同的形态, 其溶解速率要有快有慢。活性高的C3A溶解快, 水泥中早期Ca2+和SO42-的水平高, 所用的石膏中应有适量溶解速率快的组分;活性低的C3A溶解较慢, 水泥中的Ca2+和SO42-不应在早期就消耗完, 所用的石膏中应有适量溶解速率慢的组分。

石膏的形态通常有生石膏 (C a S O4·2 H2O) 、天然硬石膏 (Ca SO4) 、半水石膏 (Ca SO4·0.5H2O) 、可溶性硬石膏 (Ca SO4) 。其溶解度和溶解速率见表4。

目前, 有不少水泥企业掺用脱硫石膏, 试验表明, 不同掺量的脱硫石膏与天然石膏相比较, 对水泥物理性能的影响不大。水泥ld强度掺脱硫石膏好于天然石膏;水泥后期强度掺天然石膏好于脱硫石膏;随着脱硫石膏掺量的增加, 水泥标准稠度用水量相应减小。

(4) 熟料的C3A含量、碱含量、f Ca O高低、烧失量大小等, 都是影响熟料需水量的重要因素。 (1) 熟料中主要矿物的需水量, 其大致顺序为C3A>C3S>C4AF>C2S, 与其水化速度基本一致, C3A的含量与水泥需水量成线性关系; (2) 熟料中碱含量增加, 会使水泥的需水量增大, 实验表明, 当水泥碱含量从1.0%增加到2.20%时, 水泥需水量能从27.3%增加到30.3%; (3) 熟料中f Ca O、烧失量的增加, 同样会使水泥的需水量增大。

48立磨生产的水泥需水量就一定高吗

球磨机具有诸多优点, 但粉磨电耗不可能太低;辊式磨电耗是低, 但大家一直担心其产品的颗粒形状和颗粒级配, 担心水泥的使用性能差, 担心水泥的需水量高。

我们已经呼唤了多年的水泥“无球化时代”, 至今仍未到来, 还有到来的希望吗?实际上水泥“无球化时代”已经悄悄地向我们走来, 水泥立磨终粉磨已经成熟。

目前, 国内的水泥粉磨系统, 仍然以“辊压机+球磨机, 双闭路联合粉磨系统”为主, 由于球磨机的粉碎机理属于单颗粒破碎, 粉磨效率不可能太高。100多年来球磨机的结构和工艺系统有了很大改变, 但粉碎机理依旧, 所以能量利用率没有大幅度的变化。由于破碎粉磨效率低下, 绝大部分钢球的冲击能转变为热能, 少部分冲击能转变为噪声, 不但浪费了能源, 而且污染了环境。

尽管立磨终粉磨系统具有粉磨烘干效率高, 对入磨物料的适应性好, 工艺流程简单, 空间布置紧凑, 维护费用低等诸多优点, 但由于水泥粉磨是保证水泥成品质量的最后一关, 担心立磨水泥的使用性能尤其是水泥的需水量高, 尽管人们一直想将水泥行业推进到无球化时代, 但球磨机仍然长期占据着水泥粉磨的主导地位。

在中国的粉磨历史上, 长期并存着碾、磨两种工艺设备, 碾就是为了改善磨的产品性能而开发的, 碾就是现代立磨的原型。实际上, 水泥立磨终粉磨产品, 完全可以和球磨机媲美, 能够满足各种工程需要。根据中国水泥行业资深专家高长明的统计, 在历年新建水泥项目中, 水泥立磨终粉磨的选用率已经呈现出逐年提高的趋势, 见表5。

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2004年9月, 台湾幸福水泥公司在越南福山 (phuc son) 设计的无球化工厂, 设计能力为5000t/d, 采用1台LM48.4的生料磨、2台LM46.2+2C的水泥磨和1台MPS3070BK的煤磨。整个水泥厂的吨产品电耗降到78~80k Wh/t。

成都院设计的阿联酋10000TPD生产线, 于2006年投产;印度新建的10000TPD生产线也投入运行, 全部采用立磨。分别粉磨原料、煤、水泥, 都取得了良好的业绩。还有多条新建水泥生产线采用了水泥立磨终粉磨技术。

在国内, 湖北亚东 (莱歇立磨) 、云南东骏 (史密斯立磨OK33-4) 、四川星船城 (莱歇立磨) 等水泥公司采用了进口水泥立磨, 目前这些水泥立磨系统均运行正常。水泥立磨已成功地生产出了普通水泥、中热水泥、矿渣粉, 可以认为各品种的水泥, 立磨系统均能正常生产。

2009年张家口金隅水泥有限公司, 率先采用两台国产TRMS3131立磨实现了稳定粉磨水泥的目标, 磨机产量和主机电耗达到了预期的指标, 实现了国产水泥立磨的工业应用。

2010年6月, 华新东川水泥公司采用华新设计的HXLM4300水泥立磨用于水泥粉磨。水泥成品的颗粒分布和标准稠度需水量, 与球磨系统的产品相当;混凝土的性能也达到了工程要求的优良水平。

据华新水泥的副总李华介绍, 立磨用于水泥粉磨已经在华新得以普及, 目前, 华新公司的水泥粉磨系统已有29台立磨在生产, 全部是华新自己制造的立磨, 产品质量没问题, 节电效果显著。

实践证明, 立磨粉磨系统和辊压机+球磨联合粉磨系统, 生产的水泥都能达到国家标准要求。下面是西南科技大学的有关调查资料, 供参考:

不同流程水泥标准稠度用水量对比见图2。由图2可见, 需水量最高的是闭路联合粉磨系统, 而不是立磨。

不同磨别普通波特兰水泥 (OPC) 性能对比见表6, 不同磨别水泥配置混凝土性能比较见表7。

49辊压机终粉磨就不能生产水泥吗

众所周知, 辊压机和立辊磨, 是近几年在水泥行业粉磨系统中广泛采用的节电设备, 应该说都取得了显著的效果。但立辊磨已经广泛应用于生料终粉磨, 应用于水泥的终粉磨也已经起步, 而辊压机却晚了一步, 辊压机生料终粉磨才刚刚起步, 辊压机水泥终粉磨尚处在研发阶段。

鉴于辊压机已成功用于生料终粉磨, 并且具有系统简单、操作方便、管理维护容易、电耗低的特点, 那么辊压机是否也可以取代立磨作为水泥终粉磨系统呢?辊压机与立磨同样属于挤压粉碎, 立磨能生产性能合格的水泥, 辊压机为什么就不能呢?我国在上世纪末就有一个专题项目, 直接叫“无球磨机挤压粉磨系统”项目, 所指十分明确, 就是期望辊压机的节能优势在水泥粉磨中得到体现。

伯力鸠斯和洪堡公司也进行了这方面的尝试, 遗憾的是, 由于没有从系统工艺和设备原理上进行改进, 仅仅将研究局限在设备的适应性调整上, 简单试验的结果是:水泥需水量大、快凝、早期强度下降。由于两大公司在国际水泥界的地位和声望, 他们的简单试验反而影响了该项技术的进一步研究。

可喜的是, 目前国内已有几个较大的设备厂, 在开发水泥辊压机终粉磨系统, 我相信他们能够取得成功。

据有关资料介绍, 在水泥辊压机终粉磨工艺技术攻关期间, 合肥水泥研究设计院在安徽省安庆白鳍豚水泥有限公司建成了一套水泥辊压机终粉磨生产线, 并在实际运行中通过调整辊压机的液压压力、磨辊转速等操作参数, 完全掌握了辊压机在挤压不同粒径、不同物料的运行规律。

在水泥成品比表面积>300m2/kg时, 可以保证辊压机在安全、平稳的运行状态下, 使辊压机的性能得到充分发挥;通过调整粉磨系统的循环负荷、打散分级机的分级转速以及选粉机转速等工艺参数, 使水泥粉磨系统单位电耗<24k Wh/t, 比表面积为300±10m2/kg, 质量符合P·O 42.5水泥标准。

合肥水泥研究设计院还研制出了粒度分布调节器, 用以控制返回辊压机重新挤压的回粉量和调节入机物料的粒度分布, 使水泥成品的颗粒形貌、粒度组成趋于合理;通过调整辊压机的循环负荷, 实现了对水泥成品颗粒的整形, 水泥性能等指标基本与普通圈流磨一致。水泥辊压机终粉磨成品粒度分布见表8。

%

天津院的研究也表明, 在多次挤压料层粉碎条件下, 辊压机能够实现挤压出2~3μm的水泥颗粒, 而且生产微细产品的能耗远远低于通常的粉磨系统。

据有关资料介绍, 他们在天津振兴水泥公司的“Φ180/140辊压机+Φ3.8×13球磨机”联合粉磨系统上, 进行了简单的辊压机终粉磨试验, 结果表明:当比表面积磨到380m2/kg时, 水泥的系统粉磨电耗合计为26.4k Wh/t, 水泥的标准稠度需水量为28.3%。

辊压机与立磨的粉磨机理同样为料层粉碎, 冲击物料的飞溅能得到比立磨更好的应用, 因而粉磨能量利用率提高, 粉磨电耗应该比立磨更低。但辊压机粉磨产品存在球形度差、石膏粒度偏粗、C3A活化不佳等问题, 导致水泥需水量高, 影响了水泥的产品性能。

辊压机与立磨的不同点在于立磨是多次粉碎, 而辊压机的粉碎次数要少得多。那么, 我们是否能够通过增加辊压机闭路系统的循环负荷, 以增加粉碎次数呢?这一点, 我们已经利用现有的水泥联合粉磨系统, 作了一定的研究试验, 遗憾的是, 随着辊压机及其循环系统的进一步加大, 结果是系统装机功率上去了, 而辊压机的实际运行功率却要比预想的小得多, 有的还有所下降, 大辊压机只是干了小辊压机的活, 导致了系统电耗不但不能降低, 反而升高。

怎么会是这种结果呢?分析认为, 辊压机对物料的粒度均一性要求较高, 特别对易碎性比较差的物料更是如此, 不像球磨机对大粒小粒都能做功, 对物料颗粒的适应范围较宽。当辊压机被粒大难碎的物料挤开辊缝后, 对粒度小得多的回粉做功就非常有限了, 所以单纯地提高循环负荷是没有用的。问题讲清了措施也就有了, 辊压机用于水泥终粉磨的根本问题, 就是必须解决辊压机对物料粒度的均一性要求。

要解决辊压机对物料粒度的均一性要求, 最简单的措施就是采用二级辊压粉磨系统。第一级为辊压机预粉碎系统, 采用高压力辊压机, 开路一次通过, 主要是消除物料的大颗粒;第二级为粉磨系统, 采用中压力辊压机, 闭路多次循环通过, 经分级设备分选出合格产品。

就目前的联合粉磨系统来讲, 经验表明, 辊压机对较细的物料难以做功, 其运行电流始终难以上去。那么, 对于水泥辊压机终粉磨系统, 二级辊压机全是粉料, 又如何保证辊缝被撑开, 运行在较高的电流之上呢, 就成为另一个必须解决的问题。解决粉料撑开辊缝的措施, 仍然是采用强制性喂料技术, 设备原理类似于现有的罗茨风机, 加工精度不需要那么高, 转速也要大幅度降低。

50烧成熟料以后就不需要均化了吗

大家对这个问题的回答, 不需要思索, 一定是张口就来“需要、重要”。但在实际行动上往往重视不够, 忽视了它对质量、成本、效益的影响。我们就再来强调一下熟料以后的均化。

熟料是生产水泥的主要组分, 而且是水泥活性的主要来源, 熟料质量的波动必将导致水泥质量的波动。由于影响熟料生产的因素很多, 熟料不可能没有波动, 因此对熟料的均化必须给予高度重视。一般每台窑都有自己的熟料库, 库底均设有若干卸料口。我们可以: (1) 利用库底多口同时卸料进行搭配均化; (2) 利用多库搭配向水泥磨头仓供料均化; (3) 采用机械倒库的方法进行均化; (4) 建设专用的次品库搭配好料使用均化。

我国水泥企业质量管理规程规定, 水泥28d抗压强度的标准偏差应不大于1.65MPa, 这不但是保证水泥强度稳定的需要, 而且是保证其它质量指标 (安定性、细度、凝结时间、有害化学成分等) 均衡稳定的需要, 也是水泥制品、构件、建筑工程质量保证和方便使用的需要。水泥均化与生料均化同属粉状物料均化, 可用的均化手段有:多磨入库、多库配出、机械倒库、间歇式空气搅拌库、连续式空气搅拌库等。

提高袋装水泥的袋重合格率, 缩小袋重的标准偏差, 这也是重要的均化。 (1) 袋装水泥出厂一般均按袋数计算发货质量, 每袋水泥超量或不足都会给供需双方带来经济损失; (2) 在施工中, 往往是按每袋水泥50kg计算配制混凝土, 质量不足会降低混凝土的标号影响工程质量, 超量则造成水泥不应有的浪费; (3) 对用户的各种影响, 最终都会反射回来, 最终会影响到水泥生产者的产品竞争力, 影响到市场和售价。

水泥混凝土生产工艺质量控制 篇5

总 则

一、为加强质量管理，稳定和提高公司混凝土生产质量水平，不断优化生产成本，保证混凝土质量，根据国家有关标准，结合本企业实际，制订本规程。

二、贯彻和坚持公司“以客户为中心”、“以质量成本为中心”的指导思想，走质量效益型道路，提高本企业的整体质量水平,增强员工的市场竞争观念,激发公司提高质量成本意识的内在动力，提高公司以质量成本求生存，图发展的自觉性，不断采用现代化的管理方法，向管理要效益；

三、严格执行国家各种有关的技术规范,加强原材料检测和混凝土的试配工作,抓好混凝土生产质量的检测和监督工作,不断积累可靠的经验, 提高混凝土质量的预控水平；

四、大力推广新材料、新技术、新工艺,不断提高预拌混凝土的生产技术水平,提高劳动生产率,节约生产成本,提高经济效益；

五、提高公司的整体素质，健全质量体系，把现代管理、技术和数理统计方法三者紧密结合起来，切实做到“事先控制，层层把关”，合理制定各项内部控制指标，确保混凝土符合技术质量标准,使混凝土质量始终处于受控状态；

六、认真贯彻企业质量管理规程，运用科学管理方法，统一指挥，分工负责，实行质量控制责任制和质量否决权，全面落实各项质量管理措施；

七、各分站、各部门要结合《质量手册》，监督检查，督促各部门严格执行本规程规定。

第一章 原材料质量控制规程

一、目的

保证混凝土生产质量的稳定性，混凝土生产成本的最优化。确保生产使用的原材料质量符合要求，对材料供应商进行有效的质量监督，预防或控制不合格原材料进入生产流程，以及及时根据原材料的质量水平调整生产配合比。

二、适用的范围

适用于原材料进厂验收的全过程，并作为原材料采购及生产配合比调整的依据，以及生产过程中的原材料抽检。

三、职责部门

1、总经理室负责原材料的采购领导工作；

2、中心实验室和站属实验室负责进厂材料的检测工作；

3、采购部和站属材料组负责原材料购进的预约及购进的具体工作，确保原材料的质与量两方面均满足生产要求；

4、站属实验室和中心实验室分别负责原材料抽样检验及验收。

四、原材料进厂的质量要求

1、对材料供应商的要求

材料供应商必须定期提供具有CMA资质的检验报告（混凝土工程所需要的全套检验项目，甚至包括放射性检验、环境安全性评价、碱、氯离子含量等），并复印件留各站资料室，原件存放在中心实验室存档。

2、对各分站的要求

各分站对进厂所有原材料必需建立相应检测台帐，由站属试验室负责，并由中心实验室负责检查与考核。

3、各材料检验指标要求和检验项目（1）水泥

①水泥的各项质量指标符合GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的各项规定基本的物理性能，主要检验项目：水泥的细度、标准稠度、凝结时间、胶砂强度、酸不溶物、安定性(必要时)。由各分站对每次进厂水泥抽样并送中心实验室检验，并在中心实验室建立相应质量台帐，检测结果必须及时反馈各分站。

②各站属实验室必须对每次进厂水泥进行外加剂适应性检验（净浆流动度、掺量曲线），并建立相应的台帐，由中心实验室抽检与考核。（2）外加剂

①各项质量指标符合《混凝土外加剂》GB8076-1997中各项质量规定要求（固含量、比重、PH）。

②站属实验室必须对每次进厂外加剂进行水泥适应性检验(水泥净浆流动度法)，并建立相应台帐，由中心实验室抽检与考核。（3）砂

① 砂的各项质量指标符合《建筑用砂》GB/T14684-2001或《普通混凝土用砂质量标准及检验报告》JGJ52-92中各项质量指标要求。

② 各站属实验室必须做砂细度模数、含泥量、堆积密度、筛分检验，并建立相应台帐；（4）石

①碎石的各项质量指标符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2001或《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53-92中各项质量要求，主要检验项目：含泥量、级配、压碎指标、针片状含量、堆积密度。其中站属实验室负责含泥量、级配、瓜米石掺量（最紧密堆积）检测，中心实验室负责压碎指标、针片状含量、堆积密度等检测。

②各站属实验室必需做级配试验以及瓜米石最佳掺量试验(最紧密堆积法)，并建立相应台帐。（5）粉煤灰

①各站属实验室必需测细度、PH、流动度（外加剂适应性）；

②活性系数、需水量比三氧化硫含量、游离氧化钙含量等由站属实验室抽样并送中心试验室检验。（6）矿渣粉

①各站属实验室必需测细度(0.045mm筛余)；

②活性指数和比表面积送中心试验室检验，按S95标准收货，其中7天活性指数≥75%，28天活性指数＞95%（公司内控指标大于100%）。

4、材料的取样及标识

①各站材料堆场、罐或缸等处，必须有明显的材料标识，并由各站属材料组负责，材料取样由各站属实验室负责。

②原材料进厂抽样必须具备代表性，多点取样，水泥必须密封保管；③样品必须做唯一性的标识，标识必须符合以下规定：

a、样品名称；b、样品的型号规格；c、样品的品牌或生产厂家；d、取样的日期及时间；e、取样人签名。

5、材料堆场入库 材料堆场入库或入缸必须遵照按质存放、分类使用的原则，必须严格执行公司制定的“物料入库转库管理制度”。

6、原材料进厂抽样检验的频率（1）水泥

不同编号的水泥必须最少抽样一次。（2）外加剂

每批抽检一次，每星期抽样不少于2次。（3）粉煤灰 每批抽检一次。（4）砂

每天抽样检验不少于1次，发现有不合格砂进厂，适当加密抽频次。（5）碎石

每天抽样检验不少于1次，发现有不合格石进厂，适当加密抽频次。（6）矿渣粉 每批抽检一次。

7、生产过程原材料质量抽检（由各站属试验室负责）（1）水泥

每班次抽样1-3次，视产量具体确定。（2）粉煤灰

每班次抽样1-3次，视产量具体确定。（3）砂、碎石

每天抽样1-2次，视产量具体确定。（4）外加剂

每星期抽样1-3次，视产量具体确定。（5）矿渣粉

每班次抽样1-2次，视产量具体确定。

8、原材料进厂抽样检验记录

进厂的原材料抽样检验数据必须按规定记录相应的表格内，每次检验结果必须交站属实验室主任签名审批，同时每天站属QC主管必须熟知检验结果，并结合检验结果，有针对性地实施生产配比。

9、原材料质量初步检验评价

砂、石、粉煤灰进厂时，站属实验室必须作出初步检验评价（含外观检查），并要求按质分别存放，存放应有标识，避免混杂。坚持“先检验，按质搭配（或预均化），后使用”的原则。站属实验室负责监督落实，并具有最终的材料进厂质量否决权。评价结果将作为考核采购部门月度考核、材料分类使用(或预均化)以及生产配比调整的依据。

10、进厂原材料不合格品的控制与纠正

（1）站属实验室对进厂原材料的检验中发现其质量指标不符合本公司内控标准要求、采购文件或采购合同的规定时，应做好记录，可行时进行隔离，做好标识和通知站属材料组。

（2）站属材料组接到不合格通知后，应立即通知供方，要求其迅速整改。情况严重的应停止该供方供货。（3）对于可隔离的原材料不合格品，由站属材料组和实验室及有关部门的人员进行评审，视其对混凝土产品的影响程度，作出让步接收或拒收的处理，报站经理批准后，由站属材料组通知供方。

（4）对让步接收的不合格品，不能直接投入生产，应由站属实验室提出降级处理或与其他合格品搭配使用的方案，避免用于重要工程结构部位。（5）站属实验室室应对搭配后的结果重新取样检验或采取其他可行的方式进行验证，确认满足规定的要求时，才允许投入生产。

水泥生产工艺 篇6

关键词水泥工艺学教学改革教学内容教学方法

中图分类号:G427文献标识码:A

《水泥工艺学》是河南理工大学为材料类专业学生开设的一门专业必修课,目的在于拓宽学生专业知识面,使学生了解水泥的生产种类,生产工艺。鉴于专业课时有限,该校在教材选择、教学内容、教学手段和课程考试上进行了有益的探索。

1 教材的选择与教学内容的思考

一本优秀的教材,是进行教学的基本条件,也是教学质量的保障。①国内供材料类专业选用的两本教材均为武汉理工大学编写的水泥工艺学教材,②③内容覆盖了水泥工艺学的主干内容,其中李坚利编写的教材为中等专业学校用教材,内容多、理论推导多,适合于较多学时的教学,而沈威编写的教材条理清晰、重点突出、推导较少,适合于工科院校少学时教学。我校材料专业目前《水泥工艺学》课时较短,仅有32学时。因此我们选用教材为沈威编写的教材;目前水泥领域不论在理论研究还是生产实践等方面都有不少新的进展,而且各校教育改革的深入也提供了更多有益的经验。沈威编写的《水泥工艺学》,其教材引用了最新颁布的国家标准,介绍最新水泥生产工艺、水化研究、水泥品种,并且其教材更好地注意了与“硅酸盐物理化学”、“水泥热工基础与设备”以及“水泥工厂工艺设备设计概论”等课程的衔接与分工,避免不必要的重复,同时还保持必要的系统性。

针对专业课教学学时较少的情况,在教学内容上我校进行了有效的选择,重点介绍硅酸盐水泥的组成、煅烧、粉磨、质量控制;简单介绍水化、硬化的内容,为进一步掌握工艺要求、改善性能、研制新品种水泥提供必要的基础。对火山灰质水泥、矿渣水泥和粉煤灰水泥着重介绍工艺和性能方面的特点;而对于水泥制品混凝土因有专门的专业课《混凝土学》,所以混凝土就不再讲了。

2 改革教学方法与手段

高校教学工作有两个主体。一个是教师,一个是学生,教学效果的好坏取决于教师和学生的积极性与否。教师要积极探索灵活多样的教学方法,确立教师和学生双重主体地位,注重教学活动的双向交流,启发学生学习的主动性,才能取得良好的教学效果。我们在教学实践中,采取了多样灵活的手段以提高教学质量:

2.1 现场参观法

专业课课时少,学生对水泥工艺认识有限,因此,安排2学时到学校附近水泥厂参观,使学生对水泥工艺有直观的认识。

2.2 对比法

通过对最新生产工艺和旧的生产工艺的对比,使学生充分认识到最新生产工艺优点,对环境更加环保,生产效率更高,提高了学生学习的积极性,对新工艺的探索。

2.3 制作工艺动画

针对教学内容和时间安排,开发了一套生动形象的多媒体课件,并针对一些因实践条件和学时限制无法完成的实践项目,制作成工艺动画,增强了教学效果,提高学生的学习兴趣。

3 课程考试改革,综合评定学生的成绩

3.1 加强课程论文的训练

课程论文是新型建筑材料教学不可缺少的环节之一,学生通过对课程论文的撰写,能够更好地掌握《水泥工艺学》基础理论和基本知识,了解国内、国外最新水泥工艺;学生通过写课程论文,既可以培养他们的科技文写作能力,又可以培养他们的独立分析、独立思考问题的能力,从而培养他们的科研能力。在训练学生课程论文的写作过程中,严格把关,防止学生的抄袭,并可由学生根据学习科目自定与科目有关的论文题目,使学生学以致用,多样化发展。

3.2 综合评定学生最终成绩

学生在该课程的最终成绩由多个指标构成,如课堂参与成绩、作业成绩、期末考试成绩、课程论文质量。教师可根据培养目标对这些指标分配不同的权重,在一般情况下,期末考试成绩在总分中的比重不超过70%。通过这种多指标评估体系,考试不再是学生的记忆能力,而是综合考虑学生的口头表达能力、分析判断能力、反应能力、写作能力。

水泥生产工艺 篇7

该公司的主要原料为煤和水, 产品原来主要是以热电联产为主, 为保护环境, 实行清洁生产, 我公司采用了“一炉两用”技术建成了水泥厂, 水泥制品厂, 从而使我公司的固体排放达到了零排放。

1 生产原辅材料

1.1 煤:

我公司的燃料煤分两部分, 一部分是选煤厂的洗中煤, 通过412皮带进入37米4000吨储煤仓, 然后通过振动给煤机到达2#皮带后又通过3#皮带运到标高22米4#皮带, 经分煤器分别输送到各台炉的炉前仓。另外一部分是各矿来的劣质煤和煤矸石, 通过火车送到煤场, 然后通过受煤坑进入原煤破碎机, 破碎后的劣质煤通过降尘和加湿经过皮带送入22米炉前仓。煤在炉前仓顺溜煤槽通过给煤机打入炉内进行燃烧。燃烧后的炉渣和粉煤灰通过刮板机和皮带送往粉煤灰水泥公司, 然后通过深加工做成粉煤灰水泥。一部分水泥销售到各矿。另一部分水泥运到粉煤灰建材公司做成各种粉煤灰水泥制品, 然后销售到各矿。

1.2 水:

该公司用水是集贤矿疏干水, 通过水泵打入蓄水池, 然后通过管道泵到公司化学水车间进行水处理, 然后进入疏水箱通过给水泵进入锅炉。进入锅炉的水通过锅炉的加热产生蒸汽进入汽轮发电机组做功产生电能和热能。电能通过输变电系统一部分送入尖山变电所并网。另外一部分送入冶金公司。冶金公司生产出来的硅铁送往供应处或销售市场。热能一部分通过市区换热器供应市区各换热站然后供往取暖用户。另外一部分通过厂区换热器换热以供应厂区内取暖和厂家属楼取暖用。

2 污染排放

本公司污染物以锅炉燃烧后的烟气为主。主要为烟尘和二氧化硫2002年之前锅炉的除尘器原设计是水膜除尘器, 除尘效率低, 不能满足城市环保要求。公司投入1010万元对原除尘器拆除改造为静电除尘器, 除尘效率高达99.5%。锅炉烟尘排放浓度符合国家环保要求。

2002年以后由于锅炉燃烧后的细灰排放在公司厂房西侧, 形成一个新的污染源。公司对细灰的污染问题特别重视, 2003年聘请北京中科院慧智建材设计研究所科技人员来到现场, 针对流化床锅炉燃烧情况进行粉煤灰综合利用“一炉两用”试验。

在沸腾炉内掺加了“AMC”掺烧剂, 使得从电除尘收集下来的粉煤灰得到了改性, 通过燃烧使粉煤灰中的含碳量降低, 二氧化硅和氧化钙的含量提高了。该项目在沸腾炉上尚属国内首次使用。该项目建成投产后完全可以解决粉煤灰堆积造成对周边环境污染问题。同时变废为宝, 将粉煤灰制成水泥, 解决粉煤灰的堆积占用土地问题。

3“一炉两用”生产工艺

“一炉两用”综合利用工程是采用“一炉两用”发明专利技术而建设的新型水泥工艺生产线。它与燃煤锅炉密切相关, 又区别于传统的水泥生产工艺。本生产工艺主要包括掺烧剂制备系统, 水泥制成系统和水泥包装三个系统。

3.1 掺烧剂制备系统

掺烧剂原料“AMC” (熟料、石膏、生石灰) 进厂后, 卸入原料堆棚, 经颚式破碎机破碎后, 经斗式提升机提升至库顶, 卸入各自的储存库。

掺烧剂原料按生石灰90%、熟料8%、石膏2%的比例经库底定量给料机配料, 通过胶带输送机送入组合料磨机 (￠1.83ⅹ7米) 粉磨。粉磨到细度15～20 (0.080mm方孔筛筛余) 后进入组合料仓。

组合料仓底沿南北方向设2排6个下料斗。一个下料斗对应一台锅炉, 按10吨煤配1吨组合料的比例, 物料由料封泵通过气力输送管道喷入燃煤锅炉, 与燃料煤共同进入锅炉进行燃烧, 燃烧后的粉煤灰产生了一系列的物理化学反应, 从而达到给粉煤灰改性的目的。同时由于“AMC”掺烧剂中有90%的生石灰, 利用循环流化床锅炉低温燃烧的特点, 使生石灰在锅炉燃烧过程中起到了脱硫的作用, 达到了循环流化床锅炉炉内脱硫的目的。

3.2 水泥制成系统

改性后的粉煤灰均化后按与熟料、石膏一定配比配料后, 再经过刮板输送机, 斗式提升机入￠2.4×13米水泥磨粉磨。

其中熟料、石膏需先经颚式破碎机破碎, 提升至各自的储库, 再由库底定量给料机配料后, 进入细碎机细碎后, 经斗式提升机, 胶带输送机入磨, 与粉煤灰一起粉磨。粉磨后的水泥通过料封泵气力输送到水泥储存库。

根据市场需要和国家标准, 我厂生产粉煤灰水泥分PF32.5和PF42.5水泥两个标号, 粉煤灰掺量在30%和20%左右。

3.3 水泥包装系统

一个或几个水泥储存库内的水泥, 经过库底卸料器汇入库底空气斜槽, 经斗式提升机提入均化库。均化合格的水泥通过库底卸料器, 空气斜槽, 斗式提升机卸入水泥包装库。包装库内的水泥经过库底两台双嘴包装机装袋。包装好的袋装水泥通过胶带输送机送入成品库, 由人工摞包储存或直接装车。

4 烟气排放脱硫前后浓度的对比

该公司主要的污染物是在生产过程中燃料燃烧后所造成的烟气污染。烟气中的有害物质主要是烟尘和二氧化硫。

4.1 企业执行的相关环保排放标准。

排放标准:火电大气污染物排放标准

GB13223-2003

烟尘排放浓度:200mg/m3

二氧化硫排放浓度:800mg/m3

4.2 未投入“AMC”参烧剂前烟气监测结果:

烟尘排放浓度:189mg/m3

二氧化硫排放浓度:139mg/m3

4.3 投入“AMC”参烧剂后烟气监测结果:

烟尘排放浓度:162mg/m3

二氧化硫排放浓度:63mg/m3

5 结论

虹焱热电有限公司根据环境保护的要求, 将水膜除尘器改造成静电除尘器, 除尘效率由87%提高到99.5%。针对粉煤灰堆积问题又根据企业的实际情况, 聘请了北京中科院慧智建材设计研究所科技人员来到现场实际勘察, 针对流化床锅炉燃烧情况进行粉煤灰综合利用“一炉两用”试验。在沸腾炉内掺加了“AMC”掺烧剂, 使得从电除尘收集下来的粉煤灰得到了改性, 生产出来粉煤灰水泥, 同时使烟气中的二氧化硫浓度降低, 达到了循环流化床锅炉炉内脱硫的目的。未加入“AMC”参烧剂前二氧化硫排放浓度139mg/m3, 经过加入“AMC”参烧剂脱硫后二氧化硫排放浓度降到了63mg/m3, 二氧化硫排放浓度降低了55%。

通过以上改造既给企业带来了可观的经济效益, 又降低了污染物的排放保护了环境。

摘要：本文通过对企业生产工艺的介绍, 根据环保的要求和企业实际情况利用循环流化床锅炉低温燃烧的特点, 在锅炉燃烧过程中加入了“AMC”参烧剂, 将固体污染物粉煤灰变废为宝生产成水泥, 同时又起到了炉内脱硫的作用, 即带来了可观的经济效益又保护了环境。

用白云石生产氯氧镁水泥的新工艺 篇8

1 原材料

1.1 氯化镁

氯化镁是由连云港化工总厂生产的卤片,MgCl2含量为45.5%。

1.2 白云石

白云石取自安徽凤阳县江山白云石矿,其化学成份列于表1,X射线衍射图谱于图1所示。将图1与白云石标准X射线衍射图谱对比可知,所取样品是具有典型结构的白云石样品,其中尚含有少量方解石,这与白云石的一般地质生长环境是一致的。

2 试验方法

2.1 最佳煅烧温度与保温时间的确定

为使得煅烧过程中MgCO3充分分解而CaCO3不分解或尽可能地少分解,设计了一组以煅烧温度、保温时间和原料粒度为因子的三因素、三水平正交试验。

2.2 轻烧白云石中游离氧化钙的测定

按GB176中3.14条规定进行。

2.3 轻烧白云石的烧失量测定

按GB176中3.13条规定进行。

2.4 轻烧白云石的细度测定

按GB1345中规定的水筛法进行。

2.5 轻烧白云石的抗压强度测定

按JC/T 449中规定的方法进行。

3 结果与讨论

3.1 白云石的最佳煅烧温度和保温时间

根据正交试验的结果,得出安徽凤阳白云石的最佳煅烧温度为730~780 ℃,保温时间为20~30 min。

3.2 白云石中碳酸镁分解率的定义

为了便于在实际生产中控制白云石的煅烧及轻烧白云石的质量,作者首次明确给出了白云石中碳酸镁分解率的定义。定义:轻烧白云石中游离氧化镁占白云石原矿中全部氧化镁的百分比称为白云石中碳酸镁的分解率。碳酸镁分解率是描述白云石的煅烧程度是否恰当的主要指标。

3.3 轻烧白云石中游离氧化镁的计算

先做出白云石原矿的化学全分析数据,再测出轻烧白云石的烧失量和游离氧化钙含量,就可推算出轻烧白云石中游离氧化镁的含量,进而计算出白云石中碳酸镁的分解率。

依据碳酸镁分解率和轻烧白云石中游离氧化钙含量这两项指标,就可以判断出白云石的煅烧程度是否符合预定要求。

表2给出了试验室煅烧温度下轻烧白云石的分析结果,其中游离氧化钙为1.14%,碳酸镁分解率为97.19%,表明白云石的煅烧程度符合预定要求。

3.4 煅烧过程中白云石的结构变化

白云石试样的差热分析示于图2,轻烧白云石试样的差热分析和X射线衍射谱示于图3、图4。

图2中750 ℃是MgCO3的特征吸热谷,840 ℃是CaCO3的特征吸热谷。在图3中,MgCO3的特征吸热谷消失,CaCO3的特征吸热谷依然完整;图4中白云石的衍射峰消失,CaCO3的衍射峰完整存在。这表明经750 ℃轻烧后,白云石中的MgCO3已基本上完全分解,而CaCO3则基本上未分解,这与表2的化学分析结果是一致的,同时也验证了本文所确定的煅烧温度范围是合理的。

3.5 轻烧白云石的抗压强度

轻烧白云石抗压强度的测定结果见表3, 可见该水泥具有很好的胶凝性能,完全可用于实际生产。

3.6 轻烧白云石的水化硬化机理探讨

3.6.1 水化产物的X射线衍射分析

水化60 d净浆试体的X射线衍射结果示于图5,可得出该试体中主要存在物相为:CaCO3、Mg(OH)2、5相(5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O)和极少量未分解的白云石。

3.6.2 水化产物的红外光谱分析

水化60 d净浆试体的红外光谱分析结果示于图6,图中3 694.7 cm处的吸收峰是Mg(OH)2晶体中羟基(—OH)的伸缩振动所引起,466.0 cm处的吸收峰是Mg(OH)2晶体中Mg—O—H键的弯曲振动和Mg—O键的伸缩振动相互叠加所引起;3 675.4 cm、3 608.6 cm 2个相邻的吸收锐峰是5相晶体中非水羟基的伸缩振动所引起,是5相晶体的红外特征峰,1 640.2 cm处的吸收峰是5 相晶体中结晶水分子的弯曲振动所引起;1 430.4 cm处的吸收峰是CaCO3晶体中[CO3]基团的伸缩振动所引起,875.9 cm和714.2 cm处的吸收峰是CaCO3晶体中[CO3]基团的弯曲振动所引起。由此可判断该试体中主要存在物相为:Mg(OH)2、5相、CaCO3。

由于白云石的红外吸收特征峰与CaCO3的很接近,因而在红外光谱中不能将CaCO3与少量白云石区分开来。

3.6.3 水化产物的差热分析

水化60 d净浆试体的差热分析结果示于图7,图中70 ℃吸热谷是试样中自由水蒸发所引起,195 ℃和385 ℃吸热谷是5相脱去结晶水所引起,430 ℃吸热谷是Mg(OH)2分解所引起,790 ℃吸热谷是CaCO3分解所引起。因而该试体中存在的主要物相为:5相、Mg(OH)2、CaCO3。

由此可见,X射线衍射法、红外光谱法和差热分析法得出的结果是一致的,即轻烧白云石与氯化镁溶液调和后的水化产物为:5相、Mg(OH)2、CaCO3和少量未分解的白云石。

3.6.4 轻烧白云石硬化浆体的显微结构分析

对水化60 d净浆试体的断面进行了扫描电镜观察,结果示于图8~图10。可见该试体中5相晶体结构致密,发育良好,在显微结构中起着骨架作用。根据5相晶体的生长环境不同,可将其分为3种类型。第1类是自身相互搭结,交叉连生为空间网络结构,如图8所示;第2类是生长于其它产物颗粒的孔隙之间,起充实作用,如图9所示;第3类是借助自身的晶体生长,将其它颗粒交叉搭接起来,起连接作用,如图10所示。这3种类型的针状5相晶体对轻烧白云石硬化浆体的强度发展起主要作用。

3.6.5 轻烧白云石的水化硬化机理

根据上述讨论,可将轻烧白云石与氯化镁溶液拌和后的水化硬化机理描述如下:1) MgO颗粒迅速溶解于水,与MgCl2和H2O发生反应,当液相达到析晶的过饱和度时,5相晶体开始从溶液中析出;2) 当5相晶体析晶时,Mg(OH)2晶体亦从溶液中析出;3) 随着MgO颗粒的继续溶解,水化产物不断从溶液中析出,如此溶解~沉淀过程不断进行;4) 由于轻烧白云石中MgO含量相对较少,因而水化产物的晶体生长空间相对较大,有利于5相晶体的生长发育。一般资料介绍5相为针状晶体,我们观察到的5相晶体由于发育良好,实际上已成为柱状或棒状结构;5) 在水化过程中,各种水化产物和非水化产物(主要是CaCO3) 的颗粒在适当的接触点借助分子间力而相互联结,逐渐形成三维的凝聚网状结构,导致浆体的凝结。随着水化作用的继续进行,当晶体之间依靠较强的化学键结合,直接连生,形成三维的结晶网状结构并贯穿于整个浆体时,试样就开始硬化。随着各种强(结晶的)、弱(凝聚的)接触点数目的增加,网状结构不断加强,强度也就相应增长;6) 在轻烧白云石浆体的水化硬化及强度发展过程中,针(棒)状的5 相晶体不但自身通过化学键相互搭接,交叉连生为空间网络结构,而且也将其它颗粒搭接起来,并填充于孔隙之中,因而是强度增长的关键;非活性的CaCO3颗粒以微集料的形式存在,使浆体密实且其自身亦具有一定的机械强度,因而对强度的发展起辅助作用。所以,虽然轻烧白云石中MgO含量相对较少,但其浆体硬化后仍具有较高的机械强度。

4 中试简介

在实验室研究的基础上,以碳酸镁分解率和轻烧白云石中游离氧化钙含量这两项指标为判据,设计了一种新型工业化煅烧装置,可使煅烧温度的波动控制在±20 ℃以内,用10 t白云石进行了中试,以轻烧白云石为原料制作了氯氧镁水泥,按行业标准进行了检测,各项性能指标完全达标,为白云石用于氯氧镁水泥的生产开辟了新的工艺路线。

5 结 论

a.通过选择适当的煅烧温度和保温时间,可使白云石中的MgCO3基本上完全分解而CaCO3基本上不分解,从而得到满足预期要求的轻烧白云石;试验结果表明,安徽凤阳白云石的最佳煅烧温度为730~780 ℃,保温时间为20~30 min。

b.给出了MgCO3分解率的定义,明确了以MgCO3分解率和轻烧白云石中游离氧化钙含量做为白云石的煅烧程度是否恰当的判断指标。一般情况下,当MgCO3分解率≥95%、轻烧白云石中f-CaO含量≤1.5%时,可以认为白云石的煅烧程度是恰当的。

c.轻烧白云石用MgCl2溶液调和后的水化产物为5相、Mg(OH)2、CaCO3和少量未分解的白云石。

d.在轻烧白云石浆体的水化硬化和强度发展过程中,发育良好的针棒状5相晶体是三维凝聚和结晶网状结构形成的基础,也是强度增长的关键;非活性的CaCO3颗粒以微集料形式存在,对强度发展起辅助作用。两者相互补充,相辅相成,从而使得轻烧白云石的硬化浆体具有较高的机械强度。

e.煅烧程度恰当的轻烧白云石具有良好的胶凝性能, 因而可以代替菱苦土用于氯氧镁水泥制品的生产。

摘要：以安徽凤阳白云石为原料,在实验室进行了煅烧、水化和强度试验,用正交试验法确定了白云石的最佳煅烧温度和保温时间,借助X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、差热分析等测试手段,研究了白云石的分解和轻烧白云石的水化硬化过程,给出了白云石中MgCO3分解率的定义,依据测试结果提出了轻烧白云石的水化硬化机理。结果表明,轻烧白云石可代替菱苦土用于氯氧镁水泥制品的生产。

水泥粉磨工艺评述 篇9

笔者曾主笔水泥粉磨站能源评估报告，查阅了大量水泥粉磨工艺技术资料，现将能评工作中的一些认识整理成文，对水泥企业能评工作有一定指导意义。

水泥行业是我国主要的高能耗、高排放产业，是工业节能减排的重点和难点。粉磨工序是水泥生产过程中耗电最高的环节，约占生产总电耗的65%以上，因此提高水泥粉磨效率，降低水泥单位电耗一直以来就是水泥行业关注的节能焦点。

1 国家政策对水泥粉磨行业的指导

工信部关于水泥工业节能减排的指导意见要求，“水泥行业要采用大型立磨、辊压机等代替传统的球磨机，加快科技进步，提高泥生产的能效水平”，“到‘十二五’末，全国水泥生产平均可比熟料综合能耗小于114 kg标准煤/t，水泥综合能耗小于93 kg标准煤/t。水泥粉磨站可比水泥综合电耗≤38 kW·h/t。水泥颗粒物排放在2009年基础上降低50%，氮氧化物在2009年基础上降低25%，CO2排放强度进一步下降。”[1]，水泥行业准入条件对新建项目水泥粉磨技术装备要求“采用立磨、辊压机、高效选粉机等先进节能环保粉磨工艺技术和装备”，“水泥粉磨站可比水泥综合电耗≤38 kW·h/t”[2]。行业节能设计规范要求“水泥粉磨系统应采用带辊压机的联合粉磨系统或辊式磨终粉磨系统”;强调“球磨系统必须采用带高效选粉机的圈流系统”[3]。

目前水泥行业工艺水平参差不齐，技术装备差距较大，立磨、辊压磨等高效粉磨技术和变频调速技术没有得到充分应用。落后产能还占一定比重，行业整体能效水平不高。从国家政策、能耗限额标准、设计规范上看，要达到水泥粉磨电耗指标，关键在于水泥粉磨技术的先进性、合理性上。因此有必要对水泥粉磨工艺技术进行分析研究。

2 粉磨工艺分析

目前应用于水泥行业的粉磨工艺有：球磨系统、辊压机系统、立磨系统、联合粉磨系统。

2.1 球磨系统

球磨机是水泥粉磨系统中传统的粉磨设备，采用卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，两仓格子型结构。采用铸钢件中空轴，筒体内镶耐磨衬板、内衬可拆换，具有良好的耐磨性。物料从中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，仓内装不同规格钢球，依靠筒体转动产生的离心力使钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨;粗磨后，经隔仓板进入第二仓进一步研磨。达到要求后粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。球磨系统粉尘大电耗高。

2.2 立磨系统

立磨系统由喂料设备、热风供给系统、立式磨、收尘器组成，自带选粉功能，无需加配选粉机，工艺流程简单，粉磨电耗较球磨系统低。

物料通过喂料设备进入立式磨，利用磨辊对磨盘上的物料进行挤压，并依靠气流和分离器将符合细度要求的颗粒带出磨外，经收尘器收集而成为成品;在立磨内部，气流中粒度较大的颗粒在重力作用下，重新落回磨盘进行粉磨，这个过程多次反复方能使其细度达到要求。

目前，立磨系统成熟应用在煤粉制备和电厂脱硫用石灰石制备等方面，但在水泥粉磨领域却迟迟打不开局面，尚须解决水泥的颗粒分布、需水量、配料中石膏的种类搭配和粉磨中的温度等问题。一般是生料磨用立磨，水泥磨用球磨。

2.2 辊压机系统

辊压机由两个相向同步转动的挤压辊组成，一个为固定辊，一个为活动辊，物料从两辊上方给入，被挤压辊连续带入辊间，受到50 MPa～100 MPa的高压作用后，变成密实的料饼从机下排出。排出的料饼，除含有一定比例的细粒成品外，在非成品颗粒的内部，产生大量裂纹，在进一步粉碎过程中，较大地降低粉磨能耗，提高磨机产量。辊压机通常用于预粉磨工段。

2.4 联合粉磨系统

球磨系统中引入辊压机、选粉机，可组合出多种联合粉磨系统，充分发挥辊压机在破碎和粗磨阶段的高效率，一般可提高产量30%～40%，总能耗可降低20%～30%。

最典型的联合粉磨系统有：辊压机、打散机、高细磨机组成开路系统;球磨机配选粉机组成闭路系统;辊压机配V型选粉机或打散机实现第一次循环、管磨机配O-sepa高效选粉机实现二次循环的双循环系统。

开路系统的技术关键在于，引入的高细磨区别于普通球磨的两仓结构，增加了过渡仓，通过提高过渡仓的研磨能力，减轻第三仓的细磨压力，从而实现提高产量降低电耗目的。

闭路系统的关键在于引入高效选粉机，粉磨过程中达到细度要求的成品经选粉机被收尘器吸入进入成品库，粗颗粒物料通过磨机继续粉磨至物料细度要求。但闭路系统要求球磨机的规格需加大，粉尘浓度大，收尘系统需要加强配置，系统造价比开流系统高出近25%，而且电耗较高。

双闭路系统中，辊压机和V型选粉机使混合料达到较理想的预粉磨程度再进入磨机，减轻磨机负荷的同时有效改善水泥过粉磨状态，是目前比较理想的工艺。

2.5 熟料和混合材分工段粉磨

水泥粉磨站以熟料和混合材分工段粉磨为宜，熟料可采用开路系统，混合材采用闭路系统。此方案较好地解决物料过粉磨问题，既可改善水泥品质，又可较大幅度增加粉磨站水泥产量，同时又降低了电耗，可比水泥综合电耗达到36 kW·h/t。符合水泥节能设计规范及水泥单位产品能源消耗限额标准。两条生产线根据需要亦可以组合成双闭路系统，具有一定灵活性，不失为最佳工艺方案。

2.6 多点给料、多点取料、循环系统

该系统由循环粗粉磨机和双位进料管磨机。循环粗粉磨机，集风选筛分技术和循环粉磨功能于一体，实现预粉磨工段。双位进料管磨机按物料易磨性依次将物料从两个不同的进料口加入。

微粉管磨机筒体的轴向设置为二至四个粉磨仓，仓与仓之间的双层隔仓设置了成品物料提取装置，物料每经过一个仓粉磨后，达到成品指标的物料在这里被提取，通过外部设置的除尘器收集后送到磨尾的成品提升机连同磨尾的成品一同提升到成品储料罐中，较好地解决水泥过粉磨问题[4]。

与联合粉磨系统相比，其循环粗粉磨机取代辊压机、V型选粉机组成的预粉磨功能;多点取料代替高效选粉机功能，系统功率配置较联合粉磨减小，投资省电耗低。

3 结语

综上所述，水泥粉磨工艺配置多种多样，各有利弊，笔者认为新建水泥粉磨站以熟料和混合材分工段粉磨为宜，熟料采用辊压机带打散分级机和高细磨的开路系统、混合材采用管磨机配高效节能选粉机闭路系统最佳;水泥中小型企业，引入辊压机改造原有球磨系统，可显著提高水泥产量并降低粉磨电耗;多点给料、多点出料设计新颖，在水泥厂节能技改方面潜力巨大，将成为今后的重要研发方向。

参考文献

[1]工业和信息化部.关于水泥工业节能减排的指导意见[J].建材发展导向,2011(02):1-3.

[2]工业和信息化部.水泥行业准入条件[J].江苏建材,2010(04):1-3.

[3]GB50443-2007,水泥工厂节能设计规范[S].北京:中国标准出版社,2007.

浅谈水泥粉磨工艺 篇10

在水泥生产过程中, 粉磨系统电耗占整个水泥生产系统电耗的2%~65% (生料粉磨系统电耗约占水泥综合电耗的24%, 水泥粉磨系统电耗约占水泥综合电耗的24%) , 成本占35%左右, 因此水泥粉磨工艺对水泥生产效益影响极大。

1 现行水泥粉磨工艺简介

目前国内水泥生产的工艺方法较多, 根据粉磨设备的选配不同可分为开流粉磨、圈流粉磨和预粉磨, 根据原料入磨的工艺选择可分为混合粉磨和分别粉磨。

1.1 开流粉磨工艺

开流粉磨工艺是利用管式磨机, 将不同硬度、不同大小的混合物料同时送入磨内粉磨。开流粉磨对比圈流粉磨颗粒级配较好一些, 强度也较高。但粉磨后的成品水泥中30~80μm的颗粒中混合材的含量约有30%以下, 5~30μm的颗粒中混合材的含量约有60%以下, 0~5μm的颗粒中混合材的含量约有80%左右。这种粉磨工艺比表面积虽然高但都是由混合材的过粉磨产生的, 因此称为假性比表面积。混合材在水泥中主要起物理性能的载体作用, 活性度较低, 水泥的颗粒形状过细会导致产生静电、包球、吸水性大、石膏脱水等现象。在粉磨过程中过粉磨会耗费大量的电耗和时间, 增加无用功。

1.2 圈流粉磨工艺

圈流粉磨工艺是把经磨机粉磨之后的粉料输送至选粉设备中分选, 细度达到要求的细粉成为水泥成品, 粗粉回到磨头二次粉磨。圈流粉磨有利于产品细度和温度的调节和控制, 粉磨效率比开流粉磨要高10%~20%左右, 成品细度越细优势越明显。但圈流粉磨得到的水泥产品中20~40μm的平均粒径明显增多, 5~20μm以下的平均粒径含量减少, 这种方法导致水泥的颗粒级配不合理, 熟料强度没有最大限度地发挥出来。

1.3 预粉磨工艺

目前我国在2 000t/d以上的新型干法水泥生产线中已经普遍采用辊压机与球磨机组成的预粉磨系统 (包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等) , 这是因为辊压机在粉磨效率上几乎是球磨机的2倍左右, 有很大幅度的节电效果。辊压机与球磨机组成的预粉磨系统的节电水平因其消耗功率的大小而变化, 辊压机每消耗1 (kW·h) /t, 可使球磨机电耗下降1.8~2 (k W·h) /t左右, 从而使辊压机和球磨机组成的预粉磨系统的总电耗降低0.8~1 (k W·h) /t, 节电效果显著。节电效果显著。遗憾的是由于我国工业水平相对滞后, 材料工业及制造工艺等问题导致辊压机的辊压只能保持在8MPa左右。料饼打散后比表面积在90~120m2/kg之间, 而且粒内没有发生晶格裂变, 使整个粉磨系统的电耗与国外相比, 仍有一定差距。如果将水泥折合成52.5的纯水泥比较, 日本比我国低10 (kW·h) /t, 印度比我国低7~8 (kW·h) /t, 因此, 我国粉磨工艺节能减排的空间还很大。

2 混合粉磨和分别粉磨

2.1 混合粉磨工艺

混合粉磨工艺是将混合材 (粉煤灰、矿渣、石膏、石灰石等) 与熟料混合后入磨粉磨, 由于矿渣的易磨性比水泥熟料差约30%, 必然产生选择性粉磨, 导致成品中2种物料的粒径分布不同。水泥的水化反应时间比矿渣、粉煤灰要提前一些, 要想使水泥和矿渣的水化反应时间同步, 就必须控制他们各自不同的最佳细度以充分发挥他们的活性, 据相关资料显示:矿渣水泥中熟料比表面积≤350~400m2/kg即可, 矿渣比表面积需达到500m2/kg左右。且矿渣、粉煤灰的硬度及易磨性和水泥熟料相比都有较大的差别, 如果矿渣达不到理想细度, 就会造成矿渣过粗而不能充分发挥其潜在的水硬性, 导致水泥制品的早期强度低, 发展潜力小, 矿渣不能充分发挥活性, 浪费资源。由于矿渣的易磨性比水泥熟料差约30%, 如要达到矿渣的理想细度, 务必造成水泥熟料的过粉磨, 使水泥制品的早期强度大, 但发展潜力小, 28d强度低。反之粉煤灰硬度较小易粉磨, 如要达到粉煤灰的理想细度, 就会造成水泥熟料细度不够, 不能充分发挥水泥的活性, 早期强度也低。

2.2 分别粉磨工艺

分别粉磨是将不同硬度、不同大小的各种物料根据他们不同的性状要求分别送入不同的粉磨系统内粉磨。目前国内采用的分别粉磨工艺主要是把矿渣、粉煤灰、石膏等混合材和熟料进行分别粉磨, 粉磨过程中根据各种物料的不同特性采用不同的粉磨设备及工艺。矿渣因其硬度大, 比表面积要求高 (矿渣比表面积达到500m2/kg左右时, 掺入水泥可发挥其最佳性能) 等特点, 目前大部分厂家主要采用圈流粉磨工艺;同时, 有部分厂家已经采用烘干立磨的工艺;粉煤灰与石膏等其他混合材因其易磨性与熟料差距不大, 且混磨有一定的助磨作用等特点, 主要采用混磨+圈流或混磨+预粉磨与圈流相结合的联合粉磨工艺。分别粉磨工艺根据物料和设备的特点选择最佳的工艺路线, 可使水泥粉磨的综合能耗降到最低, 使各种物料的潜力最大限度地发挥出来, 混合材掺量大幅增加, 更大程度地替代水泥熟料, 资源得到充分利用, 降低了水泥产品成本, 提高企业竞争力。

以1条2 000t/d水泥生产线为例:熟料与混合材百分配比按75∶25, 在标号不变的情况下, 每吨水泥多用5%的混合材替代熟料, 即熟料与混合材百分配比变成70∶30, 每天可替代133t熟料, 1t熟料与混合材的成本差价按120元计, 则每天可节约成本15 000余元。

3 结语

混合材的掺入能降低生产成本, 改善水泥性能, 对熟料的粉磨有助磨作用, 减少能耗;降低熟料的用量, 从而减少生料中石灰石煅烧所带来的CO2, 既净化环境, 又可减少开采, 节约资源。然而粉磨工艺的选择及预粉磨设备的选配直接影响到粉磨能耗和混合材的掺入量, 分别粉磨充分考虑物料的特性从而选择最佳的粉磨工艺和设备, 可以使熟料和混合材达到最佳的粒度分布, 以便于对混合材填充效应、潜在活性的充分利用, 对于提高水泥厂的综合效益有着重要意义。因此, 分别粉磨以其节能减排和资源综合利用优势必将成为水泥粉磨工艺发展的方向。

摘要：介绍了现行的几种水泥粉磨工艺, 并对其优劣作了分析, 同时指出分别粉磨将成为水泥粉磨工艺发展的方向。

关键词：水泥,粉磨,工艺

参考文献

[1]陈新中.分别粉磨与水泥在混凝土中的适应性.2009年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集.

[2]万新发, 崔永飞.水泥粉磨工艺的几个问题及其发展趋势[J].新世纪水泥导报, 2008 (6) .

[3]张大康.分别粉磨工艺的水泥性能.2009年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集.