【正文】 泥廠規(guī)模的大型化，以及水泥和其他行業(yè)的發(fā)展，對 石灰石需求量逐漸增長，從而使得石灰石礦山的高品位原料不能達到生產(chǎn)需求，這樣就使得要采用高品位和低品位礦石搭配或由幾個礦山礦石搭配的方法，從而充分的利用礦山資源。因此生產(chǎn)中對生料、原料采取有效的均化措施，從而滿足生料的化學成分均奇性要求。通過這些可以知道，在新型干法水泥廠中進行石灰石預均化是十分必要的。 到目前為止采用最多的均化措施有預均化堆場和均化庫，對于石灰石的預均化采用預均化堆場更加合適。預均化堆場一般可分為兩類：矩形預均化堆場和圓形預均化堆場，它們各有優(yōu)缺點。相比于圓形預均化堆場，矩形預均化堆 場布料比較均勻；矩形堆場有利于擴建，但圓形預均化堆場不可擴建只能另建別的堆場；但同樣的儲存容積圓形預均化堆場比矩形預均化堆場可減少 30%～ 40%占地面積；在設備購置費上圓形預均化堆場可比矩形預均化堆場節(jié)約 25%的資金，總投資更可減少30%～ 40%。因為新廠大多考慮擴建生產(chǎn)線，擴大廠區(qū)規(guī)模，所以選擇矩形預均化堆場更有利于以后的擴建發(fā)展。再根據(jù)本設計的場地要求和未來的發(fā)展趨勢，本設計選擇使用矩形石灰石預均化堆場。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 2 2 總體設計 新型干法水泥生產(chǎn)的簡述 新型干法水泥的生產(chǎn)特點 新型 干法水泥的生產(chǎn)具有節(jié)能、均化、自動控制、環(huán)保、科學的管理和長期安全的運轉六大保證體系，集成了當代高新技術，它的特征如下：用懸浮預熱技術和預分解技術來改善了傳統(tǒng)回轉窯窯內物料堆積態(tài)的預熱與分解方法；生產(chǎn)制備全過程中多處采用現(xiàn)代化均化的技術；工藝生產(chǎn)裝備大型化，使水泥工業(yè)的方向向集約化發(fā)展；采用高效多功能粉磨擠壓技術與新型機械粉體輸送裝置；并做到生產(chǎn)控制的自動化；為清潔生產(chǎn)與廣泛的使用廢料、廢渣、再生燃料和降解有害、有毒和危險的廢棄物創(chuàng)造了有利的條件；應用 IT 技術并實行現(xiàn)代化科學管理；廣泛采用新型耐磨、耐熱、隔 熱和配套的耐火材料等。 新型干法水泥的生產(chǎn)發(fā)展 新型干法水泥生產(chǎn)技術是以懸浮預熱技術和預分解技術為核心，在干法水泥生產(chǎn)的過程中綜合應用多功能粉磨擠壓技術、 IT 技術、新型耐熱、耐磨和耐火材料以及新型的機械分體輸送裝置等現(xiàn)代化科學的新技術和成果的一種現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)技術。雖然我國在新型干法水泥生產(chǎn)技術方面已達到國際較先進的水平，但就整體上來看，還存在較大的差距。要想使次得到更大進步，甚至趕超發(fā)達國家的先進水平，就應該做到在努力的提高新型干法生產(chǎn)的水泥所占比例的同時，就應繼續(xù)加強技術研發(fā)與信息化 建設，并鼓勵企業(yè)引進新技術、自主創(chuàng)新、不斷推行優(yōu)化設計、做好人才培養(yǎng)。 我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術在以后的發(fā)展過程中應做好以下幾點：深入的研究原料均化的技術，并進一步提高對生活垃圾和工業(yè)廢渣的利用率；并改善從原材料開采和粉磨前預均化的手段與措施，從而減少投資；加大對水泥預粉磨、輥式磨系統(tǒng)和生料輥式磨的研發(fā)力度，并加快它的推廣應用進度 ,降低水泥生產(chǎn)能耗；加大對一些關鍵技術和裝備的研發(fā)力度，并力求不斷的進行優(yōu)化，通過科學管理和規(guī)范的工程設計進行施工，從而進一步降低生產(chǎn)線建設的成本；研發(fā)更高效率的能夠降低 有害氣體濃度和粉塵排放濃度的技術，從而將污染物排放量控制到更低的限度；加強對廢棄輪胎、廢棄塑料、劣質煤的再利用研究，從而擴大燃料品種的范圍甚至代替燃料；在開發(fā)使用專用軟件的基礎上，還要進一步研究開發(fā)生產(chǎn)工藝過程自動化控制軟件，還要不斷的進行推廣以及應用；進一步的優(yōu)化生產(chǎn)工藝的過程 ,并做好個性化的設計，以滿足多種功能性水泥的生產(chǎn)需要，力求唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 3 以更低的能耗和資金 ,最大程度的滿足市場需求；加強對重要技術裝備設備的研發(fā)力度 ,縮短它的應用周期，實現(xiàn)更高的生產(chǎn)率；加強功能材料及和水泥生產(chǎn)過程相關的管理方法、儀器、產(chǎn)品、替代 材料等的研究與推廣應用，從而提高設備的綜合性能，并獲取最佳的經(jīng)濟和社會效益；還要重視生態(tài)化工程的研究、建設和設計，以實現(xiàn)和環(huán)境自然融合。這種能耗低、質量好、產(chǎn)量高、技術新的生產(chǎn)方法已經(jīng)成為了世界各個國家水泥生產(chǎn)的發(fā)展方向。 參數(shù)的確定 2. 熟料率值的確定 生產(chǎn)實踐表明：為了保障預分解窯的優(yōu)質高產(chǎn)，除了需要有一個生料質量的保障系統(tǒng)外，還需要有一個適合它熱工特性的配料方案?，F(xiàn)在我國有不少水泥廠通過總結出 ―兩高一中 ‖配料方案，從而獲得了提高了水泥質量、產(chǎn)量和回轉窯運轉率等的明顯效果。 從表 21 可以看出：我國新型干法窯生產(chǎn)的水泥熟料四大礦物組成部分與國外水泥指標近似，但其 KH、 SM、 IM 三個率值全都比國外的水泥稍低一點，看來這就是造成 RISO 和 RGB 強度差距的重要原因，國內的重點水泥企業(yè)窯型包括干法、濕法和立波爾窯，雖然有較大差別，但全都屬于低硅、高鐵的配料方案。國內的立窯廠家眾多，但是大多數(shù)采用低硅、高飽和、高鐵的比配料方案。國內水泥配料方案重要特征就是低硅、高鐵。這對提高硅酸鹽礦物的活性和含量是不利的。從提高水泥熟料強度方面考慮，應該盡量提高硅酸鹽礦物的含量（ ≥73%）、并提高早 強礦物含量（ 9%～ 10%）、還要降低鐵鋁酸四鈣含量（＜ 13%）。歐洲的通用水泥標準 ENV197192 對波特蘭水泥的熟料提出了這樣規(guī)定 ―波特蘭水泥熟料是一種水硬性膠凝材料，其至少 2/3 是硅酸鈣，其余為氧化鋁、三氧化二鐵和其他氧化物。其中 CaO/SiO2重量比應不小于 。這個標準還特別強調了硅酸鹽礦物在這四大礦物中所占比例，在氧化鋁和三氧化二鐵的關系中更加重視氧化鋁的作用。所以為了提高水泥強度，以適應新標準要求，回轉窯企業(yè)都改進了配料方案，向低鐵、高硅型轉變并采用與此配料方案適應的燒成技術。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 4 表 21 國內外水泥熟料成分及礦物組成 類別 SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO fCaO KH SM IM C3S C2S C3A C4AF 國外水泥 （ 23 個） 57 20 8 10 國內新型干法 （ 20 個） 53 24 8 10 國內重點水泥 企業(yè)（ 56 個） 54 20 7 14 國內立窯 2～ 3 59 14 7 14 表 22 各窯型率值范圍及氧化物含量 窯型 KH SM IM C3S% C2S% C3A% C4AF% 濕法窯 ～ ～ ～ 51～ 59 16～ 24 5～ 11 11～ 17 干法窯 ～ ～ ～ 46～ 67 19～ 28 6～ 11 11～ 18 預分解窯 ～ ～ ～ 14～ 28 14～ 28 7～ 10 10～ 12 預分解窯 推薦值 適宜范圍 ～ ～ ～ 通過查《新型干法水泥生產(chǎn)工藝設計手冊》 新型干法水泥生產(chǎn)的熟料率值一般控制在： KH=177。,， SM=177。， IM=177。 綜上所述，最終率值確定如下： KH=， SM=， IM= 熟料熱耗的確定 在水泥 的實際生產(chǎn)中，熟料形成過程中物料都會有損失，也同樣會有熱量損耗，而且熟料、廢氣不可能冷卻到計算時的基準溫度（如零攝氏度和二十攝氏度），所以，熟料形成過程中的實際熱耗比理論熱耗大。每煅燒 1kg 熟料窯內的實際消耗熱量稱為熟料實際熱耗，簡稱為熟料熱耗，也叫熟料單位熱耗。 水泥廠中影響著熟料熱耗的因素有很多，如生產(chǎn)方法和窯型不同，生料在煅燒的過程中消耗的熱量不相等，生料組成、細度和生料易燒性，燃料是否完全燃燒等。但國內系統(tǒng)的熱耗比較高的主要原因有：設備故障比較頻繁結皮堵塞現(xiàn)象唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 5 嚴重，這樣就導致窯的運轉率不高。 國外的水泥廠家通過使用低阻高效的多級預熱系統(tǒng)，和新型篦式冷卻機以及多通道噴煤管等先進工藝技術，降低了水泥生產(chǎn)過程中的熟料熱耗。 根據(jù)《新型干法水泥廠工藝設計手冊》 ， 見表 23。 表 23 國內部分預分解窯的規(guī)格和特性 廠名 設計能力 （ t/d） 設計熱耗 （ kJ/kg 熟料） 回轉窯規(guī)格 （ m） 分解爐型式 分解爐規(guī)格 （ m） 冀東水泥廠 4000 3308 ?? NSF ?? 寧國水泥廠 4000 3349 ?? MFC ?? 故本設計熟料熱耗為 3100 kJ/kg 熟料。 熟料標號的確定 熟料強度是決定水泥的質量的重要因素。熟料標號是通過其 28 天抗壓強度來劃分等級的。而且熟料的標號與燃料品質、原料品質、熟料的率值、燃料性能以及生料成分的均勻性、生料的易燒性、窯型與規(guī)格有關。 只有采用氧化硅含量高的粘土和高品位石灰石才能提高 KH 和 SM，從而燒出高標號水泥。燃料質量差，除了會造成火焰溫度低還會造成煤灰的 降落不均勻，從而降低熟料的質量，影響熟料的標號。生料易燒性的好壞直接影響著石灰飽系數(shù)，硅率，鋁率的高低，進而影響熟料的標號。 物料在不同的類型的窯內的受熱狀況與煅燒過程是不完全相同。在回轉窯內，由于物料不斷的翻滾，物料受熱以及煤灰摻入全都比較均勻，使得燒成帶物料的反應過程比較一致，所以可適當?shù)靥岣呤炝鲜绎柡拖禂?shù)而二回轉窯的規(guī)格，也對熟料標號有一定影響，如果窯的長徑比小，容易造成預燒能力不足，導致窯內往往形成短焰急燒，使物料反應時間不足，這時就不得不降低熟料石灰飽和系數(shù)，從而獲得要求的熟料標號。 生產(chǎn) 425，但工廠不能等到 28天的強度結果出來后才決定粉磨細度、混合材摻量等生產(chǎn)控制指標。熟料標號一般用C2S、 C3S、 C3A、 C4AF、 fCaO 等來表示。作為熟料組成主體的這些礦物，它們與熟料率有如下關系：見圖 21 KH=SCSC SCSC 23 23 ?? ① 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 6 SM=AFCAC SCSC 43 23 046 325 ?? ② IM=+ ③ 將式 ① ② （ ③ +1）整理，得： L=? ?125. ??? pnKH =AFC SCAFC S 4243 88 ? 圖 21 熟料 28d抗壓強度與 L值相關圖 石膏加入量、混合材加入量的確定 石膏加入量的確定 石膏在水泥中成分雖然很少，但是在水泥中卻扮演著舉足輕重的角色。 適當?shù)募尤胧?，是生產(chǎn)水泥過程中的重要措施之一，這樣可保證在水泥硬化前形成足夠多的鈣礬石，這就有利于水泥強度的發(fā)展。本設計中普通硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量一般波動在 %%之間， SO3%=%設石膏摻入量為 x，由 得 x,設定石膏的加入量為 4%。 根據(jù)石膏的化學成分，石膏中的三氧化硫含量為 %。則加入石膏后水泥中的三氧化硫含量為 %，符合普通硅酸鹽水泥的指標。 適當加入石膏有利于水泥強度的發(fā)展。礦渣硅酸鹽水泥中的三氧化硫含量一般不超過 4%， SO3%=%設石膏摻入量為 x,由 4 得 x，設定石膏的加入量為 5%。 根據(jù)石膏的化學成分，石膏中的三氧化硫含量為 %。則加入石膏 后水泥中的三氧化硫含量為 %，符合 礦渣 硅酸鹽水泥的指標。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 7 混合材加入量的確定 國家標準（ GB175—2020）對普通硅酸鹽水泥礦渣加入量有明確的規(guī)定：在普通硅酸鹽水泥中，摻加活性混合材時不得超過 15%，其中允許用不超過 5%的煤灰或不超過 10%的非活性混合材代替；考慮煤灰的加入及硫酸渣活性問題。 確定礦渣加入量為 10%。 國家標準（ GB175—2020）對礦渣硅酸鹽水泥礦渣加入量有明確的規(guī)定：在礦渣硅酸鹽水泥中，摻加活性混合材時不少于 20%且不高于 70%。綜合考慮煤灰的加入和礦渣活性混合材等問題 ，確定礦渣的加入量為 35%。 物料平衡計算 配料計算 原料及燃料化學成分，見表 24。 表 24 原料化學成分 (%) 原料 燒失量 結晶水 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 W 石灰石 粘土 鐵粉 煤灰 礦渣 石膏 表 25 煤的工業(yè)分析 (%) 22717(kJ/kg) 表 26 各種用煤水分及熱值 應用基水分 /% 應用基低位熱值 /kJ/kg 燒成用煤 22717 烘干用煤 21568 礦渣烘干熱耗 4567（ KJ/kgH2O） 粘土烘干熱耗 5158（ KJ/kgH2O） 表 27 生產(chǎn)損失 名稱 石膏 硫酸渣 生料 水泥 生產(chǎn)損失 3 8 5 3 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計