【文章內容簡介】 定，凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，簡稱粉煤灰水泥。水泥中粉煤灰的摻加量按質量百分比計為2040%。允許摻加不超過混合材料總摻量的1/3的?；郀t礦渣。此時混合材總摻量可達50%，但粉煤灰量仍不得少于20%或超過40%。、、粉煤灰作為火電廠的廢物以前因此污染嚴重，需要大量的土地去堆放，且由于粒度下，微風變可以輕易帶起產(chǎn)生揚塵，如今粉煤灰廣泛用于水泥的生產(chǎn)，它與砂頁巖一起代替了傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)原料粘土，節(jié)約了土地的自用真實一舉多得。 水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一。使用廣，用量大，素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。其單位質量的能耗只有鋼材的1/51/6，合金的1/25，比紅磚還底35%。根據(jù)預測，下一個世紀的主要建筑材料，還將是水泥和混凝土，水泥的生產(chǎn)和研究仍然極為重要。水泥粉磨和攪拌后，表面的熟料礦物立即與水發(fā)生水化反應，放出熱量，形成一定的水化產(chǎn)物。由于各種水化物的溶解度很小，就在水泥顆粒周圍析出。隨著水化作用的進行，析出的水化產(chǎn)物不斷增多，以致互相結合。這個過程的進行，使水泥漿體稠化而凝結，隨后變硬，并能將與其攪拌在一起的混合材膠粒膠結成整體，逐漸產(chǎn)生強度。因此，水泥混凝土的強度是隨齡期延長而逐漸增長的。早期增長快，但是，只要維持適當?shù)臏囟群蜐穸?，其強度在幾個月、幾年后還會進一步有所增長；另一方面，也可能在幾十年后尚有未水化的部分殘留，仍具有繼續(xù)進行水化作用的潛在能力。水泥作為膠凝材料，除水硬性外，水泥還有許多優(yōu)點：水泥漿有很好的可塑性，與石膏拌合后仍能使混合物具有和易性，可澆注成各種形狀尺寸的構件，以滿足設計的不同要求，適應性強；還可以用于海上、地下、深水或者嚴寒、干熱的地區(qū)，以及耐侵蝕、防輻射核電站等特殊要求的工程；硬化后可以獲得較高的強度，并且改變水泥的組成，可以適當調節(jié)其性能，滿足一些工程的不同的需要；還可與纖維或者聚合物等多種有機、無機材料匹配，制成各種水泥基復合材料，有效發(fā)揮材料的潛力；與普通的鋼鐵相比，水泥制品不會生銹，也沒有木材這類材料易于腐朽的特點，更不會有塑性年久老化的問題，耐久性好，維修工作量小等等。因此水泥不但大量用于工業(yè)和民用建筑，還廣泛應用于交通、城市建設、農(nóng)林、水利及海港等工程，制成各種形式的混凝土，鋼筋混凝土的構件和構件物，而使水泥管、水泥船等各種特殊功能的建筑物、構筑物的出現(xiàn)成了可能。此外，如宇宙工業(yè)、核工業(yè)以及其他新型工業(yè)的建設也需要各種無機非金屬材料，其中最為基本的是以水泥為主的新型復合材料。因此，水泥工業(yè)的發(fā)展對保證國家建設計劃順利進行，人民生活水平提高具有十分重要的意義，而且，其他領域的新技術也必須滲透到水泥工業(yè)中來，傳統(tǒng)的水泥工業(yè)勢必隨著科學技術的發(fā)展而帶來新的工藝變革和品種演變，應用領域必將有新的開拓，從而使其在國民經(jīng)濟中起到重要的作用。 粉煤灰水泥的性能特點很多如：需水少，和易性好；干縮小，抗裂性好；水化熱低；耐腐蝕性好；早起強度低，后期強度增進率大等。粉煤灰對高鎂水泥的體積安定性具有很好的穩(wěn)定作用，據(jù)研究在氧化鎂超過標準限量高達10%的水泥試樣中，摻加30%的粉煤灰后，仍表現(xiàn)出很好的安定性。粉煤灰泌水快，抗凍性能和抗碳化性能較差，但對該地區(qū)的影響不大。粉煤灰在水泥中的摻加量通常與水泥熟料的質量、粉煤灰的活性和要求生產(chǎn)的水泥標號有關，一般摻加量按質量百分比計算為20%40%。時間中粉煤灰摻量主要由強度試驗結果來決定，通過不斷調整粉煤灰摻量，測出不同強度下粉煤灰摻量來確定最大的粉煤灰摻量，即最佳的粉煤灰摻量。本設計中定粉煤灰摻量定為30%石膏作為水泥的緩凝劑，用于調節(jié)水泥似的凝結時間，也可以增加水泥的強度，特別對礦渣水泥作用更明顯。石膏也可作礦化劑用于熟料煅燒，對提高熟料產(chǎn)量和質量有明顯的效果。石膏的質量控制，應該進廠一批，取樣化驗一次。一般情況下，測定石膏中的SO3含量就可以了。根據(jù)SO3的含量計算水泥中石膏的摻入量，如磨石膏粒度不應大于30mm，一般應有20天的儲存量，使用的石膏和硬石膏的質量應符合國家標準規(guī)定的技術要求。本設計使用的是山東產(chǎn)無水石膏，塊度小于300毫米。GB/T 5483《石膏和硬石膏》國家標準中對石膏和硬石膏礦產(chǎn)品按礦物組分分為兩類：G類：稱為石膏產(chǎn)品。該產(chǎn)品以二水硫酸鈣（CaSO42H2O）的質量百分含量表示其品位。M類：稱為混合石膏產(chǎn)品。該產(chǎn)品以無水硫酸鈣（CaSO4）與二水硫酸鈣（CaSO42H2O）的質量百分含量之和表示其品位， （質量比）。 表26 石膏的標準要求產(chǎn)品名稱石膏（G）混合石膏（M）品位%（m/m）級別CaSO42H2OCaSO42H2O+ CaSO4[且（質量比）]特級≥95≥95一級≥85≥75≥65≥55二級三級四級GB/T 5483《石膏和硬石膏》國家標準中規(guī)定的技術要求是： 附著水：產(chǎn)品附著水不得超過4%（m/m）。 塊度尺寸：產(chǎn)品的塊度不大于400mm。如有特殊要求，由供需雙方商定。 分級：各類產(chǎn)品按其品位分級，并應符合表26的要求。 確定石膏的含量%，%。換算成石膏摻量為： （21） % 燒成用煤選用權臺煙煤，煙煤的揮發(fā)分比無煙煤高很多，在用高速氣流使煤燃燒時煙煤的火焰更長，中心溫度更高，更有利于水泥熟料的煅燒。熟料的熱耗定義為每生成單位產(chǎn)量熟料所消耗的熱量。但在實際生產(chǎn)中由于熟料形成過程中物料不可能沒有損失，也不可能沒有熱量的損失，且廢棄同樣不可能不帶走熱量，一切的一切只說明生產(chǎn)過程有熱量的損失。因此熟料形成的實際消耗熱量要比理論值大很多。每煅燒1kg熟料窯內實際消耗的熱量成為熟料實際熱耗叫做熟料的單位熱耗。影響熟料熱耗的因素有： 生產(chǎn)方法和窯型 廢棄余熱利用 生料組成，細度以及生料易燒性 燃燒不完全，燃燒熱損失 窯體散熱損失 礦化劑以及微量元素的作用 廢氣帶走熱損失，熟料、篦式冷卻機熱損失 熱工制度，煅燒設備的運轉率和水泥窯產(chǎn)量，工人操作技術等為了提供窯的熱效率，降低熟料熱耗國內外廠家歸結出主要的熱耗高的原因在于預熱器出口廢氣熱損失、系統(tǒng)散熱損失以及冷卻機余風熱損失。為了降低熱損失可從下入手： 優(yōu)化系統(tǒng)技術和生產(chǎn)操作，優(yōu)化原料配方采用多級新型旋風預熱器系統(tǒng)，應用新型高效的篦式冷卻機。 開發(fā)新型水泥燒成工藝，發(fā)展高性能水泥。 結合目前國內外水泥熟料熱耗的大小，以及國家標準規(guī)定如表26所示：表26熟料熱耗標準生產(chǎn)規(guī)模單位熟料燒成熱耗kJ/kg20004000t/d≤31784000t/d≤3050結合本廠實際情況，該廠為新建，所用設備全為最新最先進的設備故熱耗會比這一熱值低很多，而由于礦山或配料可能存在問題又都使熱耗增加，工人技術水平同樣起到影響的作用。綜合各個因素笨設計將熟料熱耗定為2950kJ/kg.我國目前水泥熟料采用飽和比（KH）、硅酸率（SM）、鋁酸率（IM）三個率值控制熟料質量。KH表示熟料中SiO2被CaO飽和成C3S的程度，KH值高，硅酸鹽礦物多，溶劑礦物少，熟料中C3S含量越高，強度越高；SM表示熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比值，SM高，煅燒時液相量減少，出現(xiàn)飛砂料的可能性增大，增加煅燒難度；IM表示熟料中溶劑礦物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，難燒，但明顯提高了熟料的三天強度和擴大了燒成范圍，IM低時黏度較小，對形成C3S有利，但燒成范圍窄，不利于窯的操作。預分解窯的熱工特點，一是回轉窯轉速高，物料翻滾次數(shù)多，具有傳熱傳質速度快的特點；而是采用預熱預分解系統(tǒng)，物料預燒好，固相反應集中；三是采用高效冷卻機，使熟料冷卻速度快，熟料質量高。對預分解窯熟料率值選取可參考表228所示。表27國內外預分解窯熟料率值、礦物組成范圍生產(chǎn)統(tǒng)計率值范圍礦物組成國內國外率值國內“設計規(guī)范”“新型干法水泥技術”C3S/%54~6165KH~~~C2S/%17~2313SM~~~C3A/%7~98IM~~~C4AF/%9~1110我國硅酸鹽水泥一般采用“兩高一中”的配料方案注：習慣提法，高飽和比（KH=177。）、中飽和比（KH=177。)；高硅酸率（SM=~）、中硅酸率（SM=~）、低硅酸率（SM=~）；高鋁氧率（IM=~）、低鋁氧率（IM=~）；表28硅酸鹽水泥熟料配料率值和礦物組成建議范圍窯型KHSMIMC3S%C2S%C3A%C4AF%濕法窯515916245111117干法窯466719286111118立波爾窯445322305111117預分解窯486214287101012機立窯適宜范圍有礦化劑556318221216610預分解窯推薦值適宜范圍 根據(jù)統(tǒng)計資料，為保證熟料正常燒成（易燒結而不結塊)和水泥良好的物理性能（凝結正常、快硬高強和安定性良好），硅酸鹽水泥熟料的主要氧化物控制范圍應是：CaO 62%67%,SiO2 20%27%,Al2O3 4%7%,Fe2O3 %7%。參照海螺集團5000t/d熟料生產(chǎn)線同品種水泥熟料的成熟生產(chǎn)經(jīng)驗，確定本配料設計的熟料率值范圍如下：KH= ，SM= ，IM= .綜上所述，最終率值的確定如下：KH=177。，SM=177。，IM=177。配料方案分析，如表27所示，這種配料方案，用較低的鋁氧率，液相黏度低，能很好的完成C2S吸收游離石灰的過程。高硅酸率有利于增加硅酸鹽礦物總量，為提高熟料各齡期強度創(chuàng)造條件，相應溶劑礦物總量減少，熟料易燒性低，但由于窯內火焰溫度高，且窯內物料需熱量燒，高硅酸率的生料時可以燒成的。在高硅酸率下，飽和比無需太高就能達到高的C3S值。第三章 配料計算利用下列公式帶入計算 （31） 式中GA——熟料中煤灰的參入量，%； Aar——煤的應用基（收到基）灰分含量，%； S——煤灰沉落于熟料的百分率，取S=100計算。利用逐減試湊法計算個原料配比其中 設=% （32） 計算所得個原料以一百千克熟料為基準的配比 根據(jù)表格可知煅燒100kg熟料所需各種原料用量為： 干石灰石= 干砂頁巖= 干粉煤灰= 干鐵礦石= 所求各原料配合比為： 表31 各原料料的配比 SiO2Al2O3Fe2O3CaO煤灰 石灰石 石灰石砂頁巖 對其余三組分列三元一次方程求解粉煤灰 鐵礦石 誤差很小，不再計算 校驗化學成分和率值表32物料檢驗表配合比燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石 砂巖 粉煤灰 鐵礦石 生料 灼燒生料 灼燒生料 煤灰 熟料 比較驗算得出的KH值，n值，p值與所給定的目標值均在其范圍內，故可認定各礦物干料的配比為 石灰石 %，砂頁巖 %，%，鐵礦 % 。本課題中沒有使用粘土，主要原因是粘土的利用對土地不破壞嚴重 充分利用粉煤灰 和頁巖代替粘土可以節(jié)約資源，消耗掉大量的粉煤灰，減少環(huán)境污染等優(yōu)點。第四章 物料平衡計算 回轉窯系統(tǒng)的設計，是根據(jù)原料和燃料情況，水泥品種和質量、工廠自然條件和生產(chǎn)規(guī)模來確定窯系統(tǒng)的類型和尺寸，水泥廠設計過程中，當窯型與規(guī)格一旦確定之后，窯產(chǎn)量的標定是選擇生產(chǎn)系統(tǒng)設備，計算工廠的燒成能力和確定熟料年產(chǎn)量的依據(jù)，由于燒成制度的不同產(chǎn)量差別也很大，窯的產(chǎn)量所有生產(chǎn)車間設計的第一步，標定過低或者過高均產(chǎn)生生產(chǎn)的故障。 根據(jù)《新型干法水泥工藝的設計手冊》72m的預分解窯。該窯型技術參數(shù)如下表41表41 72m回轉窯技術參數(shù)規(guī)格72m生產(chǎn)能力(t/d)5000筒體直徑(m)筒體長度（m）72斜度(度)4 轉速主轉(r/min)輔轉(r/h)功率（KW）主轉（r/min）630輔轉(r/h)45支撐檔3檔 窯產(chǎn)量的標定 回轉窯內徑DT=D2σ 其中σ