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新型干法水泥生產(chǎn)工藝-展示頁

2025-02-01 22:37本頁面
  

【正文】 20%左右。 ? 通常硅酸二鈣與少量其它氧化物如氧化鎂、氧化鋁等形成固溶體, 稱為貝利特或 B礦。 ? 增大熟料中硅酸三鈣含量,可以提高熟料的強(qiáng)度,但過高時,會給煅燒帶來困難,同時熟料中游離氧化鈣增高,從而降低水泥強(qiáng)度,甚至?xí)绊懰嗟陌捕ㄐ?。通常和少量其它氧化物如氧化鎂、氧化鋁等形成固溶體,稱為阿利特或A礦。 ? 以上四種主要礦物約占 95%,其中硅酸鈣約占 75%,合稱為硅酸鹽礦物;鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣占 22%左右,稱為熔劑礦物。 ? 硅酸鹽水泥熟料中主要形成四種礦物: ? 硅酸三鈣: 3 CaO. SiO2; ? 硅酸二鈣: 2 CaO. SiO2; ? 鋁酸三鈣: ; ? 鐵鋁酸四鈣: 4 . Fe2O3?,F(xiàn)代生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料,各主要氧化物含量波動范圍為: ? CaO: 6267%; ? SiO2: 2024%; ? Al2O3: 47%; ? Fe2O3: %。 ? 熟料冷卻速度快,可以在其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,從而改善了熟料的易磨性,提高水泥粉磨的效率,降低了粉磨成本。同時由于 C3A形成了固溶體,還可以使其水化速度減慢,防止熟料快凝。 ? ④使 C3A形成固溶體,提高熟料的抗硫酸鹽性,克服水泥快凝。 ? ③使 MgO形成固溶體,降低熟料中方鎂石的含量。 ? 熟料在冷卻時,其中的 C2S在 500600℃ 左右時,會從 β C2S轉(zhuǎn)變?yōu)棣?C2S ,其密度由 ,體積膨脹約 11%,而導(dǎo)致熟料脹裂崩潰而使熟料粉化。 ? 因為熟料在冷卻時,其中的 C3S在 1250℃ 左右時會分解成 C2S,并產(chǎn)生二次 fCaO,降低了熟料的早強(qiáng)。 ? 熟料在冷卻過程中,將有部分熔劑礦物形成晶體析出,另一部分來不及析晶而呈玻璃態(tài)存在。 熟料的冷卻 ? ( 1)冷卻的作用 ? 改善熟料質(zhì)量與易磨性;降低熟料的溫度,便于儲存、運輸和粉磨;部分回收熟料出窯帶走的熱量,預(yù)熱二次空氣,從而降低熟料的熱耗,提高熱效率。 ? ④液相的表面張力 ? 液相的表面張力越小,就越易潤濕固相顆粒表面,也就越有利于 C3S的形成。 ? ③液相的粘度 ? 液相的粘度對 C3S的形成有很大的影響。 ? ( 2)影響熟料燒結(jié)過程的因素 ? ①最低共熔溫度 ? 最低共熔溫度越小,液相出現(xiàn)越早,熟料的燒結(jié)就會越快。其反應(yīng)方程式如下: ? C2S+CaO→C3S ? 熟料的燒成溫度一般在 1250— 1450— 1250℃ ,故通常把 1250— 1450— 1250℃ 稱為熟料的燒結(jié)溫度。 ? ( 4)礦化劑 ? 采用適當(dāng)?shù)牡V化劑,可以促使 SiO2晶體活化,加速生料中的結(jié)晶 SiO2分解,從而加快固相反應(yīng)。 ? ( 2)原料的性質(zhì) ? 原料中結(jié)晶 SiO2越多,結(jié)晶越大,其易燒性越差,固相反應(yīng)速度就越慢。普通原料放熱量約為420500J/g。 ? 11001200℃ :大量形成 C3A和 C4AF, C2S含量達(dá)最大值。開始形成C3A和 C4AF。 ? ⑥外加劑 ? 摻加少量外加劑如 OH等物質(zhì)可以提高碳酸鈣的分解速度。 ? MgCO3=MgO+CO2↑( 1047~ 1214) J/g ? CaCO3=CaO+CO2↑1645J/g ? ( 1)碳酸鈣分解反應(yīng)的特點 ? 這是一個可逆的、強(qiáng)吸熱、燒失量大的反應(yīng),其分解溫度與 CO2的分壓和礦物結(jié)晶程度有關(guān)。 ? 一般碳酸鎂在 600℃ 開始分解,到 750℃ 分解劇烈進(jìn)行,并吸收大量熱;碳酸鈣在 750℃ 開始分解,到 897℃ 時分解劇烈進(jìn)行,同時也吸收大量熱。 ? 在 900~ 950℃ 時,無定形物質(zhì)又轉(zhuǎn)變?yōu)榫w,同時放出熱量。 ? 脫水分兩種:一種是脫去配位水,一般在 400600℃以上才能脫去;一種是吸附水,一般在 100℃ 左右即可脫去。 ? 特點: ? 在預(yù)熱器中蒸發(fā)生料中少量的水分,使生料迅速升溫。 一、干燥與脫水 ? 干燥 ? 主要是指排除生料中自由水分的工藝過程。 ? 只有掌握了生料在煅燒過程中的物理化學(xué)變化規(guī)律,才能合理選擇水泥熟料煅燒方法,正確操作,科學(xué)控制,最終達(dá)到 優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、環(huán)保 的目的。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、標(biāo)號、工廠名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。 ? ( 2)廢品 ? 凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時,均為廢品。在使用活性骨料時,硅酸鹽水泥中堿含量應(yīng)小于 %或由供需雙方商定。O ≯ 10h ) ? ( 7)安定性 ? 經(jīng)沸煮法檢驗必須合格。 ? ( 6)凝結(jié)時間 ? 初凝不早于 45min,終凝不遲于 390min。 ( P ? ( 3)三氧化硫 ? 水泥中三氧化硫不得超過 %。 國家標(biāo)準(zhǔn)對硅酸鹽水泥品質(zhì)指標(biāo)的要求 ? ( 1)不溶物 ? — 不超過 %, %。 ? ( 2)混合材料 ? 在粉磨時與熟料、石膏一起加入磨內(nèi)以改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號、提高水泥產(chǎn)量的礦物材料。分為兩種:不摻混合材料 — Ⅰ 型硅酸鹽水泥,代號 P.Ⅰ ;摻加不超過 5%石灰石或?;郀t礦渣 — Ⅱ 型硅酸鹽水泥,代號 P.Ⅱ 。 ? 標(biāo)準(zhǔn)分類: ? GB—— 強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)、 JC—— 建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、GB/T—— 推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)等。 ? 1992年 —— 針對我國水泥面向國際市場,建立第二部國家標(biāo)準(zhǔn)。 ? 1956年 —— 以前蘇聯(lián)水泥標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本制訂全國統(tǒng)一的水泥標(biāo)準(zhǔn)和檢驗方法。 ? 2023年: 12億噸。 世界水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢 ? 大型化:單機(jī)產(chǎn)量已達(dá) 15000t/d; ? 自動化:采用計算機(jī)及集散控制技術(shù),大大提高了控制管理能力,提高了生產(chǎn)效率; ? 高效節(jié)能化:到目前為止,世界先進(jìn)水泥工業(yè)企業(yè)單位產(chǎn)量電耗最低可達(dá) 60kwh/,煤耗最低可達(dá) 80kg/; ? 環(huán)保生態(tài)化:新型干法水泥企業(yè)采用先進(jìn)收塵設(shè)備,嚴(yán)格控制粉塵排放與噪聲污染,環(huán)境優(yōu)美,資源也得到了充分利用。 ? 通用水泥有硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥及石灰石水泥等七種。第一章 新型干法水泥生產(chǎn)工藝 第一節(jié) 硅酸鹽水泥的國家標(biāo)準(zhǔn) ? 一、水泥的定義與分類 ? 凡細(xì)磨成粉末狀,加入適量水后成為塑性漿體,既能在空氣中硬化,又能在水中硬化,并能將砂石等散?;蚶w維材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料,稱為水泥。 ? 水泥按其性能與用途可分為: ? 通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類。 二、水泥工業(yè)的發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢 ? 世界水泥工業(yè)的發(fā)展歷史: ? 1824年:普通立窯 — 年產(chǎn)量約 2千噸; ? 1877年:干法中空回轉(zhuǎn)窯 — 年產(chǎn)量約 1萬噸; ? 1910年:機(jī)械化立窯 — 年產(chǎn)量約幾萬噸; ? 1928年:立波爾窯 — 年產(chǎn)量約達(dá) 10萬噸以上; ? 1950年:懸浮預(yù)熱器窯 — 年產(chǎn)量幾十萬噸,熱耗更低; ? 1971年:預(yù)分解窯 — 年產(chǎn)量可達(dá)幾百萬噸,日產(chǎn) 1萬噸以上,質(zhì)量高、熱耗低、電耗少、環(huán)境優(yōu)美,資源也得到了充分利用。 我國水泥工業(yè)發(fā)展 ? 1889年:河北唐山啟新洋灰公司,現(xiàn)為啟新水泥廠,其后建設(shè)了大連、上海、中國、廣州水泥廠等; ?至 1949年全國解放:全國生產(chǎn)能力 300多萬噸,實際生產(chǎn) 66萬噸; ? 1952年,年產(chǎn)量 286萬噸; ?至 1987年:年產(chǎn)量 ; ? 2023年: 10億噸。 ?新型干法水泥生產(chǎn)總結(jié)為“八個字” ?優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、環(huán)保 ? (一)硅酸鹽水泥和普通水泥的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程 ? 1952年 —— 采用日本強(qiáng)度試驗方法和前蘇聯(lián)水泥標(biāo)號。 ? 1979年 —— 建立第二部水泥國家標(biāo)準(zhǔn)。 ? 1999年 —— 修訂建立第四部水泥國家標(biāo)準(zhǔn)。 三、硅酸鹽水泥的國家標(biāo)準(zhǔn) (二)基本概念 ? 硅酸鹽水泥的定義與代號 ? 凡由硅酸鹽水泥熟料、 05%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏混合磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為硅酸鹽水泥。 ? 組分材料 ? ( 1)熟料 ? 凡由適當(dāng)成分生料燒至部分熔融,所得以 硅酸鈣 為主要成分的燒結(jié)物,稱為硅酸鹽水泥熟料,簡稱熟料。 ? ( 3)石膏 ? 用作調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時間的組分材料。 ? ( 2)氧化鎂 ? 熟料中氧化鎂含量不得超過 %,經(jīng)壓蒸安定性檢驗合格,不得超過 %。 ? ( 4)燒失量 ? %, %。O ≯ %) ? ( 5)細(xì)度 ? %,比表面積大于 300m2/kg。 ( P ? ( 8)強(qiáng)度 ? 硅酸鹽水泥強(qiáng)度指標(biāo)如下: 標(biāo)號 抗壓強(qiáng)度( MPa) 抗折強(qiáng)度( MPa) 3d 28d 3d 28d ? ( 9)堿含量 ? 以 Na2O+。 其他概念 ? ( 1)安定性 ? 水泥在加水后體積變化的均勻程度,稱為體積安定性,簡稱安定性。 ? ( 3)不合格品 ? 凡細(xì)度、終凝時間、不溶物和燒失量中任一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強(qiáng)度低于商品標(biāo)號規(guī)定的指標(biāo)時稱為不合格品。 第二節(jié) 硅酸鹽水泥熟料的形成過程 ? 硅酸鹽水泥主要由熟料組成,熟料的形成過程直接決定水泥的產(chǎn)量、質(zhì)量、燃料與襯料的消耗以及窯的安全運轉(zhuǎn)。 ? 生料在加熱過程中,依次發(fā)生干燥、粘土礦物脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、熟料燒結(jié)、熟料冷卻結(jié)晶等重要物理化學(xué)反應(yīng)。生料中的自由水分隨物料溫度而逐漸蒸發(fā),當(dāng)溫度升高至 100~150℃ 時,生料中自由水分全部被排除。 ? 脫水 ? 指在預(yù)熱器中熱煙氣作用下,粘土礦物分解放出化合水。粘土礦物脫水中一個吸熱過程,吸熱量較少,升溫速度快。(分解爐溫度控制范圍) 碳酸鹽分解 ? 生料中碳酸鹽主要是碳酸鈣和碳酸鎂,它們在煅燒過程中分解并放出 CO2的過程稱為碳酸鹽的分解過程。由于碳酸鈣在水泥生料中占80%左右,其分解過程需要吸收大量的熱,這是熟料煅燒過程中消耗熱量最多的一個環(huán)節(jié),也是水泥熟料煅燒的一個最重要的環(huán)節(jié)。 ( 2)碳酸鈣的分解過程 ? ①熱氣流從周圍環(huán)境向碳酸鈣顆粒表面?zhèn)鳠幔? ? ②熱量從顆粒表面向內(nèi)部傳遞; ? ③在一定溫度下碳酸鈣吸熱分解并放出 CO2; ? ④ CO2氣體從顆粒內(nèi)部向表面擴(kuò)散; ? ⑤ CO2氣體從顆粒表面向四周擴(kuò)散。 ? 下圖為正在分解的碳酸鈣顆粒 固相反應(yīng) ? 當(dāng)窯內(nèi)溫度升高到一定程度時,生料中各種氧化物之間就會產(chǎn)生相互反應(yīng)即固相反應(yīng),其固相反應(yīng)過程如下: ? 800℃ :形成 CA、 CF、 C2S; ? 800900℃ :開始形成 C12A7; ? 9001100℃ :形成 C2AS后又分解。所有碳酸鈣均分解,游離氧化鈣達(dá)到最大值。 ? 固相反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 ? 影響固相反應(yīng)的因素: ? ( 1)和生料的細(xì)度及其均勻程度 ? 生料越細(xì),生料的均勻性越好,其固相反應(yīng)接觸面積越大,反應(yīng)越快。 ? ( 3)溫度 ? 反應(yīng)溫度越高,質(zhì)點能量越高,擴(kuò)散速度越快,可加快固相反應(yīng)的速度。 熟料的燒結(jié) ? ( 1)熟料的燒結(jié)過程 ? 熟料的燒結(jié)就是在高溫液相下,固相硅酸鈣和氧化鈣都逐步溶解于液相中,硅酸二鈣吸收氧化鈣形成硅酸鹽水泥的主要礦物 —— 硅酸三鈣。在此溫度范圍內(nèi)大致需要 1020min完成熟料的燒結(jié)過程。 ? ②液相量 ? 適當(dāng)?shù)囊合嗔靠梢约铀?C3S的形成,一般熟料在燒成過程中液相量為 2030%。粘度越小,質(zhì)點擴(kuò)散速度越快, C3S也就越易形成。 ? ⑤氧化鈣和硅酸二鈣溶于液
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