水泥熟料質量過程控制培訓教材(共70頁).ppt

1、水泥生產中的原、燃材料及配料一、化驗室四個組分別檢驗的項目二、主要原燃材料技術要求三、原燃材料質量控制四、生料質量控制五、硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物六、硅酸鹽水泥熟料的率值及其意義七、配料方案設計八、熟料質量控制一、化驗室四個組分別檢驗的項目 控制組 檢測項目：窯的立升重、游離鈣、出磨細度、入窯細度、煤灰份、煤粉細度、燒失量、濾餅水份、濃縮水分、分解率。水泥的細度、比表面積、三氧化硫、燒失量、游離鈣。分析組 檢測項目：燒失量（CO3）、不溶物、二氧化硅（SiO2）、三氧化二鐵(Fe2O3)、三氧化二鋁(Al2O3)、硫酸鹽-三氧化硫含量、二氧化鈦(TiO2)、一氧化錳(MnO)、氧化鉀(K2O

2、)、氧化鈉(NaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氯離子(Cl)等。物檢組 檢測項目： 水泥的物理性能：細度、比表面積、安定性、密度、凝結時間（初凝和終凝）、 熟料的齡期、強度（抗折和抗壓）。 出磨水泥的齡期、強度（抗折和抗壓）。 出廠水泥的齡期、強度（抗折和抗壓）。配料組檢測項目：出磨和入窯的三率值：KH、SM、IM。熟料的三率值： KH、SM、IM。 配料的關鍵是嚴格控制生料中的CaO、 SiO2、 Al2O3和Fe2O3在規(guī)定的范圍內。通過控制生料三率值來實現(xiàn)。 即：KH:1.060.02 SM:2.450.1 IM:1.300.1當然“煤料對口”也十分重要，只有生料成份合理，才

3、能通過煅燒實現(xiàn)熟料礦物組成 的合理，即 C3S、C2S、C3A和C4AF的比例合適，最終實現(xiàn)熟料的強度和性能。當“多組分配料方案“確定好了，最終形成熟料產品要靠煅燒。 二、主要原燃材料技術要求二、主要原燃材料技術要求 1、石灰石 石灰石主要是碳酸鹽礦物，常用的天然石灰質原料有白云石、燧石、泥灰?guī)r、貝殼等。外購石灰石的企業(yè)在簽訂供貨合同前，化驗室應先了解該礦山的質量情況，同時按不同的外觀特征取樣檢驗，制成不同質量品位的礦石標本?；炇腋鶕緩S生產水泥熟料的配料要求，制定出石灰石的質量指標。類別 CaO（%） MgO （%） R2O（%） SO3（%） 燧石或石英 石灰石 一級品二級品484548

4、 2.53.0 1.01.0 1.01.0 4.04.0 泥灰?guī)r 35 453.0 1.2 1.0 4.0 圓形堆場長形堆場黏土質原料的質量指標類別nPR2OSO3MgO黏土質一級品2.7-3.51.5-3.54.02.03.0二級品2.0-2.7或3.5-4.0不限4.02.04.02、硅質原料天然粘土質原料的種類很多，有粘土、黃土、頁巖、粉砂巖、泥巖、河泥等。3、鐵粉校正原料用以補充配合生料中氧化鐵不足的原料。Fe2O340%，目前使用較多的是硫酸渣（Fe2O3）紅色、 ，其次是鐵尾渣、鐵礦石、銅礦渣黑色帶光澤等。4、原煤 煤作為水泥熟料燒成的燃料，供給熟料燒成所需的熱量。但是其中所含的灰

5、分，絕大部分落入水泥熟料中，而影響水泥熟料的成份和性質，從這一點講，煤又是生產水泥的一種“原料”。因此對于水泥廠用煤的質量有一定的要求。類別揮發(fā)份（%） 灰份（%） 全硫（%） 發(fā)熱量kcal/kg無煙煤5.0 25.0 1.0 5500 煙煤22 28.0 1.0 5000 5、粉煤灰：從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末稱為粉煤灰。水泥生產中作為活性混合材料的粉煤灰應滿足下表要求： 燒失量F（低鈣） 8.0% C（高鈣） 8.0% 含水量F 1.0% C 1.0% SO3 F 3.5% C 3.5% f-CaO F 1.0% C 4.0% 安定性F 5.0mm C 5.0mm 活性指數(shù)F 70%

6、C 70% 放射性應符合GB6566標準要求。堿含量用于砼中小于0.6%。三、原燃材料質量控制三、原燃材料質量控制 生、熟料質量控制應以配料為綱，從原燃 材料的質量抓起，強化過程均化.原材料質 量是制備成分合適，均勻穩(wěn)定的生料基礎 條件，生料質量是熟料質量的基礎。1、石灰石的質量控制 依據資源狀況及配料要求，確定石灰石控制指標，日常檢測品位、水份、粒度。 全面掌握礦山石灰石質量狀況及變化規(guī)律。 做好不同質量石灰石的臺段搭配，確保進廠石灰石品位。 易磨性對原料磨產能影響 我廠石灰石資源來自附近的馬脊山， 屬優(yōu)質石灰石，為了綜合效益可搭配邊 坡料，雖說是優(yōu)質石灰石，但巖也夾 雜著少量的隧和石英硅，

7、因此搭配需謹 慎。 2.1、石灰石的質量要求名稱 SiO2Al2O3 Cao MgO 水份 石灰石（內控指標）5%2.5% 48% 1.5% 2.0% 我廠石灰石基本能滿足質量要求，但對有害成份難以預知，有時煅燒會出現(xiàn)”飛砂料甚至“跑黃粉”。 我們廠石灰石總體質量優(yōu)良，為了使成分更加穩(wěn)定，資源開發(fā)實行“多臺段搭配”，由于石灰石中鎂和堿含量很低，因此對其他校正原材料中的鎂和堿的含量要求條件可以放寬，生產中堆取料機故障停車時有發(fā)生，石灰石料位跟不上造成“裝載機加料”和“人工放料”。 均化效果欠佳，生料成份出現(xiàn)波動。在“熱工彈性”不大的情況下會影響熟 料煅燒。2、硅質原料質量控制日?？刂祈椖浚夯瘜W成

8、份、水份、卵石粒度。依據實際生產質量情況確定卵石摻加比例。摻加卵石對磨機產質量的影響。抓好對卵石粒度及卵石比例的監(jiān)控，以穩(wěn)定配料。 我廠 高低硅砂巖資源來自巢湖周邊地帶，儲量豐富但有開采資質的礦山較少，造成資源的不穩(wěn)定性，高硅 的硅含量一般在7085，低硅的鋁含量一般在1422，低硅的堿含量時常超過4，高低硅水分波動在3 - 13。因此高低硅成分的波動難以避免。但是高硅屬頁巖，低硅屬粉砂巖，晶體結構小，利于粉磨和煅燒。2.1、高低硅砂巖資源在生產中的利用 我廠高低硅砂巖總體成份波動大，時有堿超標，為了防止有害成份，每開發(fā)一個新資源都要到礦區(qū)采樣預檢，合格后允許進廠，為了減小成份波動，對進廠每批

9、砂巖實行定點堆放，待檢測結果出來后方可使用。使用時也考慮不同批次的搭配，由于砂巖的干濕受天氣影響，庫棚的儲量又較小，難以避免潮濕砂巖結庫斷組分，當務之急是對砂巖庫的改造，或用空氣噴堵，或庫內加鋼襯板。2.2、高低硅砂量要求名稱 SiO2Al2O3K2O+Na2O3 水份 高硅（內控指標） 78% 4% 6% 低硅（內控指標）15% 4% 6% 低硅砂巖時常出現(xiàn)堿超標，此時應慎用低硅配料方案，有時采用高低硅和粉煤灰以及爐渣混合搭配，以降低生料的堿含量。3、鐵質原料質量控制 我廠鐵粉資源來自馬鞍山、廬江，繁昌等地區(qū)的選鐵廠和選硫廠，現(xiàn)代選鐵工藝較先進，因此鐵尾砂的品位較低，一般鐵30左右，如果選硫

10、不充分，就會造成鐵尾砂含硫高，如果使用影響窯尾結皮，影響熟料質量?！拌F礦石”實際上鐵礦石尾礦，經過市場調研篩選，最終確定繁昌牛嶺礦適合我廠使用，品位穩(wěn)定，鐵32左右，含泥量少，不易結庫，顆粒適中均勻，赤鐵含量豐富，有利于煅燒。3.1、鐵粉鐵礦石的質量要求名稱Fe2O3 K2O+Na2O3 SO3 水份鐵粉（內控指標） 34% 2%4% 14% 鐵礦石(內控指標) 34% 2%4% 7% 3.2、鐵粉鐵礦石資源在生產中的利用 我廠鐵粉采購渠道較多，品質難以穩(wěn)定，時常出現(xiàn)有害成份，為此，對每批鐵粉實行進廠前預檢，合格后進廠。實行定點堆放，定點取料，或者搭配使用，外觀控制以“流動性”好為標準，粒徑不

11、能小于1 mm，鐵粉鐵礦石結庫現(xiàn)象很少。4、原煤資源的特點和選擇4.1、燃料質量控制燃料種類： 煙煤、無煙煤等。進廠原煤質量控制工業(yè)分析、水份。入窯煤粉質量控制細度、水份、工業(yè)分析。抓好原煤均化。 我廠原煤資源主要來自淮化集團，國投新集和貿易煤，品質中低，發(fā)熱量20000KJ/Kg左右，屬有煙煤，灰份波動大一般在22 - 32之間。煤的燃燒首先是揮發(fā)份的燃燒，揮發(fā)份是由烴類的CO、O2、N2等組成的混合氣體，固定碳發(fā)熱量大約是揮發(fā)份的1.5倍。二者共同構成火焰形態(tài)，灰份大則燃燒慢火焰長，適當?shù)乃菘商岣呙悍廴紵妮椛錈帷?.2原煤的質量要求 原煤（內 控指標）固定碳40% 灰分30%揮發(fā)分25

12、% 水分8% 進廠煤要原則上應按供應產地分批對方，搭配使用，以穩(wěn)定燒成用煤的灰分與熱值，同時采取必要的預均化措施。儲存量要保證至少10天以上，做到先進先用。當進廠煤質量發(fā)生較大變化時，一般通知供應部門查明原因，必要時暫停進場。并采取應急措施，調整控制指標，以適應其變化情況。 我廠和熱電分廠共用一個原煤堆場，全公司日均用煤約1600噸左右，堆場容量約2萬噸，場地有限，沒有預均化設施，加上采購渠道多，窯用煤成份波動難以避免，造成配料頻繁調整和操作頻繁調節(jié)。窯“熱工制度”難以穩(wěn)定。為此，我廠對每批進廠原煤及時預檢，明確每批堆放位置和使用期限，以確定近期配料方案和操作手段 。 煤質的好壞對窯的產量及熱

13、耗有重大意義。高熱值得煤能夠強化煅燒，增加產量，降低熱耗。煤的灰分絕大部分摻入熟料中，所以煤質的波動不但影響發(fā)熱量的變化，同時影響熟料的化學成分，對熟料質量產生直接影響，因此盡可能穩(wěn)定燃料的灰分波動幅度一般控制在目標值2%。 4.3、煤粉質量對入窯煅燒及熟料質量的影 響：影響窯熱工穩(wěn)定。 煤灰參與配料，灰份對熟料化學成份的影響，低灰份、高熱值最好煤灰組分對熟料質量的影響：煤灰中的各組分直接參與熟料的化學反應。據新型干法窯優(yōu)點是可使用劣質煤，但對原煤中的硫含量必須限制，一般全硫控制 在小于1.0%。以防止預熱器結皮。統(tǒng)計：由于煤灰的摻入，使熟料KH:降低。SM:降低IM:提升。因此穩(wěn)定原煤灰分是

14、熟料率值穩(wěn)定的基礎。進廠原煤必須要求采取均化措施。5、粉煤灰爐渣的選擇和利用 我廠粉煤灰爐渣資源主要來自熱電分廠，也有部分粉煤灰來自周邊電廠，二者都是煤的燃盡物，成份大體相同，是鋁質 校正原料。5.1粉煤灰和爐渣的質量要求粉煤灰 燒失量8% 水分1% fCaO1.5% Al2O330% 爐渣 水分6%Al2O325%5.2粉煤灰和爐渣資源在生產中的利用 我廠“粉煤灰”通過空氣輸送和出磨生料一起參加在線配料，由于 粉煤灰倉下料 穩(wěn)定性較差，時常會造成出磨生料成份波動，現(xiàn)在正著手技術改造或加氣管吹堵或增加風送壓力?！盃t渣”在配料站參加在線配料，穩(wěn)定性較好，但資源有限，一般陰雨天不能使用，避免堵料。

15、6、電石渣資源的特點 我廠電石渣是乙炔站利用電石生產乙炔的廢渣，主要成份是Ca(OH)2 ，由于采購電石的渠道不同，因此電石渣成份有波動，有時CL離子超標，影響熟料質量，電石渣中Ca(OH)2較石灰石中 CaCO3 分子量小，分解溫度低，但 Ca(OH)2分解產物是水份，水份過多容易造成生料粉結球和預熱器熱交換效率低，因此生產中電石渣加量不宜過大。 我廠“渣水平衡”環(huán)保任務重，因此電石渣的濃縮和壓濾沒有充分時間，水份控制難度大，必要時可采用新型絮凝劑和新型濾布，適當提高泵壓。6、1電石渣的質量要求 名稱 CaO 濃縮水份 濾餅水份電石渣（內控指標） 65% 70% 38% 6.2電石渣資源在生

16、產中的利用 我廠每天約消化400 t電石渣干基，經濃縮壓濾后的電石渣濾餅加入生料立磨參加在線配料，配合比約7左右。因此加渣的穩(wěn)定性至關重要。濾餅粘連濾布和下料口都會影響配料。針對如何降低濾餅水份，減少粘連和改變輸送方式，正在進行探討，摸索和嘗試。四、生料質量控制四、生料質量控制 1、生料均化鏈：礦山搭配開采工廠內原料預均化磨內粉磨過程均化生料均化庫均化 2、控制項目 生料化學成份及三個率值 細度：細度對煅燒影響大，細度越細比面積越大，反應快，但要求過細會影響磨機產能且使電耗增加。 水份：水份小生料流動性良好，確保均化效果。3、入磨物料粒度：從石灰石粒度及卵石粒度入手粒度對產質量影響：a、粒度大

17、，影響磨機產量。b、粒度大，致使喂料量產生較大波動，使各種物料配合比不能按要求均勻喂料，另外粒度大切不均齊的硬質物料在磨頭倉中離析，磨內平衡被破壞使生料成份、細度不易控制。4、生料均化庫均化。5、生料成份波動的原因及防范措施。原因：a、原燃材料成份波動。 b、各種物料配比的波動。工藝設備不能滿足配料要求： 、粒度不均齊，或粒度過大。 、計量設備精度差，計量不準確。 、磨頭倉容量小，造成斷料及物料壓力難以穩(wěn)定，影響下料量準確，均勻。 、物料水份波動。c、磨機工況影響d、生料化學分析不正確，誤導配料，取樣代表性差穩(wěn)定原材料質量 運用可靠計量準確的配料設備 采用幾何形狀合理磨頭倉，保持倉內物料壓力穩(wěn)

18、定即控制好倉料位或小磨物料粒度 嚴摻控制入磨物料水份 加強崗位操作人員責任心，提高操作水平 通過抽查對比等措施確保檢驗數(shù)據準確 五五、硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物有以下四種： C3S、C2S、C3A、C4AF，另外還有少量的f-CaO、方鎂石、含堿礦物、玻璃體。 通常，熟料中C3S+C2S含量75%左右，C3A+C4AF含量22%左右。1、C3S含量通常占熟料的50%以上，其特點：水化較快，早期強度高，強度增進就率大，干縮性、抗凍性較好，但水化熱較高，抗水性差，抗硫酸鹽浸蝕能力較差。C3S形成需要較高的燒成溫度和較長的燒成時間，含量過高，燒成困難，易導致f-CaO增多，

19、熟料質量下降。 2、C2S含量通常分熟料的20%左右，其特點：水化較慢，早期強度低，水化熱低，體積干縮小，抗水性和抗硫鹽日浸蝕能力好，后期強度增加。 3、C3A C3A水化速度、凝結硬化很快，放熱多，硬化快，早期強度較高，但絕對值不高，后期幾乎不再增長，甚至倒縮，C3A干縮變形大，抗硫酸鹽性能差，脆性大，耐磨性差。4、C4AF C4AF水化速度早期介于C3A與C3S之間，早期強度類似于C3A但后期還能不斷增長，水化熱低，干縮變形小，耐磨、抗沖擊、抗硫酸鹽浸蝕能力強。 5、f-CaO、MgO f-CaO在高溫下死燒形成，水化很慢，一般加水3天后才反應有盡有，反應體積膨脹97.9%產生應力，造成水

20、泥石破壞。 MgO少量可與熟料礦物固溶，對降低燒成溫度、增加液相數(shù)量，改善熟料色澤有好處，但超過一定量后，未固溶部分水化很慢，要幾個月甚至幾年才與水反應，生產Mg（OH）2，體積膨脹148%，導致水泥安定性不良。 這四種氧化物構成水泥熟料的最主要的化學成分。它們在水泥熟料生產中是按一定含量和一定比例進行配比生產的。配比不恰當，都會直接影響到熟料的質量進而影響到水泥的質量。如熟料中若CaO含量過高，則CaO不能充分與硅酸性氧化物化合，部分呈現(xiàn)游離狀態(tài)存在于熟料中，成“死燒狀態(tài)”。這種“死燒狀態(tài)”的氧化鈣，其水化作用非常緩慢，常發(fā)生在水泥凝結硬化過程之后的水泥石中，致使水泥石膨脹變形、破裂。如氧化

21、鋁和氧化鐵，它們是熟料燒成過程中產生液相的主要氧化物，如果它們的含量過高，則產生的液相量過多，使物料易結大塊而影響操作；如果含量過低，則產生液相量過少，使燒成困難，熟料易于“粉化”。所以在熟料生產中化驗人員要對原料進行認真分析計算，作出科學合理的配料方案，指導熟料生產。六、硅酸鹽水泥熟料的率值及六、硅酸鹽水泥熟料的率值及其意義其意義 水泥性能主要來源于熟料的性能，決定熟料性能的是水泥熟料的礦物組成，硅酸鹽水泥熟料礦物由四種主要氧化物化合而成，在一定條件下，各氧化物的含量和彼此之間的比例，是水泥生產質量控制的基本要素。因此，人們就想出了表示水泥中各氧化物含量及彼此之間的關系，稱為率值。率值可以簡

22、明扼要地表示水泥熟料性能及其對水泥煅燒的影響。 我國目前一般采用，石灰飽和系數(shù)（KH）、硅酸率（SM）、鋁率（IM）（一）、石灰飽和系數(shù)、水硬率和石灰系數(shù)1、飽和比：表示水泥熟料中氧化鈣總量減去飽和酸性氧化物（Al2O3、Fe2P3、SO3）所需的氧化鈣后，剩下的與二氧化硅化合的氧化鈣的含量，與理論上二氧化硅與氧化鈣全部化合生成硅酸三鈣所需要氧化鈣含量的比例。簡言之，KH表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和生產硅酸三鈣的程度。KH=（CaO-f-CaO）當IM0.64時 當IM0.64時 水硬率:HM=CaO/SiO2+Al2O3+Fe2O3石灰系數(shù)LSF=CaO/2.8SiO2+1.18Al2O3

23、+0.65Fe2O3(二)、硅酸率 又稱硅率，以n表示，歐美以SM表示。表示熟料硅酸鹽壙物與熔劑礦物的比值。 SM=SiO2/Al2O3+Fe2O3 SM高，則硅酸鹽礦物多，對水泥熟料強度有利，但熔劑礦物少，液相量少，會給煅燒造成困難，SM過低，則對塾料強度不利，且熔劑礦物多，易結圈等，不利于煅燒。（三）、鋁氧率又稱鋁率或鐵率。以P表示，歐美以IM表示，熟料中C3A與C4AF之間比值。IM=Al2O3/Fe2O3IM過高，意味C3A多，C4AF少，液相粘度增加，對煅燒及水泥性能都造成較大的影響。如IM過低，則C4AF多，液相粘度小，易結大塊 等。（四）、礦物組成及換算 當IM0.64 C3S=

24、3.8SiO2(3KH-2) C2S=8.6SiO2(1-KH) C3A=2.65(A-0.64F) C4AF=3.04Fe2O3熟料的化學組成熟料的化學組成 硅酸鹽水泥熟料的主要化學組成為氧化鈣（CaO），一般范圍為62-67%；二氧化硅（SiO2），一般范圍為20-24%；三氧化二鋁（Al2O3）一般范圍為4-7%；三氧化二鐵（Fe2O3），一般范圍為2.5-6%。這四種氧化物組成通常在熟料中占95%95%以上，同時含有5%以下的少數(shù)氧化物，如氧化鎂（MgO）、三氧化硫（SO3）、氧化鈦（TiO2）、氧化磷（P2O5）以及堿（K20、Na20） 等。 七、配料方案設計七、配料方案設計 配料

25、：根據水泥品種，原料的物理化學性能，與具體生產條件，確定所用原料配合比，以得到煅燒水泥熟料所需要適當成份的生料，稱為生料的配料，簡稱配料。 合理的配料方案即是工藝設計的依據，又是正常生產的保證。配料包括原料的選擇、熟料的設計與生料配料計算。（一）、配料設計（1）、配料設計的目的和基本原則。目的：1、根據原料資源情況，確定礦山的可用程度，并盡可能利用礦山資源。 2、根據原料、燃料特性和水泥品種等要求，決定原料、燃料種類、配比。選擇合適的生產方法。 3、計算全廠物料平衡，作為全廠工藝設計及主機造型的依據。 原則 ：1、燒出的熟料具有較高的強度和良好的物理化學性能。 2、配制的生料易于粉磨和煅燒。 3、生產過程中易于控制和管理，便于生產操作，以及結合工廠生產條件，經濟合理地利用礦山資源。（二）、熟料組成的選擇及注意的問題。 合理的配料方案，表現(xiàn)在熟料礦物成份的選 擇上，即對三個率值的確定，為獲