無(wú)機(jī)非-水泥工藝【4】

1、 2)、氧化鎂、氧化鎂熟料煅燒時(shí)，熟料煅燒時(shí)，MgO一部分與熟料礦物結(jié)合成固溶體而溶于一部分與熟料礦物結(jié)合成固溶體而溶于玻璃相中。玻璃相中。少量的少量的MgO能降低熟料的燒成溫度，增加液相數(shù)量，降低能降低熟料的燒成溫度，增加液相數(shù)量，降低液相黏度，可起到助熔作用，有利于熟料的形成，且改善液相黏度，可起到助熔作用，有利于熟料的形成，且改善水泥色澤。水泥色澤。MgO含量過(guò)高時(shí)，影響水泥的安定性。含量過(guò)高時(shí)，影響水泥的安定性。其含量一般不超過(guò)其含量一般不超過(guò)5%。 3)、氧化鈦和氧化磷、氧化鈦和氧化磷 氧化鈦氧化鈦少量少量TiO2可作為可作為C2S的穩(wěn)定劑，對(duì)熟料質(zhì)的穩(wěn)定劑，對(duì)熟料質(zhì)量有利，但過(guò)多會(huì)

2、形成量有利，但過(guò)多會(huì)形成鈣鈦礦，減少鈣鈦礦，減少C3S含量。含量。應(yīng)應(yīng)1%。 少量少量P2O5存在，能提高熟料強(qiáng)度，這與能和存在，能提高熟料強(qiáng)度，這與能和C2S形成固溶體形成固溶體，阻止其晶型轉(zhuǎn)變有關(guān)。，阻止其晶型轉(zhuǎn)變有關(guān)。但其含量較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致但其含量較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致C3S的分解。的分解。 據(jù)研究：每增加據(jù)研究：每增加1% P2O5，將減少，將減少9.9%C3S，增加，增加10.9%的的C2S，當(dāng)，當(dāng)P2O5達(dá)達(dá)7%時(shí)，時(shí)，C3S將減為將減為0。氟可以抵消部分。氟可以抵消部分P2O5的不良的不良影響。影響。 氧化磷氧化磷 4)、其他微量元素、其他微量元素如如Ba、Sr、V、B等化學(xué)物，對(duì)熟料煅

3、燒也是有利的，等化學(xué)物，對(duì)熟料煅燒也是有利的，有利提高熱料的質(zhì)量。有利提高熱料的質(zhì)量。當(dāng)生產(chǎn)高石灰飽和系數(shù)的熟料和白水泥時(shí)，為改善生料的易燒當(dāng)生產(chǎn)高石灰飽和系數(shù)的熟料和白水泥時(shí)，為改善生料的易燒性，或者為了提高熟料的質(zhì)量，降低能耗，往往加入性，或者為了提高熟料的質(zhì)量，降低能耗，往往加入礦化劑礦化劑。 1)、氟化鈣、氟化鈣 反應(yīng)生成的反應(yīng)生成的SiF4和和CaF2在高在高溫蒸汽作用下加速分解溫蒸汽作用下加速分解CaCO3。2223242222242COOHCaFCaCOHFOHSiFSiOHFHFCaOOHCaF 加速加速CaCO3分解；加速堿的氧化物的揮發(fā)；促進(jìn)結(jié)晶氧化硅的分解；加速堿的氧化物

4、的揮發(fā)；促進(jìn)結(jié)晶氧化硅的Si-O 鍵的斷裂，鍵的斷裂，促進(jìn)固相反應(yīng)促進(jìn)固相反應(yīng)。 降低液相出現(xiàn)的溫度和粘度，促進(jìn)降低液相出現(xiàn)的溫度和粘度，促進(jìn)C3S形成形成n加入氟化鈣，加入氟化鈣，1%3%，燒成溫度下降，燒成溫度下降50100。n生成生成氟硅酸鈣氟硅酸鈣、氟鋁酸鈣氟鋁酸鈣（C11A7CaF2）等中間化合物。等中間化合物。液相含氟固溶體)(333)(32224311752323113022221040222295085022FSCCaFSCCaFSCCaFCaOSCCaFSCCaFSCCaFSCCaFSiOCaO 降低水泥熟料合成溫度降低水泥熟料合成溫度n氧化氣氛氧化氣氛 SO3CaSO4 n

5、SO3有利于降低液相粘度，增加液相量，有利于降低液相粘度，增加液相量，有利于有利于C3S的形的形成成n形成形成C2SCaSO4， 4CaO3Al2O3SO3n無(wú)水硫鋁酸鈣，適量有利無(wú)水硫鋁酸鈣，適量有利SAC34 2)、硫化物、硫化物1050形成，形成，1400 分解分解n石膏和螢石復(fù)合礦化劑（石膏和螢石復(fù)合礦化劑（氟硅酸鈣氟硅酸鈣，硫硅酸鈣硫硅酸鈣，氟硫硅酸氟硫硅酸鈣鈣）降低水泥熟料合成溫度。降低水泥熟料合成溫度。 n重晶石和螢石（重晶石和螢石（BaO可可提高水泥早期和后期強(qiáng)度提高水泥早期和后期強(qiáng)度）n氧化鋅及其復(fù)合礦化劑氧化鋅及其復(fù)合礦化劑 阻止阻止C2S轉(zhuǎn)化、促進(jìn)轉(zhuǎn)化、促進(jìn)C3S形成，提

6、高水泥早期強(qiáng)度、降低水形成，提高水泥早期強(qiáng)度、降低水泥需水量。泥需水量。 過(guò)多會(huì)影響水泥凝結(jié)核強(qiáng)度。過(guò)多會(huì)影響水泥凝結(jié)核強(qiáng)度。 3)、復(fù)合礦化劑、復(fù)合礦化劑濕法濕法立波爾（窯尾帶加熱機(jī)，半干法立波爾（窯尾帶加熱機(jī)，半干法)干法干法新型干法（懸浮預(yù)熱、窯外分解）新型干法（懸浮預(yù)熱、窯外分解）立窯：立窯：堅(jiān)式固定床煅燒設(shè)備堅(jiān)式固定床煅燒設(shè)備分類(lèi)：分類(lèi)：普通立窯和機(jī)立窯普通立窯和機(jī)立窯過(guò)程：過(guò)程：生料粉和燃料混合，生料粉和燃料混合， 加入加入12%14%水，經(jīng)水，經(jīng) 成球設(shè)備制成成球設(shè)備制成515mm 含煤料球再經(jīng)鼓風(fēng)、收含煤料球再經(jīng)鼓風(fēng)、收 塵等。塵等。 立窯煅燒工藝立窯煅燒工藝特點(diǎn)：特點(diǎn)：熱耗低

7、傳熱效率高熱耗低傳熱效率高 燃燒與煅燒同時(shí)進(jìn)行燃燒與煅燒同時(shí)進(jìn)行預(yù)熱帶預(yù)熱帶煅燒帶煅燒帶冷卻帶冷卻帶由表及里傳熱、溫度由表及里升高，熟料的形成也是由表及里。由表及里傳熱、溫度由表及里升高，熟料的形成也是由表及里。 立窯內(nèi)熟料的煅燒情況立窯內(nèi)熟料的煅燒情況n預(yù)熱帶：預(yù)熱帶：料層厚度約料層厚度約0.51.0m，其料層溫度小于其料層溫度小于1000oC，一般預(yù)，一般預(yù)熱帶約占全窯高的熱帶約占全窯高的5%10%。n燒成帶燒成帶(俗稱俗稱“底火底火”)：料層為：料層為0.61.0m，溫度，溫度10001450 1300oC，燒成帶越占全窯高度的，燒成帶越占全窯高度的10%15%。n冷卻帶：冷卻帶：冷卻帶

8、的位置處于燒成冷卻帶的位置處于燒成帶以下至窯底，越占窯高的帶以下至窯底，越占窯高的7585%，物料平均溫度在，物料平均溫度在1300oC以下。以下。 立窯帶的劃分立窯帶的劃分根據(jù)料球表面的平均溫度和進(jìn)行的根據(jù)料球表面的平均溫度和進(jìn)行的物理化學(xué)反應(yīng)，物理化學(xué)反應(yīng)，沿著窯的高度方向沿著窯的高度方向。 窯面通風(fēng)不均窯面通風(fēng)不均 a) 不等風(fēng)，邊風(fēng)過(guò)剩，中風(fēng)不足不等風(fēng)，邊風(fēng)過(guò)剩，中風(fēng)不足 b) 物料收縮物料收縮 c) 邊壁效應(yīng)邊壁效應(yīng)- -不能緊密堆積，邊部空隙大于中部）不能緊密堆積，邊部空隙大于中部） d) 通風(fēng)的孔道阻力（中部彎曲多，阻力大，中部通風(fēng)的孔道阻力（中部彎曲多，阻力大，中部物料易結(jié)大塊

9、）物料易結(jié)大塊） 窯面的溫度不等窯面的溫度不等 a) 邊部物料溫度低，中部料溫度高邊部物料溫度低，中部料溫度高 b) 邊風(fēng)過(guò)大，邊部散熱，與中部相關(guān)邊風(fēng)過(guò)大，邊部散熱，與中部相關(guān)100-200度度 立窯的熱工特點(diǎn)立窯的熱工特點(diǎn)n白生料煅燒法白生料煅燒法n全黑生料煅燒法全黑生料煅燒法n半黑生料煅燒法半黑生料煅燒法出磨生料中含有煅燒所需的全部煤出磨生料中含有煅燒所需的全部煤 出磨生料中只含有煅燒所需煤的一部分出磨生料中只含有煅燒所需煤的一部分 所用生料均屬白生料所用生料均屬白生料 立窯的熱工工藝分類(lèi)立窯的熱工工藝分類(lèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)備結(jié)構(gòu) 1) 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒熟料燒成系統(tǒng)：熟料燒成

10、系統(tǒng)： 回轉(zhuǎn)窯與冷卻機(jī)、煤粉燃燒裝置、鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及收塵設(shè)備等?；剞D(zhuǎn)窯與冷卻機(jī)、煤粉燃燒裝置、鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及收塵設(shè)備等。燃燒用空氣：燃燒用空氣：一次空氣和煤粉混合（一次空氣和煤粉混合（1530%） 二次空氣預(yù)熱二次空氣預(yù)熱(與熟料進(jìn)行熱交換與熟料進(jìn)行熱交換)逆流式回轉(zhuǎn)窯逆流式回轉(zhuǎn)窯氣氣料料干法回轉(zhuǎn)窯干法回轉(zhuǎn)窯濕法回轉(zhuǎn)窯濕法回轉(zhuǎn)窯 2) 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料反應(yīng)帶回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料反應(yīng)帶對(duì)于有些帶有懸浮預(yù)熱器的和窯外分解窯的，窯內(nèi)不需要預(yù)熱帶。對(duì)于有些帶有懸浮預(yù)熱器的和窯外分解窯的，窯內(nèi)不需要預(yù)熱帶。由于此帶所需熱量最多，物料運(yùn)動(dòng)速度又快，要完成分解任務(wù)，由于此帶所需熱量最多，物料運(yùn)動(dòng)速度又快，要完成分解

11、任務(wù)，就需要較長(zhǎng)距離，因此分解帶占回轉(zhuǎn)窯的比例最大。就需要較長(zhǎng)距離，因此分解帶占回轉(zhuǎn)窯的比例最大。因反應(yīng)放熱，再加上火焰的傳熱，使得物料溫度迅速上升，所以該因反應(yīng)放熱，再加上火焰的傳熱，使得物料溫度迅速上升，所以該帶長(zhǎng)度占全窯長(zhǎng)度的比例很小。帶長(zhǎng)度占全窯長(zhǎng)度的比例很小。燒成帶需要一定的長(zhǎng)度，主要使物料在燒成溫度下，持續(xù)一段時(shí)間，燒成帶需要一定的長(zhǎng)度，主要使物料在燒成溫度下，持續(xù)一段時(shí)間，盡可能多的吸收游離氧化鈣，生成盡可能多的吸收游離氧化鈣，生成C3S.長(zhǎng)度約火焰長(zhǎng)度的長(zhǎng)度約火焰長(zhǎng)度的0.60.65倍。倍?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)物料、氣體溫度分布圖回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料、氣體溫度分布圖回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料溫度和氣體溫度以及各

12、帶劃分的大致情況回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料溫度和氣體溫度以及各帶劃分的大致情況 2) 回轉(zhuǎn)窯的熱工特性回轉(zhuǎn)窯的熱工特性 a) 在燒成帶必須使物料保持一定的高溫和保溫時(shí)間；在燒成帶必須使物料保持一定的高溫和保溫時(shí)間； b) 分解帶加設(shè)擋料圈，有利熟料煅燒；分解帶加設(shè)擋料圈，有利熟料煅燒； 分解反應(yīng)快分解反應(yīng)快 而固相反應(yīng)慢；物料容易堆積而固相反應(yīng)慢；物料容易堆積 c) 降低熟料熱耗是提高窯的熱效率的主要途徑；降低熟料熱耗是提高窯的熱效率的主要途徑； eg. 減少?gòu)U氣帶走的熱損失和筒體表面的散熱損失減少?gòu)U氣帶走的熱損失和筒體表面的散熱損失 d) 平衡熟料產(chǎn)量與熱耗的關(guān)系；平衡熟料產(chǎn)量與熱耗的關(guān)系； e) 回轉(zhuǎn)窯

13、的發(fā)熱能力回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力(燃料產(chǎn)生熱量燃料產(chǎn)生熱量)和傳熱能力和傳熱能力(熱量傳熱量傳 給物料給物料)能力之間存在矛盾，傳熱慢，造成能耗。能力之間存在矛盾，傳熱慢，造成能耗。分解爐的出現(xiàn)分解爐的出現(xiàn)利用窯尾廢氣余熱來(lái)預(yù)燒物料利用窯尾廢氣余熱來(lái)預(yù)燒物料。在窯尾后面加設(shè)一個(gè)加熱機(jī)在窯尾后面加設(shè)一個(gè)加熱機(jī)(回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)爐篦子爐篦子)，將生料粉制成生料球，喂入，將生料粉制成生料球，喂入加熱機(jī)加熱機(jī)。窯尾排出的廢氣進(jìn)。窯尾排出的廢氣進(jìn)入加熱機(jī)，穿過(guò)料球?qū)?，將熱量傳給料球，生料球獲得熱量后，入加熱機(jī)，穿過(guò)料球?qū)?，將熱量傳給料球，生料球獲得熱量后，在加熱機(jī)內(nèi)進(jìn)行干燥，預(yù)熱和部分分解，然后進(jìn)入在加熱機(jī)內(nèi)進(jìn)行干燥

14、，預(yù)熱和部分分解，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯，煅燒，煅燒成熟料，廢氣將熱量傳給物料后，有排風(fēng)機(jī)排出。成熟料，廢氣將熱量傳給物料后，有排風(fēng)機(jī)排出。 工作原理工作原理爐篦子加熱機(jī)根據(jù)氣流通過(guò)料層的情況不同，分為爐篦子加熱機(jī)根據(jù)氣流通過(guò)料層的情況不同，分為“一次通過(guò)一次通過(guò)”和和“二次通過(guò)二次通過(guò)”。國(guó)內(nèi)大部分采用二次通過(guò)。國(guó)內(nèi)大部分采用二次通過(guò)。 分類(lèi)分類(lèi) 一次通過(guò)是指出出窯廢氣一次通過(guò)是指出出窯廢氣一次通過(guò)料層一次通過(guò)料層，再經(jīng)排風(fēng)，再經(jīng)排風(fēng)機(jī)排出加熱。機(jī)排出加熱。1-料球;2-松料裝置;3-干燥室、預(yù)熱室隔墻;4-料球溜子;5-輔助煙囪；6-冷風(fēng)煙囪；7-斜煙道；8-窯體;9-預(yù)熱室;10-干燥室；

15、11-1號(hào)排風(fēng)機(jī)；12-2號(hào)排風(fēng)機(jī)熱損失較大熱損失較大 二次通過(guò)是指出窯廢氣二次通過(guò)是指出窯廢氣先先通過(guò)預(yù)熱室，后通過(guò)干燥通過(guò)預(yù)熱室，后通過(guò)干燥室室。12號(hào)排風(fēng)機(jī)；2-成球盤(pán)；3隔墻；41號(hào)排風(fēng)機(jī)；5旋風(fēng)收塵器；6螺旋輸送機(jī)；7爐篦子；8提升機(jī)；9刮板輸送機(jī)熱損失較小熱損失較小 1) 懸浮狀態(tài)下生料預(yù)熱的特點(diǎn)懸浮狀態(tài)下生料預(yù)熱的特點(diǎn)懸浮狀態(tài)的生料粉能與熱氣流充分接觸，氣、固相接觸面大，傳熱速度懸浮狀態(tài)的生料粉能與熱氣流充分接觸，氣、固相接觸面大，傳熱速度快、效率高，有利于提高窖的生產(chǎn)能力，降低熟料燒成熱耗。快、效率高，有利于提高窖的生產(chǎn)能力，降低熟料燒成熱耗。生料粉在預(yù)熱器內(nèi)要反復(fù)經(jīng)歷生料粉在

16、預(yù)熱器內(nèi)要反復(fù)經(jīng)歷分散懸浮分散懸浮-吸熱吸熱-氣固分離氣固分離的過(guò)程。的過(guò)程。工作原理：工作原理：低溫粉體物料均勻分散在高溫氣流之中，在懸低溫粉體物料均勻分散在高溫氣流之中，在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行熱交換，使物料得到迅速加熱升溫。浮狀態(tài)下進(jìn)行熱交換，使物料得到迅速加熱升溫。 起到換熱和氣固兩相分離的雙重作用。起到換熱和氣固兩相分離的雙重作用。種類(lèi)：種類(lèi)：種類(lèi)、形式繁多種類(lèi)、形式繁多 2) 工作原理工作原理 旋風(fēng)預(yù)熱器旋風(fēng)預(yù)熱器 立筒預(yù)熱器立筒預(yù)熱器 以不同形式組合的混合型以不同形式組合的混合型由由旋旋風(fēng)筒和換熱管道風(fēng)筒和換熱管道組成。組成。由一個(gè)由一個(gè)旋旋風(fēng)筒和換熱管道風(fēng)筒和換熱管道組成。組成。據(jù)研究

17、：據(jù)研究：將平均粒徑將平均粒徑40m左右水泥生料喂入左右水泥生料喂入740-760、流速為、流速為9-12m/s的氣流中，在料氣比為的氣流中，在料氣比為0.5-0.8kg/Nm3，在完全，在完全分散的條件下，分散的條件下，只要只要0.07-0.09秒秒，即可將氣，即可將氣流和生料的溫度溫差減流和生料的溫度溫差減少到少到30-90 。熱流比可達(dá)熱流比可達(dá)0.908-0.968(熱流比是指管道內(nèi)有效傳熱量與最佳熱流比是指管道內(nèi)有效傳熱量與最佳傳熱量的比值，當(dāng)熱流比為傳熱量的比值，當(dāng)熱流比為1時(shí)，氣固相溫度達(dá)完全平衡時(shí)，氣固相溫度達(dá)完全平衡)懸浮預(yù)熱器分解爐窯懸浮預(yù)熱器分解爐窯 流體阻力較大，一般在

18、流體阻力較大，一般在4-6kPa。 單位產(chǎn)品電耗較高單位產(chǎn)品電耗較高 ，達(dá)，達(dá)17-22kWh/t熟料，濕法長(zhǎng)窯熟料，濕法長(zhǎng)窯為為12-20kWh/t熟料。熟料。 原料的適應(yīng)性較差原料的適應(yīng)性較差 ，不適合煅燒堿、氯含量較高的，不適合煅燒堿、氯含量較高的原料和使用含硫量較高的燃料，否則會(huì)在預(yù)熱器錐部及原料和使用含硫量較高的燃料，否則會(huì)在預(yù)熱器錐部及管道中造成結(jié)皮堵塞。管道中造成結(jié)皮堵塞。預(yù)熱器的主體是一個(gè)立筒，型式多種，以常見(jiàn)的克虜伯為例。預(yù)熱器的主體是一個(gè)立筒，型式多種，以常見(jiàn)的克虜伯為例。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠， 不易堵塞；氣體阻力小，僅為不易堵塞；氣體阻力小，

19、僅為 200Pa左右，筒體可用鋼筋混左右，筒體可用鋼筋混 凝土代替鋼材。凝土代替鋼材。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：熱效率低于旋風(fēng)式預(yù)熱器，：熱效率低于旋風(fēng)式預(yù)熱器， 單機(jī)生產(chǎn)能力小。單機(jī)生產(chǎn)能力小。簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)介：稱窯外分解窯又稱預(yù)分稱窯外分解窯又稱預(yù)分解窯。是解窯。是70年代以來(lái)發(fā)展起來(lái)年代以來(lái)發(fā)展起來(lái)的的一一種能顯著提高水泥回轉(zhuǎn)窯種能顯著提高水泥回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的煅燒新技術(shù)。它是在懸產(chǎn)量的煅燒新技術(shù)。它是在懸浮預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間浮預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)一增設(shè)一個(gè)分解爐個(gè)分解爐，把大量吸熱的碳酸，把大量吸熱的碳酸鈣分解反應(yīng)從窯內(nèi)傳熱速率較鈣分解反應(yīng)從窯內(nèi)傳熱速率較低的區(qū)域移到單獨(dú)燃燒的分解低的區(qū)域移到單獨(dú)燃燒的分解爐中進(jìn)行。爐中進(jìn)行。 在分解爐內(nèi)同時(shí)喂入經(jīng)預(yù)熱后的生料、一定量的燃料以及適量在分解爐內(nèi)同時(shí)喂入經(jīng)預(yù)熱后的生料、一定量的燃料以及適量 的熱氣體，生料在爐內(nèi)呈懸浮或沸騰狀態(tài)。在的熱氣體，生料在爐內(nèi)呈懸浮或沸騰狀態(tài)。在900以下的溫以下的溫 度，燃料進(jìn)行無(wú)焰燃燒，同時(shí)高速完成傳熱碳酸鈣分解過(guò)程。度，燃料進(jìn)行無(wú)焰燃燒，同時(shí)高速完成傳熱碳酸鈣分解過(guò)程。 1) 工作原理工作原理 2) 分類(lèi)分類(lèi)預(yù)分解爐是預(yù)分解爐是燃料燃燒、熱量交換和分解反應(yīng)燃料燃燒、熱量交換和分解反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行同時(shí)進(jìn)行的新型熱工設(shè)備。的新型熱工設(shè)備。氣體流向預(yù)熱器氣體流向預(yù)熱器該爐