水泥工艺技术课件11

• 生料粉尘主要指原料配料、粉磨、均化、输送过程中 产生的无组织排放，该种粉尘无组织排放随着水泥工 业的技术进步越来越小。燃料粉尘主要指煤进厂、储 存、倒运、破碎、粉磨、输送等过程中产生的无组织 排放，尤其装卸和倒运过程产生的煤粉尘排放居多。 熟料粉尘无组织排放主要来自熟料输送、下料、二次 倒运过程，尤其以二次倒运产生的扬尘居多
生产路线
窑型
生料→熟料 立窑 湿法
中空干法 新型干法
粉尘产生量
其中 窑 工艺
85kg/ t熟料 60 25 155kg/ t熟料 118 37 245 kg/ t熟料 161 84 182kg/ t熟料 130 52
复膜 袋
0.31 0.49 0.18
排 普通 袋
0.43 0.78 1.23 0.36
• 如果按水泥运输无组织粉尘排放水泥厂内外 各占50％计算，在水泥厂内散装水泥粉尘排 放为0.14粉尘/t水泥，使用袋装水泥时，水 泥粉尘排放为2.24粉尘/t水泥，袋装比散装 多排放粉尘2.1㎏粉尘/t水泥。
SO2产生量及污染
水泥生产二氧化硫排放量
生产路线 生料→熟料
窑型 立窑
原煤消耗 224 kg/ t熟料
一、 国家对水泥工业清洁生产要求
1. 淘汰落后生产工艺及装备 2. 禁止建设落后的工艺生产线 3. 发展先进的工艺及产品 4. 对现有落后工艺进行技术改造
二、转变水泥工业的增长方式
• 1. 大力宣传和贯彻落实《水泥工业发展专项规划》、 《水泥工业产业发展政策》和其他相关行业政策；
• 2.严格市场准入条件，加强监督和管理； • 3.各地根据本地区水泥工业发展情况，继续加大淘汰落
161 kg/ t熟料
0.15 S kg/ t熟料 0

水泥工艺技术培训课件(doc 57页)窑预分解系统的问题分析及改进措施摘要:我厂1号RSP窑经过6年多的运转，系统耐火材料呈现出不同程度的磨损、烧坏现象。

SB室下部掉砖，进而壳体烧损；SC室用风不良，导致边壁物料保护层不均衡，局部衬砖磨损严重；斜烟道及鹅颈管侧墙衬砖垮落，由于鹅颈管结构缺陷，经常结皮和堆料；MC室断面物料分布不均，物料稀相区炉壁烧损，直至筒体严重变形；因窑尾缩口处风速低，喷腾能力减弱而塌料；高温级旋风筒分离效率低，导致物料大量返回，内循环增加等。

本文依据热工标定结果，对该预分解系统出现的问题进行分析，并提出改进措施。

1 RSP窑系统工况分析热工标定主要参数对比见表1、表2，窑尾高温区工艺流程见图1。

表1 预热预分解系统温度变化℃表2 RSP炉的分解进程变化注：1997年数据为南京化工大学硅酸地方国营工程研究所的热工标定结果，SC 室出口指斜烟道出进口等同于鹅颈管出口。

图1 窑尾高温区工艺流程1.1 三次风温度及其对SC室工况的影响由表1可见，三次风温度和入炉生料温度分别只有600℃和671℃。

入炉生料温度低主要是由于C4锥体及下料管增开人孔门较多，外漏风量和散热损失增加引起的，通过加强管理，隔热堵漏后完全可以解决；三次风温度目前基本稳定在560～580℃，提高的余地很小。

其原因是:我厂采用单筒冷却机，经过多年的运转，内部装置所遭受的磨损和腐蚀不断加剧，而且增加了砌筑耐火砖的长度，熟料停留时间短(约为30min)，出机熟料温度高(～290℃)，使热效率本身就不高的单筒冷却机热回收率进一步降低(1997年热工标定结果为56.6%)。

三次风温度是影响分解率和燃尽率的重要因素。

较低的三次风温度导致炉内煤粉着火速度减慢，形成滞后燃烧，特别是SC室内煤粉是在纯助燃空气中燃烧，助燃空气的温度在很大程度上决定了煤粉燃尽率，三次风温度低，即使分解炉多加煤，SC室内温度也不会高，反而会加剧煤粉滞后燃烧。

同规格，闭路可提高15%－25%
生料粉磨系统
开路
长管磨，中磨机
湿法
闭路
弧形筛和长管磨组成
普通干法
烘干
粉磨
烘干兼粉磨干法
闭路
开路
闭路
省烘干设备， 储存，运输
磨细，易烘干；热风，带 出物料，减少垫层作用
立式磨
七十年代后，采用立式磨(辊式磨 )系统 立式磨利用磨辊和磨盘间的压力来粉碎，经碾压
的物体再次滚压时，可进一步实现有效的粉磨 减少了钢球磨对研磨体的提升和相互撞击所消耗的 能量，并阻止凝聚现象，效率比钢球磨高一倍。 入磨粒度100~150mm，含水量6%~8% 15%~20%,电耗下降10%~25%，占地面积小，噪 音低。
配料方案的选择：选择合理的熟料矿物组 成，即确定熟料的三率值KH、n 、p。
一、确定配料方案的依据
水泥品种 原料品质 燃料品质 生料质量 生产窑型和生产方法
预分解窑熟料成分优化设计建议
20世纪80年代中后期对建 20世纪90年代中期以
议采用“两高一中”配料， 后，技术发展，建议
即高n、p，中KH。
特点：
不配制分析仪器，人工设定各原料的给料量 和它们之间的比例，自动控制给料设备，保持这一 喂料量和比例基本不变。
原料成分波动时，可通过配料计算求出新的配 比，或由岗位工据经验重新改变设定值，然后由微 机控制系统再按新的设定值控制各物料的喂料量。
〈四〉、固定某些组分流量、 调整个别原料流量
特点：只检测生料中CaO Fe2O3的含量，间接控 制生料的三率值。
一 、生料粉磨流程 （粉磨系统）及应用
可用 开路或闭路
生料粉磨流程：
干法
按生产方法分
湿法
普通干法粉磨：烘干+粉磨 烘干兼粉磨 挤压粉磨技术

C2 S + C 1420℃ C3S
为全部形成C3S应该有： 1 足够未化合的CaO 2 高于1420℃的温度 3 分布均匀的温度 4 C2S和CaO有足够的反应时间
C3S和C2S的水化反应：
+ 热量 C2S+3H
C3S+3H 水化慢
CSH+2Ca（OH）2 CSH+2Ca（OH）2+ 热量
强度
C3S
第一种情况：
△＞0 为控制C3S/C2S的比例，应限制△值。通常 3%＜△＜7% 如果△＞7% 则氧化钙含量不足。
第二种情况：
△= 0 如果煅烧理想的话：△= 0 则 f-CaO C2S 的值为0 。
这种情况是不存在的。 C2S（10-20%）很多的（3-7%）f-CaO。
第三种情况：
△＜ 0 无论烧成质量如何 熟料中的f-CaO含量会很高。
简写符号 C3S C2S C3A C4AF
生料惰性物质 C3S
SiO2 Fe2O3 CaO Al203
煅烧
C2S C3A C4AF 熟料活性物质
＋ 烧失量 CO2
四种化学成分的比例决定熟料 质量.
如果生料中的四种成分有任何变化
熟料中的矿物质的比例就会发生相 应的变化.并因此改变熟料质量.
) ☆ 水泥的水化、凝结、强度。
◇ 氧化钙不饱和系数 ◇ SM 硅酸率 N ◇ 碳酸盐品位 ◇ AM 铝氧率 P 熟料率值
熟料矿物生成顺序： C4AF C3A C2S C3S
氧化钙饱和系数
SM硅酸率
AM铝氧率
影响1、7、28天强度
影响易烧性
影响凝结时间和水化 性
◇ 氧化钙不饱和系数
2.8S +1.65A + 0.35F-C F+A+S+C

低碳水泥工艺
通过优化生产工艺、提高能源利用效率、降低碳排放等 措施，实现水泥生产的低碳化，助力水泥行业实现碳中 和目标。
水泥生产工艺案例
06
分析与实践
案例一：新型干法水泥生产线
阐述新型干法水泥生产线在产能提升 、能源消耗降低、环保性能等方面的 优势。
探讨新型干法水泥生产线在未来水泥 行业的发展趋势及潜在市场空间。
原料磨细度控制
合理控制原料的磨细度， 提高原料的反应活性和混 合均匀性，有利于水泥的 熟料形成和性能提升。
调整配料适应变化
在生产过程中，根据原料 成分和性质的波动，及时 调整配料比例，确保水泥 质量的稳定。
水泥生产工艺流程
03
破碎与预均化
破碎
将原料石灰石、黏土等经过破碎机破碎成小块，以便后续处 理。破碎过程中要注意控制破碎粒度，保证原料的粒度分布 合理。
煅烧设备：回转窑、预热器、分解炉
• 缺点：对物料适应性有一定限制，操作和维护要求较高。
煅烧设备：回转窑、预热器、分解炉
分解炉
优点：热效率高、燃烧充分、污染少 。
工作原理：在分解炉内，燃料燃烧产 生的高温气体与物料进行热交换，使 物料分解。
缺点：设备投资大、运行成本高。
质量控制技术
X射线荧光分析
优点：适用范围广、研磨效果好、可用于多种物料。
粉磨设备：球磨机、立式磨
• 缺点：能耗高、磨损严重、维护量大。
粉磨设备：球磨机、立式磨
工作原理：通过磨盘与磨辊之间的碾压作用，将物料研 磨成粉末。
缺点：对物料适应性差、维护难度较大。
立式磨 优点：能耗低、研磨效率高、占地面积小。
煅烧设备：回转窑、预热器、分解炉
分类
根据其主要成分和性能，水泥可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸 盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。

肝石、煤渣、硅质渣、粉煤灰、沸 腾炉渣等
天然材料 火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅 蒙土、硅微石、蛋白石等
白砂岩、石灰石等
第十章 其他通用水泥生产技术
10.1.1 混合材料的种类及作用
粒化高炉矿渣是高炉治炼生铁时所得 以硅酸钙和铝硅酸钙为主要成分的熔 融物，经过淬冷粒化后的产品。
粒化高炉矿渣
锰 铁 矿 渣
第十章 其他通用水泥生产技术 10.1.2 粒化高炉矿渣
1.化学成分
高炉矿渣的化学成分主要有CaO、Si02、Al2O3，还有少量的MgO、Fe2O3、 硫化物，如CaS、MnS、FeS等。其中CaO+Si02+Al2O3总量一般>90%，某些特殊 情况下由于矿石成分的不同所形成的高炉矿渣的化学成分还可能含有TiO2、 P2O5、氟化物等。
第十章 其他通用水泥生产技术
10.1.2 粒化高炉矿渣
1.矿渣的活性 粒化高铁炉的活性粒化高低与化学成分，玻璃体含量有关。实践证 明，在化学成分大致相同的情况下，玻璃体含量越多，其活性也越 高，即急冷好的粒化高铁炉矿活性好。 2.激发剂——激发矿流活性发挥并使矿渣具有凝结硬化作用的物质
分类：
碱性激发济：石灰、水化时能够析出Ca（OH)2的硅酸盐水泥熟料属碱性激发剂。
激发强度实验法
P229
第十章 其他通用水泥生产技术
10.1.2 粒化高炉矿渣
矿渣放射性应符合GB6763的规定，具体数值由水泥厂根据矿渣掺 加量确定，矿渣不得混有外来类杂物，如含铁尘泥、未经充分淬冷 矿渣等。
等级 质量系数 K不小于 TiO2不大 MnO大 于/% 于/% 氟化物含 （以F计 算）不大 于/% 硫化物含 量（以S 及计算） 不大于 /% 松散体积 最大粒度 度不大于 不大于 /（kg/L） /mm 大于 10mm颗 粒含量不 大于（质 量分数） /%

专用水泥:是指有专门用途的水泥，如油井水泥、 中热硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥等。
特性水泥：是指某种性能较突出的一类水泥。 如快硬水泥系列、膨胀水泥系列、抗硫酸盐硅酸 盐水泥等。
专用特种水泥包括：快硬高强水泥、膨胀水泥、 自应力水泥、水工水泥、油井水泥、装饰水泥、 砌筑水泥、低碱水泥、道路水泥等种类。
第三节 硅酸盐水泥熟料的化 学成分 第四节 熟料的矿物组成 第五节 熟料的率值 第三章 硅酸盐水泥的生产方 法及工艺 第六节 生产方法分类 第四章 硅酸盐水泥熟料的主 要原料
第十四节 悬浮预热器 第十五节 分解炉 第十六节 回转窑 第十七节 熟料冷却机 第十八节 水泥熟料煅烧过程 第八章 硅酸盐水泥水化 第十九节 硅酸盐水泥水化硬化 第二十节 硅酸盐水泥性能
泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的
水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥， 代号：P.F。
5、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟 料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制 成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸 盐水泥，代号：P.P。
6、复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、 两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合 硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C
我国从上世纪70年代初研制新型干法水泥技术 装备开始，在国家有关部门的支持和推动下， 水泥行业科研创新与技术开发能力不断提高，技术 装备已达到世界先进水平。目前日产2000吨新型 干法水泥生产技术装备已全部国产化，日产4000 吨、5000吨新型干法水泥生产技术装备国产化率 达到90%以上，日产8000吨水泥熟料生产线和日 产10000吨水泥熟料生产线已经投产。日产10000 吨水泥熟料生产线全球只有7条，我国就拥有4条。 新型干法水泥生产工艺正在逐步取代湿法、老式干 法和立窑等生产工艺。

案例二
某高层建筑采用C60高性能混凝土，通过掺加高效减水剂 和矿物掺合料，实现了混凝土的高强度、高流动性和高耐 久性。
案例三
某水库大坝采用常态混凝土和碾压混凝土两种不同配合比 设计方案，通过对比试验和工程实践，验证了不同配合比 设计对混凝土性能的影响。
05 水泥制品生产与 应用领域介绍
预制构件生产工艺流程
应用场景与选择建议
应用场景
水泥广泛应用于各种建筑工程中，包括房屋、 道路、桥梁、隧道、水利工程等。
选择建议
在选择水泥时，需要根据具体工程要求、施 工环境、材料成本等因素进行综合考虑。例 如，对于一般土木建筑工程，可以选择普通 硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥；对于高强度 要求的工程，可以选择硅酸盐水泥或复合硅 酸盐水泥。同时，还需要注意水泥的保质期 和存储条件，避免使用过期或受潮的水泥。
原材料准备
包括水泥、骨料、添加剂等，需符合相关标 准。
养护与脱模
对成型后的预制构件进行养护，达到一定强 度后脱模。
搅拌与成型
质量检验与出厂
对预制构件进行质量检验，合格后方可出厂。
新型墙体材料发展趋势
轻质高强 新型墙体材料具有轻质高强的特点， 可减轻建筑自重。
作用
水泥是混凝土的主要成分，广泛应用于 土木建筑、水利、国防等工程。
水泥主要成分与性质
主要成分
水泥主要由石灰石、粘土、铁矿粉等按比例磨细混合而成，根 据不同种类，还会添加适量的石膏、矿渣、粉煤灰等。
性质
水泥具有水硬性，即在水的作用下能够发生化学反应，形成坚 硬的化合物；同时，水泥还具有良好的可塑性、可加工性和耐 久性。
前景展望
随着国家对基础设施建设的投入加大和房地产市场的持续发展，水泥制品的市场需求将继续 保持增长态势。同时，新型墙体材料和节能环保型建筑材料的应用将进一步推动水泥制品行 业的发展。

ห้องสมุดไป่ตู้第45页/共68页
冷却机性能指标
• (1) 热效率(ηc)高，各种冷却机热效率一般在 40%～80%之间。
• (2) 冷却效率(ηL)高，各种冷却机冷却效率一 般在80～95%。
• (3) 空气升温效率(φi)高。，本指标为篦冷机 评价指标之一，一般φi <0.9。
• (4) 进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑 二次风及去分解炉的三次风温度之间的差值小。
料起火、燃烧和碳酸盐分解； (6) 选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有
利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低NOx， SO3等有害成分排放量，确保环保达标。
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新型分解炉型
• 1、“喷-旋”型分解炉 如RSP型
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“喷腾”型及“喷腾 迭加”型分解炉
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6.5 回转窑
预分解窑系统中回转窑功能:
1、燃料燃烧功能
2、热交换功能
3、化学反应功能
4、物料输送功能
5、降解利用废弃物功能
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回转窑缺点和不足
• 一是作为热交换装置，窑内炽热气流与物料之 间主要是“堆积态”换热，换热效率低，从而 影响其应有的生产效率的充分发挥和能源消耗 的降低；
C3S 的 形 成
熟 料 烧 结
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熟料烧结
影响熟料烧结
C3S形成条件：
过程的因素
温度：
• 最低共熔温度
1300~1450~1300 • 液相量
℃
• 液相粘度
液相量：
• 液相的表面张力 • C2S、CaO溶于液相的速率
20%~30%
时间：

和控制，提高生产效率和产品质量。
02 03
详细描述
智能化水泥工艺通过采用物联网、大数据、人工智能等技术，实现了对 生产过程的实时监测、智能分析和优化控制，提高了生产效率和产品质 量，降低了能耗和物耗。
发展趋势
随着信息技术的发展和应用，智能化水泥工艺将成为未来水泥工业的重 要支撑和核心竞争力。
THANKS
水泥工艺学课件
目录
Contents
• 水泥的原料 • 水泥的生产工艺 • 水泥的性能和应用 • 水泥的生产质量控制 • 水泥工艺学的未来发展
01 水泥的原料
石灰石
石灰石是水泥生产中的主要原料，主要提供钙元素，是水泥中氧化钙的主要来源。
石灰石的质量对水泥质量有重要影响，要求石灰石的纯度高、含氧化钙高且含碱度 低。
03 水泥的性能和应用
水泥的物理性能
凝结时间
水泥从加水搅拌开始， 到失去流动性所需的时
间。
强度
水泥在硬化过程中和硬 化后，抵抗外力破坏的
能力。
耐磨性
水泥地面抵抗磨损的能 力。
抗渗性
水泥制品抵抗水、油等 液体渗透的能力。
水泥的化学性能
01
02
03
04
熟料矿物组成
硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三 钙和铁铝酸四钙等。
辅助性原料的添加量和使用方法需要 根据具体的生产工艺和产品要求进行 选择和控制。
常见的辅助性原料包括石膏、矿渣、 粉煤灰等，它们可以调节水泥的凝结 时间、提高水泥的强度和改善水泥的 性能。
02 水泥的生产工艺
破碎与预均化
破碎
将原料进行破碎，使其达到一定 的粒度要求，以便于后续的粉磨 和混合。
预均化
成品质量控制

偏光镜观察 (正交偏光镜观察)
反光镜观察
C3S
A矿
透明无色 (灰色干涉色) 无色 (黄色干涉色)
黑色多角形颗粒 (六角形棱柱形) 有时呈环带结构
纯
C2S
B矿 纯 3.04
黑白双晶条纹 圆形颗粒 透明无色 反射强 黑(深)色中间相
等轴晶系 立方晶系 斜方晶系
C3A
工业 熟料中 C矿 3.77
C4AF
斜方晶系 棱柱状圆粒状
李和派克认为——虽然生成C3S、C3A、C4AF，但 要按相图研究非平衡冷却条件——石灰饱和系数
CaO LSF 2 . 8 SiO 1 . 18 Al O 0 . 65 Fe O 2 2 3 2 3 0 . 85 ~ 0 . 95
斯波恩——修正石灰标准值
1 0 0 C a O K S I I t 2 . 8 S i O 1 . 1 8 A l O 0 . 6 5 F e O 2 2 3 2 3
水化
对熟料 性能影响 含量控制指标
立窑熟料≤ 2.5％ 回转窑熟料≤ 1.5％
类圆形fCaO（反光）
成堆方镁石（反光）
MgO存在形式对其水化的影响
玻 固 璃 溶 体：活性高，水化快 体：几个月～1年水化
方镁石晶体: 几年才水化
fCaO形态对其水化的影响 立窑fCaO含量允许高些，因为一部分fCaO是没有经过高温 死烧的(生烧)，水化速度较快，对安定性影响不严重。 回转窑fCaO含量控制更严，因为是死烧的fCaO，结构比较 致密，通常要在3天后才水化。
C4AF
含碱化合物
在硅酸盐水泥熟料中，矿物不是以纯的形式存在， 总含有少量的其它氧化物形成固溶体。
C3S ： 阿利特(Alite)， A矿

2024/2/3
24
新型干法水泥技术进展
2024/2/3
技术特点
新型干法水泥生产技术具有高效、节 能、环保等优点，已成为水泥行业的 主流生产技术。
技术创新
国内外水泥企业不断加大科技研发投 入，推动新型干法水泥技术的创新升 级，提高生产效率和产品质量。
25
节能减排政策影响
政策背景
国家出台一系列节能减排政策，推动水泥行业绿色发展，降低能耗和排放。
安定性
水泥在硬化过程中体积 变化的均匀性，安定性 不良的水泥会导致混凝
土开裂。
6
细度
水泥颗粒的粗细程度， 影响水泥的水化速度和
强度发展。
水泥应用领域
2024/2/3
硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥
01
适用于重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程，如桥梁、
大坝、高层建筑等。
矿渣硅酸盐水泥
02
适用于大体积混凝土工程，如大型设备基础、地下室等。
持续改进计划
制定持续改进计划，明确改进目 标、措施和时间表，确保水泥质
量得到持续提升。
22
05
水泥行业发展趋势与挑 战
2024/2/3
23
国内外市场现状分析
国内市场
近年来，国内水泥市场需求保持稳定增长，但产能过剩问题依然突出，市场竞争激 烈。
国际市场
全球水泥市场需求持续增长，尤其在亚洲、非洲等地区，中国水泥企业积极拓展海 外市场。
火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥
03
适用于有抗渗要求的混凝土工程，如水池、地下室等。同时也
可用于大体积混凝土工程和一般土木建筑工程。
7
02
水泥生产工艺流程
2024/2/3