水泥生产工艺(新型干法)

新型干法水泥生产工艺摘要：新型干法水泥生产方法是以悬浮预热和预分解技术为核心，通过矿山计算机控制网络化开采，原料预均化，生料均化，熟料煅烧,水泥粉磨及输送储藏等流程的现代化水泥生产方法。

关键词：水泥生产新型干法悬浮预热预均化1.引言硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中具有代表性，是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。

水泥生产随生料制备方法不同，可分为干法与湿法两种。

干法生产是将原料同时烘干并粉磨，或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。

干法生产的主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140～3768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。

湿法生产则将原料加水粉磨成生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。

湿法生产具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为5234～6490焦/千克）。

现在水泥的生产多采用新型干法水泥生产技术。

本文介绍新型敢发水泥生产工艺。

2. 新型干法水泥生产方法新型干法水泥生产方法是以悬浮预热和预分解技术为核心，并把现代科学技术如，矿山计算机控制网络化开采，原料预均化，生料均化，高效多功能挤压粉磨新技术、新型机械粉体输送装置、新型耐热耐磨、耐火、隔热材料以及IT技术等广泛应用与水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、节约资源、清洁生产、符合环境保护要求和工艺装备大型化、生产控制自动化、实行科学管理的现代化水泥生产方法。

目前，其是实现水泥工业现代化的必由之路。

3. 新型干法水泥生产工艺流程3.1水泥生产原料及配料生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰石原料和粘土质原料，有时还要根据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。

1、石灰石原料石灰质原料是以碳酸钙为主要成分的石灰石、泥灰岩、白垩和贝壳等。

石灰石是水泥生产的主要原料，每生产一吨熟料大约需要1.3吨石灰石，生料中80%以上是石灰石。

图一新型干发水泥生产工艺流程2、黏土质原料黏土质原料主要提供水泥熟料中的2SiO 、32O AL 、及少量的32O Fe 。

天然黏土质原料有黄土、黏土、页岩、粉砂岩及河泥等。

其中黄土和黏土用得最多。

此外，还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。

黏土质为细分散的沉积岩，由不同矿物组成，如高岭土、蒙脱 石、水云母及其它水化铝硅酸盐。

3、校正原料当石灰质原料和黏土质原料配合所得生料成分不能满足配料方案要求时（有的2i O S 含量不足，有的32O AL 和32O Fe 含量不足）必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料。

校正原料有：硅质校正原料 含2SIO 80%以上；铝质校正原料 含32O AL 30%以上；铁质校正原料 含32O Fe 50%以上。

3.2 破碎生产水泥的原料种类繁多，有石灰石、黏土、铁矿石及煤等，这些原料不仅化学成分有差异，而且破碎时候的加工性能也有很大差别，这就给破碎机的选型带来了难度。

矿物体存在于自然界受到的地壳变动产生的薄弱面，层理的稀密程度与破碎的难易程度有关。

影响矿物体破碎性能的还有含水率、粘性、韧性等因素，因此测得的矿石的强度、硬度并不能完全表明它破队的难易度。

在破碎过程中，施加的机械力使物体结构分裂而破碎，施加的外力的方式和大小与物体抵抗破坏的能力有关。

根据物料的物理机械性质、来料粒度、要求的破碎比，生产规模以及使用的破碎机等，可能有多种破碎系统。

破碎系统包括劈碎级数和每级中的流程。

破碎级数主要取决于工厂对该种原料要求的破碎比与所用的破碎机的破碎比。

破碎方法有有挤压、剪切、冲击、碾磨。

破碎机是利用一种或是多种方法组合而工作。

3.3 预均化堆场为保证水泥厂连续生产、产品质量稳定可靠，生产水泥的原材料必须预均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。

预均化基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。

取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。

原料均化可以减少质量波动，以利于生产质量更高的熟料，并稳定烧成系统的生产；扩大矿山资源的利用，提高开采效率，最大限度扩大矿山的覆盖物和夹层，在矿山开采的过程中不出或少出废石；可以放宽矿山开采的质量和控要求，降低矿山的开采成本；对黏湿物料适应性强；自动化程度高；为工厂提供长期稳定的原料，也可以在堆场内对不同组分的原料进行配料，使其成为预配料堆场，为稳定生产和提高设备运转率创造条件。

预均化堆场基本上适用于水泥原料中的主要组份石灰石。

粘土质原料大多是均质的，虽然有些厂对这种原料也必须进行预均化。

石英砂和铁矿这样的原料差不多总是均质的，因此不需要预均化。

石灰石圆形预均化堆场的工艺为：石灰石从破碎机出料皮带送到入堆场皮带，再送至堆料机，在圆形料堆的一端堆料，取料机将物料取下送至出堆皮带，送至原料配料站。

为了防止取料故障，堆场设置了物料临时出口，通过阀门也能将物料取出。

3.4生料粉磨生料的粉磨是通过外力挤压、冲击、研磨等作用克服其内部质点及晶体间的内聚力，使之由块状变为粉粒状的过程。

物料受外力作用的粉碎机理复杂，既与物料性质如颗粒状态、粉磨特性、入磨粒度与产品细度等有关，也与粉磨设备、生产工艺等密切相关。

生料的粉磨细度与其成分配比、均匀性系数、水分等指标有关，是优质、高产、低能生产水泥的前提条件。

生料细度之所以重要，原因在于其将对煅烧过程即易烧性构成影响。

研究证明，熟料的烧成速率与生料粒度的大小成反比，含有大量粗颗粒的生料，难以达到要求的石灰结合量。

生产实践中熟料粉不宜粉磨得过细，否则容易引起水泥石开裂，所以控制在350m2／kg较为适宜。

因为传统的球磨机混磨工艺对于易磨性差异较大的熟料和粒化高炉矿渣而言，应该说是很不合理的。

混磨过程中易磨性较差的矿渣组分根本磨不到能充分发挥活性的细度，因此活性高低影响并不大，若强行延长时间不仅会使水泥粉磨过程中能耗剧增，同时还会使熟料过粉磨，对水泥的水化硬化造成重大影响，致使水泥水化过快，从而开裂。

所以可采取分磨工艺，熟料可用球磨机粉磨也可用立磨粉磨，而矿渣粉磨用立磨最为合适。

因为立磨不仅具有自动化程度高，且有集烘干、粉磨、选粉为一体，占地少、粉磨细度大(400～600m2／kg)、台时产量高、耗电少的优点。

3.5生料的均化及入窑喂料、计量新型干法水泥生产过程中，生料的均化是必不可少的生产环节，也是保证产品质量的重要手段。

生料均化分为气力均化，气力均化的均化效果好，但是投资较高。

生料气化均化是靠具有一定压力的空气对生料进行吹射均化。

通常在库底设置了充气装置，充气后首先使物料松动，然后将物料流态化并翻腾搅拌，使生料混合达到均化目的。

出磨生料均化是生料均化过程中的最后一环，其负担的均化工作量约占均化过程总量的40%。

生料均化库的任务是消除出磨生料具有的短周期成分波动，使生料的质量达到入窑生料的要求，完成整个生料均化系统的全部任务，从而稳定窑的热工制度，提高窑的熟料产量和质量。

生料入窑喂料的形式有窑尾喂料和库侧喂料，库顶喂料，计量设备有皮带秤、冲板流量计和CF库喂料自动化控制系统等三种设备。

多点流式均化库（MF库）当窑、磨正常运行时来自生料磨的生料及窑尾废气处理收下的生料由提升机送入库顶生料分配器经斜槽连续的送入生料均化库，在库内进行重力及气力均化。

当窑正常运行、生料磨停时，窑灰可以直接井提升机进入喂料仓，与合格生料混合喂入窑中。

出MF均化库的生料经充气螺旋闸门、气动开关阀、电动流量控制阀进入空气斜槽，然后由提升机输送入喂料仓，喂料仓可设为带荷重传感器的溢流仓。

喂料仓的生料进充气螺旋阀、气动开关阀、流量控制阀流入冲板流量计，计量后流入空气斜槽和入窑尾提升机。

3.6煤粉的制备煤是水泥生产过程中煅烧熟料的必用燃料。

煤的燃烧反应能力与其挥发分含量成正比，碳粒燃烧速率则与颗粒的平方成反比。

煤质不同挥发分也不同，煤烟与无烟煤的差距更大，而煤粉的细度则以粗颗粒需要更长的燃烧时间，因此要达到足够的燃烧反应能力，煤质和颗粒细度是两个重要的条件，粉磨的目的就是为了满足煤粉燃烧提供所要求的粒度。

煤粉的制备按供窑方式可以分为直接燃烧系统和间接燃烧系统。

直接燃烧系统是将粉磨达到的合格煤粉直接风送入窑，即：粉煤制备与供窑燃烧一步完成；间接燃烧是将粉磨磨后的煤粉入库储存，使粉磨和供窑形成两个相对独立的过程。

3.7熟料煅烧3.7.1 预热分解把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。

预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。

为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。

（1）物料分散换热80%在入口管道内进行的。

喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。

（2）气固分离当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。

（3）预分解预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。

它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。

将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。

因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。

3.7.2 水泥熟料的煅烧生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的煅烧。

在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的AC3、AFC4、SC2等矿物。

随着物料温度升高近C1300时，AC3、AFC4、SC2等矿物会变成液相，溶解于液相中的SC2和CaO进行反应生成大量SC3（熟料）。

熟料烧成后，温度开始降低。