矽酸鹽類水泥的生産工藝在水泥生産中具有代表性,是以石灰石和粘土爲主要原料,經破碎、配料、磨細制成生料,然後喂入水泥窯中煅燒成熟料,再将熟料加适量石膏(有時還摻加混合材料或外加劑)磨細而成。
水泥生産随生料制備方法不同,可分爲幹法(包括半幹法)與濕法(包括半濕法)兩種。
①幹法生産。将原料同時烘幹并粉磨,或先烘幹經粉磨成生料粉後喂入幹法窯内煅燒成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球,送入立波爾窯内煅燒成熟料的方法,稱之爲半幹法,仍屬幹法生産之一種。
新型幹法水泥
新型幹法水泥生産線指采用窯外分解新工藝生産的水泥。其生産以懸浮預熱器和窯外分解技術爲核心,采用新型原料、燃料均化和節能粉磨技術及裝備,全線采用計算機集散控制,實現水泥生産過程自動化和高效、優質、低耗、環保。
新型幹法水泥生産技術是年代發展起來,日本德國等發達國家,以懸浮預熱和預分解爲核心的新型幹法水泥熟料生産設備率占95%,中國第一套懸浮預熱和預分解窯1976年投産。該技術優點:傳熱迅速,熱效率高,單位容積較濕法水泥産量大,熱耗低。
②濕法生産。将原料加水粉磨成生料漿後,喂入濕法窯煅燒成熟料的方法。也有将濕法制備的生料漿脫水後,制成生料塊入窯煅燒成熟料的方法,稱爲半濕法,仍屬濕法生産之一種。
幹法生産的主要優點是熱耗低(如帶有預熱器的幹法窯熟料熱耗爲焦/千克),缺點是生料成分不易均勻,車間揚塵大,電耗較高。濕法生産具有操作簡單,生料成分容易控制,産品質量好,料漿輸送方便,車間揚塵少等優點,缺點是熱耗高(熟料熱耗通常爲焦/千克)。
水泥的生産,一般可分生料制備、熟料煅燒和水泥制成等三個工序,整個生産過程可概括爲“兩磨一燒”。
生料粉磨
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水泥工藝流程
分幹法和濕法兩種。幹法一般采用閉路操作系統,即原料經磨機磨細後,進入選粉機分選,粗粉回流入磨再行粉磨的操作,并且多數采用物料在磨機内同時烘幹并粉磨的工藝,所用設備有管磨、中卸磨及輥式磨等。濕法通常采用管磨、棒球磨等一次通過磨機不再回流的開路系統,但也有采用帶分級機或弧形篩的閉路系統的。
熟料煅燒
煅燒熟料的設備主要有立窯和回轉窯兩類,立窯适用于生産規模較小的工廠,大、中型廠宜采用回轉窯。
①立窯:
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混凝土
窯筒體立置不轉動的稱爲立窯。分普通立窯和機械化立窯。普通立窯是人工加料和人工卸料或機械加料,人工卸料;機械立窯是機械加料和機械卸料。機械立窯是連續操作的,它的産、質量及勞動生産率都比普通立窯高。國外大多數立窯已被回轉窯所取代,但在當前中國水泥工業中,立窯仍占有重要地位。根據建材技術政策要求,小型水泥廠應用機械化立窯,逐步取代普通立窯。
②回轉窯:
窯筒體卧置(略帶斜度,約爲3%),并能作回轉運動的稱爲回轉窯。分煅燒生料粉的幹法窯和煅燒料漿(含水量通常爲35%左右)的濕法窯。
a.幹法窯
幹法窯又可分爲中空式窯、餘熱鍋爐窯、懸浮預熱器窯和懸浮分解爐窯。70年代前後,發展了一種可大幅度提高回轉窯産量的煅燒工藝──窯外分解技術。其特點是采用了預分解窯,它以懸浮預熱器窯爲基礎,在預熱器與窯之間增設了分解爐。在分解爐中加入占總燃料用量%的燃料,使燃料燃燒過程與生料的預熱和碳酸鹽分解過程,從窯内傳熱效率較低的地帶移到分解爐中進行,生料在懸浮狀态或沸騰狀态下與熱氣流進行熱交換,從而提高傳熱效率,使生料在入窯前的碳酸鈣分解率達80%以上,達到減輕窯的熱負荷,延長窯襯使用壽命和窯的運轉周期,在保持窯的發熱能力的情況下,大幅度提高産量的目的。
濕法生産中的水泥窯稱濕法窯,濕法生産是将生料制成含水爲%的料漿。由于制備成具有流動性的泥漿,所以各原料之間混合好,生料成分均勻,使燒成的熟料質量高,這是濕法生産的主要優點。
濕法窯可分爲濕法長窯和帶料漿蒸發機的濕法短窯,長窯使用廣泛,短窯已很少采用。爲了降低濕法長窯熱耗,窯内裝設有各種型式的熱交換器,如鏈條、料漿過濾預熱器、金屬或陶瓷熱交換器。
水泥粉磨
水泥熟料的細磨通常采用圈流粉磨工藝(即閉路操作系統)。爲了防止生産中的粉塵飛揚,水泥廠均裝有收塵設備。電收塵器、袋式收塵器和旋風收塵器等是水泥廠常用的收塵設備。
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由于在原料預均化、生料粉的均化輸送和收塵等方面采用了新技術和新設備,尤其是窯外分解技術的出現,一種幹法生産新工藝随之産生。采用這種新工藝使幹法生産的熟料質量不亞于濕法生産,電耗也有所降低,已成爲各國水泥工業發展的趨勢。
舉例說明(立窯)
原料和燃料進廠後,由化驗室采樣分析檢驗,同時按質量進行搭配均化,存放于原料堆棚。粘土、煤、硫鐵礦粉由烘幹機烘幹水分至工藝指标值,通過提升機提升到相應原料貯庫中。石灰石、螢石、石膏經過兩級破碎後,由提升機送入各自貯庫。
化驗室根據石灰石、粘土、無煙煤、螢石、硫鐵礦粉的質量情況,計算工藝配方,通過生料微機配料系統進行全黑生料的配料,由生料磨機進行粉磨,每小時采樣化驗一次生料的氧化鈣、三氧化二鐵和細度的百分含量,及時進行調整,使各項數據符合工藝配方要求。磨出的黑生料經過鬥式提升機提入生料庫,