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《水泥质量控制分析》课程论文浅谈新型干法水泥生产中熟料的质量分析与控制姓名：赵晗旭班级：无机111学号：1190242862015/1/8谈新型干法水泥生产中熟料的质量分析与控制1、摘要随着国民经济的持续增长，出现了一个以新型干法水泥为代表的高速增长的势头，引起国内外同行的关注。新型干法水泥生产由于采用了新工艺,新技术，使得水泥熟料单产能耗不断降低，生产效率不断提高，产品质量也不断提高，水泥生产运行与管理正向着高质量，集约化的方向发展。水泥生产质量控制的环节主要包括原燃材料和辅助材料的控制，生料的控制，熟料的控制，水泥的控制等几个方面，本文主要阐述新型干法水泥生产中熟料的质量分析与控制。Abstract:Withthecontinuedgrowthofthenationaleconomy,therehasbeenatendencytodrycementastherepresentativeoftherapidgrowthcausedconcerndomesticandforeigncounterparts.Cementproductionasaresultoftheadoptionofnewtechnology,newtechnology,makingcementclinkeryieldscontinuetoreduceenergyconsumption,andcontinuouslyimproveproductivity,productqualityisalsorising,cementproductionandoperationandmanagementdirectionistowardhigh-quality,intensivedevelopment.Thecementproductionaspectsofqualitycontrolincludethecontrolofrawmaterialsandfuelandauxiliarymaterials,rawmaterialcontrol,controlofclinker,cementcontrol,andseveralotheraspects,thispaperdescribestheproductionofnewdryprocesscementclinkerqualityanalysisandcontrol.关键词：新型干法水泥熟料质量分析与控制Keyword：cement;clinker;qualityanalysisandcontrol根据水泥品种，原料的物理化学性能，与具体生产条件，确定所用原料配合比，以得到煅烧水泥熟料所需要适当成份的生料，称为生料的配料，简称配料。合理的配料方案即是工艺设计的依据，又是正常生产的保证。配料包括原料的选择、熟料的设计与生料配料计算。2、熟料组成的选择及注意的问题。熟料的质量控制项目主要包括熟料的化学成分(即KH,n,P)、熟料中游离CaO含量、熟料中MgO含量、熟料立升重、熟料烧失量、熟料物理性能(凝结时间、安定性和强度)这几个方面。合理的配料方案，表现在熟料矿物成份的选择上，即对三个率值的确定，为获得优质熟料，应以以下几方面考虑。1、水泥品种：为满足不同品种水泥的要求，应选择不同矿物组成。如生产快硬硅酸盐水泥，需要较高的早期强度，则应提高熟料中C3S和C3A的含量，低热水泥（中抗水泥）则要求水化热低，抗硫酸盐侵蚀性能好。则相应提高C2S和C4AF含量。2、原料的品种、生料易烧性：原料的化学成份与工艺性能，往往对熟料组成的选择有较大的影响。如石灰石燧石多，粘土含砂量多，则应适当降低KH来适应原料的实际情况。生料易烧性好，可以选择较高的KH、高SM的配料方案。反之，只能配低一些。3、燃料质量：燃料品质对率值及煅烧影响较大，燃煤不单供给热量，煤灰还起配料作用，煤质差，灰份大，应相应降低熟料KH。4、KH的选择：若工艺条件好，生料均化性好，或使用矿化剂，操作水平高，可适当提高KH，KH高则C3S含量增加，熟料强度高。综合考虑，要选择合适的KH。5、SM的选择：SM选择应与KH相适宜，应避免以下倾向：（1）、KH高，SM也高，熔剂矿物少，吸收f-CaO反应不完全，熟料不易烧结，f-CaO高。（2）、SM高，KH低，C2S高，易造成熟料粉化，熟料强度低。（3）、KH低，SM低，熔剂矿物含量高，液相量多，易结大块，不易烧结，f-CaO高，且熟料质量差，一般不用此方案。6、IM的选择：IM选择也应与KH相适应，一般情况下，当提高KH时，应相应降低IM值，以降低液相出现的温度与粘度，有助于C3S形成。选择高铝，高铁方案，应结合原燃料特点及工艺设备，水泥性能，综合分析决定。2.1控制熟料中的游离CaO含量熟料游离CaO含量是考核熟料质量的重要指标，它表示生料煅烧中氧化钙与氧化硅、氧化铝、氧化铁等结合后剩余的程度，所以，它的高低表示配料的合理性及熟料煅烧的完全程度，更表示熟料的安定性质量。负责熟料生产的各级领导、中控操作员（或看火工）、化验员都要检查该项指标的完成情况，并努力降低熟料中游离CaO的含量。但是，精细管理与操作要求对它的认识不应该只停留于此，只有在对它有更全面的认识之后，才能从中为企业挖掘出更多的效益。目前大多数水泥企业对熟料游离CaO含量规定合格指标为小于1.5%，合格率要大于90%。这种指标已经沿袭了数十年，基本是照搬传统回转窑的习惯。熟料游离CaO含量过高的危害：1)熟料安定性不好。这正是对熟料游离CaO含量要严格控制的传统认识。2)与混凝土外加剂的相容性不好。这是混凝土专业研究的结果，因此，作为水泥主要用户的混凝土搅拌站为了降低使用外加剂的成本，对水泥生产提出游离CaO含量小于1%的要求。这是对熟料游离CaO含量的现代认识。总之，熟料游离CaO含量在使用时无论如何都不能过高，更不能失去控制否则，这样的熟料不能直接用于粉磨水泥。2.2、因石灰石波动对配料的影响a、石灰石粒度对出磨生料稳定性的影响：石灰石粒度不仅影响原料磨产量，同时也影响入磨石灰石的稳定性。粒度过大，会导致配料库石灰石离析现象，特别是经过搭配进厂含土量多的石灰石，其离析现象更为严重，出磨生料极不稳定。对基地的立磨制备系统，根据经验，进厂石灰石粒度控制在60mm筛余≤15%为宜。b、石灰石仓料位变化对出磨生料质量影响：石灰石取料量与磨机使用量达到一种平衡，配料库仓料位相对稳定，是均化效果得以体现，入磨物料稳定的基本条件。取料机停机，石灰石仓料位下降，会使得已经均化后的物料在配料库出库时重新分级，失去均化效果，出磨生料波动极大，实际生产应确保取料机取料量与磨机产量同步，保持进出物料平衡，取料机的开停，必须报质量调度，以便及时对物料配比进行调整。取料机开停的应对措施：取料机停，应适当调低石灰石比例，取料机开，应适当上调石灰石比例，以保证出磨生料成份相对稳定。2.3MgO对水泥熟料煅烧的影响水泥熟料主要成份是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等四种化合物，次要成份为MgO、R2O、SO3等化合物，而其中MgO含量允许达到5%，是次要成份中含量最多的一种。通常人们认为MgO影响水泥产品的安定性，规定了限制值，但实际上MgO在一定程度影响着熟料的煅烧，这种情况往往被忽视。现根据国内外的研究成果及工厂生产实践，讨论MgO对熟料煅烧及其产品性能的影响，供有关技术人员参考。水泥生产中，生料中的MgO主要来源于石灰石中的镁质矿物，这些矿物主要以硅酸镁、白云石、菱镁矿、铁白云石等不同类型存在。当石灰石中MgO以硅酸镁形式存在时，可获得均匀分布和细小（1～5μm）的方镁石晶体，而以白云石或菱镁矿形式存在时，易生成粗大（25～30μm）的方镁石晶体。我院曾对不同年代所形成的石灰石中MgO含量对熟料强度的影响进行了测试，发现石灰石中MgO的含量对熟料强度有一定的影响，总的趋势是石灰石中MgO含量越高，则熟料强度越低。根据试验研究，镁质矿物中MgCO3的分解温度为660～700℃，白云石Mg（CO3）2的分解温度为800℃，而石灰石中CaCO3分解温度接近900℃。在水泥熟料生产过程中，MgO较CaO先形成。2、MgO对熟料煅烧的影响。2.3.1熟料煅烧时，约有2%的MgO和熟料矿物结合成固熔体，此类固熔体甚多，例如CaO·MgO·SiO2、2CaO·MgO·SiO2、2CaO·MgO·2SiO2、3CaO·MgO·2SiO、7CaO·MgO·2Al2O3、3CaO·MgO·2Al2O3、MgO·Al2O3、MgO·Fe2O3以及C3MS2等，此类化合物的稳定温度在1200～1350℃，同时它还可能含有一些微量元素。在温度超过1400℃以上时，MgO的化合物会分解，且从熔融物中结晶出来。当熟料中含有少量细小方镁石晶格的MgO时，它能降低熟料液相生成温度，增加液相数量，降低液相粘度，增加液相表面张力，有利于熟料形成和结粒，也有利于C3S的生成，还能改善熟料色泽。粗大方镁石晶体的MgO超过2%时，则易形成方镁石晶体，导致熟料安定性不良。而当氧化镁含量过高时，则易生成大块、结圈和结厚窑皮，以及表面呈液相的熟料颗粒，此类熟料易损坏篦冷机篦板。2.3.2影响熟料结粒的因素窑内熟料颗粒是在液相（有些资料称熔体）作用下形成的，液相在晶体外形成毛细管桥。液相毛细管桥起到两个作用：一是使颗粒结合在一起，另一作用是作为中间介质，使CaO和C2S在熔融态内扩散生成C3S，颗粒的强度取决于毛细管桥的强度，桥的强度即连接颗粒的力随液相表面张力和颗粒直径的降低而增加。毛细管桥的数量又和颗粒直径的平方根成反比。要结好粒，必须有足够的液相，并要求颗粒在液相内分布均匀，形成较高的表面张力，较低的液相粘度，适宜的结粒时间和温度等。3.2MgO对液相性质的影响熟料液相量太少不易结粒，太多易结成致密的大块熟料。液相量与液相中所含的Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、MgO含量有关。从近年来国外发表的液相量计算公式中，MgO的系数得以提高，说明MgO对液相量有较大的影响，与Fe2O3的系数接近。其计算公式为：1400℃时液相量L=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+K2O+Na2O+MgO液相量在25～28%时，对结粒最有利。当MgO含量超过2%以上的值乘以系数1.5。2.3.3液相粘度不同成分熟料的液相粘度值是不同的，一般说来液相粘度值减少，有利于CaO和C2S在液相内扩散生成C3S，也易结粒，液相粘度与温度有关，随温度上升而下降。几种元素共存的液相粘度值并非单元素的液相粘度值的叠加。近年来，国内一些单位相继发表了MgO、R2O、SO3对结皮和结粒有较大影响的报导。为解释此现象，现将MgO－R2O－SO3复合存在时液相等粘度线示于图3。从图3来看，R2O含量增加，粘度值增加较大，不利于结粒；SO3含量增加，粘度值降低，但SO3的粘度值较R2O低得多，因此SO3存在时结粒有所改善；若R2O、SO3均存在时，MgO含量增加，液相粘度值大大降低，有利于结粒。2.3.4MgO对熟料强度的影响MgO存在于熟料内，会影响CaO的数量，因而MgO在一定程度影响熟料的强度。为缓和MgO对熟料强度的影响，在水泥熟料生产中，应尽量提高石灰饱和系数KH和硅酸率SM值，相应提高C3S和C2S的含量，以提高熟料的强度。2.3.5MgO对产品安定性的影响在硅酸盐水泥熟料中，MgO的固熔体总量可达2%，多余的MgO即结晶出来呈游离状方镁石，就会产生有害作用。熟料中方镁石晶体的生成速度与镁矿物的分解温度有关，分解温度越低，晶体生长的机遇越大。总的说来，白云石等高镁原料分解温度较高，易生成大晶格的MgO。方镁石结晶大小随冷却速度不同而变化，快冷时结晶细小，方镁石水化缓慢，要几个月甚至几年才明显起来，水化生成Mg（OH）2时，体积膨胀148%，导致安定性不良。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系，方镁石晶体小于1μm且含量为5%时，只引起轻微膨胀，方镁石晶体为5-7μm且含量为3%时，会引起严重膨胀。操作措施（1）在生产过程中