水泥生产工艺

水泥生产工艺（共12篇）

水泥生产工艺 篇1

0 引言

电石渣成分均匀，含钙量高，是优质的水泥原料，用来代替石灰石生产水泥是用量最大、利用也最为彻底的方法。利用电石渣生产水泥通常采用“湿磨干烧”或预烘干“干磨干烧”工艺，例如：四川德阳 (1 500t/d) 、四川乐山 (2 500t/d) 这2条生产线采用“干磨干烧”工艺，并于2008年建成投产，但由于电石渣供应问题没有解决，电石渣的掺入量尚未达到设计要求;此外尚有多条采用“湿磨干烧”工艺的水泥生产线。

2008年，国家发改委办公厅印发《关于鼓励利用电石渣生产水泥有关问题的通知》, 规定新建电石渣水泥生产线装置必须采用新型干法水泥生产工艺;现有电石渣水泥生产线可以采用“湿磨干烧”生产工艺进行改造。这个规定似有些不妥。

化工生产厂家通过调整工艺，可以使得新出厂电石渣中Cl-含量达到“干磨干烧”或“湿磨干烧”工艺的要求。而历年积累的电石渣大都存在Cl-超标的问题，不在本文讨论之列。

1“干磨干烧”与“湿磨干烧”工艺的对比分析

1) 从原料水分的去除来看，机械脱水无疑是最经济的方式，所以不管是“湿磨干烧”还是“干磨干烧”，都先采用压滤机对原料进行脱水。“湿磨干烧”是将生料浆进行压滤后送入破碎烘干机;“干磨干烧”则是先将电石渣浆压滤后再进行预烘干。

由于电石渣颗粒微细，分散度很高，具有多孔状结构，保水性极强，单独脱水的脱水率很低。采用厢式压滤机脱水后，电石渣滤饼水分在35%左右。而压滤生料浆时，由于其它易脱水原料的掺入，其保水性下降，生料滤饼的水分可降至27%。

以电石渣干基配比60%、其它原料平均含水率5%计算，“干磨干烧”工艺每吨干基生料带入水分为0.6×35÷ (100-35) +0.4×5÷ (100-5) =0.344t，带入水分的99%在预烘干和生料粉磨两个阶段内蒸发;“湿磨干烧”则为27÷ (100-27) =0.370t，主要在破碎烘干机内蒸发。由此可见在后续工序利用热能脱水时，“湿磨干烧”比“干磨干烧”多出0.026t水。利用热能脱水往往是迫不得已才采用的方式，在这一点上，“干磨干烧”略占优势，“湿磨干烧”最为人所诟病的就是除电石渣外的原料要先加水再脱水，其结果是蒸发水量多出7%。

2) 预烘干“干磨干烧”工艺选用回转式烘干机，使电石渣滤饼水分由35%降至10%左右，这部分烘干热耗单位熟料需达1 000kJ/kg，加上熟料烧成热耗3 100kJ/kg，合计熟料热耗高达4 100kJ/kg，与“湿磨干烧”工艺相当，节煤效果并不显著。另外还有一个现象：电石渣滤饼在回转式烘干机内翻滚后，逐渐密实并形成球状，获得一定的强度，需要重新破碎，同“湿磨干烧”先加水再脱水一样，有违反工艺路线之嫌。

3) 电石渣成分均匀，只需烘干便可成为优质的水泥钙质原料，现“干磨干烧”工艺采用立磨对配合料进行最终的烘干兼粉磨，生料产量为75t/h时，立磨本身装机功率为575kW，加上立磨风机900kW，主机功率达1 475kW。而在原料中需要粉磨的硅铝质、铁质及其它钙质原料仅占40%，即在30t/h左右，若选用球磨机对这部分物料进行粉磨，则只需选用一台Ф2.4m×10m中卸烘干磨便完全可以满足要求，其主机功率仅为570kW。两种方案主机功率差别竟达905kW。产量为45t/h，初水分为10%的粉料的烘干、混合要占用905kW的装机功率，可见采用立磨粉磨以电石渣为主的原料并不节电。随着煤化工行业科学技术的不断进步，电石渣干排技术日益成熟，这为新型干法生产水泥提供了捷径，利用立磨粉磨电石渣生料浪费电能的缺陷将更为突出。

“湿磨干烧”采用破碎烘干机对压滤过的生料滤饼进行烘干、破碎，在获得相同生料的情况下，它的主机装机功率为450kW，加上湿法开流磨750kW，合计为1 200kW，低于“干磨干烧”(“湿磨干烧”要多用4台压滤机，主机功率为4×5.5kW;“干磨干烧”则需另加2台烘干机，主机功率为2×110kW，均未计入)。在电耗方面，“湿磨干烧”有优势。

2 对“干磨干烧”与“湿磨干烧”工艺的评价

1) 通过上述对比可以发现：在电石渣掺量较大时，“湿磨干烧”工艺的电耗、投资指标均优于“干磨干烧”;其蒸发水量高于“干磨干烧”7%，热耗却不相上下，此中原因出在电石渣预烘干环节。从能量守恒的角度来看：水分蒸发的过程就是吸热的过程，降低热耗的途径有两个，一是降低物料水分，二是提高热交换效率。机械脱水是最经济的方式，它的能力要尽力发挥，在它的能力达到极限之后，就只能在提高热交换效率上多做工作了。回转式烘干机在烘干电石渣滤饼时，其效率显然没有在悬浮状态下效率高。回转式烘干机与破碎烘干机热效率的差异，在热耗上得到了极好的体现。

在传统水泥生产中，对于大宗湿物料，20年前水泥界就有共识：当原料水分超过10%或黏性过大时，均应排除干法工艺，否则物料烘干热耗将超过干法生产所能节省的热耗。这个10%即是生料磨所能烘干原料的水分极限，现在普遍采用立式磨，这个数据可提高至12%～14%。例如：我国两个设计院在对峨眉水泥厂扩建年产70万t新生产线的可行性研究中，就曾对两种工艺进行对比。分析发现：全干法生产每年在熟料烧成热耗上虽比“湿磨干烧”节约标煤7 052t，但原料的烘干热耗增加标煤9 619t，水泥综合电耗又增加标煤2 580t，使其综合能耗高于“湿磨干烧”方案5 147t标煤，再加之干法投资高，其最优方案应选择“湿磨干烧”[1]。可见，仅因“湿磨干烧”熟料烧成热耗指标高于全干法，就认为“湿磨干烧属于中间技术，不宜于广泛采用”是不科学的。我们寻求的应该是项目的整体效益。

“湿磨干烧”的缺点在于：因为驱动功率较大，在流程上可视作某级预热器的破碎烘干机必须置于地面，一旦发生积料，必须停窑处理。随着科技的进步，破碎烘干机日趋可靠。如果采用回转式烘干机烘干大宗湿物料，片面追求可靠性，片面追求新型干法，则是工艺的倒退，实非明智之举。

2) 当电石渣滤饼掺入量较小，使得入磨原料综合水分控制在12%～14%以下，舍弃回转式烘干机，利用立磨能够一步完成烘干兼粉磨时，新型干法的优势就很明显了，此时采用新型干法是合适的。若采用干排电石渣，尽管此项技术仍在逐步完善之中，则不论电石渣掺量多少，在现有技术条件下，新型干法几乎是唯一的选择。

3 用电石渣100%替代石灰石的必要性探讨

1) 在平衡分解压力为1个大气压下电石渣中的Ca (OH) 2的分解温度为575℃，分解吸热1 160kJ/kg;而石灰石中的CaCO3的分解温度为894℃，分解吸热1 660kJ/kg。利用电石渣生产水泥，在电石渣掺入量较大时，其烧成热耗应远低于传统熟料，但在实际生产时，节能指标并未达到期望值，主要原因在于电石渣与石灰石化学成分的差异。

在电石法PVC的生产过程中，用来生产电石的原料是石灰石和焦炭，品位均很高;钙质在电石水解得到乙炔气的过程中只是作为载体出现，其本身并没有消耗，引入的杂质也极其有限。电石水解的主反应式为：

CaC2 (电石) +2H2O→C2H2↑ (乙炔气) +Ca (OH) 2

不仅如此，在电石炉内温度高达2 000℃和还原气氛的条件下，原料中的MgO被还原成单质，同K2O、Na2O一道气化后逸出，其它微量元素则与钙质结合[2]。在电石和水反应的同时，电石中杂质也参与反应生成Ca (OH) 2和其它气体，其副反应式为：

以上原因造成电石渣中微量元素特别是MgO的缺失，使得熟料矿物特别是C3S要在更高温度下才能大量形成，烧成带温度要控制在1 450℃以上，增加了熟料烧成热耗。

2) PVC生产与水泥生产的差异决定二者不能始终同步运行，通过对业主的接触，发现他们大都希望在电石渣充足时，能最大限度地掺入电石渣，在化工厂停产检修时，也能用石灰石维持生产。

综上所述，笔者认为比较理想的情况是：电石渣替代石灰石能保持在60%～80%左右，其余使用低品位矿石，用以补充对水泥生产有利的微量元素。这样在热耗和运转率上都是比较理想的，片面追求100%替代石灰石并不能达到最佳效益。

4“干磨湿烧”的工艺思路

通过对两种工艺过程的对比分析，笔者提出一种利用电石渣煅烧水泥熟料的新思路，简而言之，就是“干磨湿烧”。其主要特点是：单独粉磨、滤饼直接入分解炉[3]。

1) 除电石渣外的辅助原料经配料后单独粉磨，并可根据原料条件决定是否采用均化措施。

2) 针对电石渣滤饼特性，设计新型分解炉。

电石渣浆经压滤后，滤饼直接送入分解炉，一步完成烘干、分解;磨细辅助原料经配料后从C2上升管道喂入，经预热后由C3收集并喂入分解管道，在分解管道与C4内完成与电石渣的混合，经C4收集后入窑煅烧成水泥熟料。

新生态的CaO有更快的反应速率，而在使用回转式烘干机烘干物料时，不仅热效率低，且物料有升温、冷却、入窑再升温的过程，因此电石渣直接入分解炉，可以减少无谓的热量损耗。

如果要求电石渣在炉内完成烘干、分解的过程，势必要提高炉内温度，分解炉出口温度也会随之提高，如果没有物料降温，预热器出口废气温度将会很高，这就是不能将混合料直接送入分解炉的原因。

5 结束语

1) 在现有技术条件下，对于湿排电石渣，当其掺入量大时，采用“湿磨干烧”工艺是合适的;当电石渣掺入量小，立磨能够完成烘干兼粉磨时，采用新型干法是合适的。

2) 对于干排电石渣，不论电石渣掺入多少，均应采用新型干法;利用回转式烘干机烘干大宗湿物料并不可取。

3) 电石渣替代石灰石保持在60%～80%左右，其余使用低品位矿石比较理想。片面追求100%替代石灰石并不能达到最佳效益。

4) 目前在研究利用电石渣生产水泥的过程中，往往是通过改变电石渣特性去适应新型干法，利用电石渣特性，研究开发新装备的工作却不多;“干磨湿烧”应该能够简化工艺流程、降低建设投资和生产成本，取得更好的经济效益，但其尚有待于实践的检验。

参考文献

[1]葛冠军.论湿磨干烧工艺在湿法水泥厂技术改造中的应用[J].新世纪水泥导报, 1998 (4) :8-11.

[2]王刚.原料杂质对电石生产的影响[J].辽宁化工, 1991 (4) :25-27.

[3]肖其中, 周宏健, 崔冬梅.利用电石渣生产水泥新思路[J].水泥工程, 2008 (6) :72-76.

水泥生产工艺 篇2

水泥厂工艺流程图

一、水泥生产原燃料及配料

生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰原料和粘土质原料，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

石灰质原料是指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。

2、黏土质原料

黏土质原料主要提供水泥熟料中的、、及少量的。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 含量不足，有的 和 含量不足）必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料

（1）

硅质校正原料 含 80%以上

（2）

铝质校正原料 含 30%以上

（3）

铁质校正原料 含 50%以上

二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥熟料的矿物主要由硅酸三钙（）、硅酸二钙（）、铝酸三钙（）和铁铝酸四钙（）组成。

三、工艺流程

1、破碎及预均化

（1）破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。

破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。

（2）原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。

原料预均化的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”。

意义：

（1）均化原料成分，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。

（2）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。

（3）可以放宽矿山开采的质量和控要求，降低矿山的开采成本。

（4）对黏湿物料适应性强。

（5）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。

（6）自动化程度高。

2、生料制备

水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。

工作原理：

电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环的斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。

3、生料均化

新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。

均化原理：

采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。

4、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。

工作原理：

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。

4、水泥熟料的烧成

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烧成。

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、、等矿物。随着物料温度升高近时，、、等矿物会变成液相，溶解于液相中的 和 进行反应生成大量（熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。

5、水泥粉磨

水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。

6、水泥包装

水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。

水泥搅拌桩施工工艺和质量控制 篇3

摘要:结合新建伊敏至伊尔施铁路路基的施工实践,对水泥搅拌桩的施工工艺和质量控制作了阐述,供大家参考。

关键词:软土地基 水泥搅拌桩 成桩试验 施工工艺

0 引言

水泥搅拌法是通过各种深层搅拌机沿深度方向将软土与固化剂(水泥浆或水泥粉、石灰粉、粉煤灰,外加一定量的掺合剂就地进行强制搅拌,使土体与固化剂发生物理化学反应,形成具有一定整体性和一定强度的水泥土加固体,沿深度方向形成的该加固体称为深层搅拌桩。水泥搅拌桩与天然地基组成深层搅拌桩复合地基。与其他施工方法相比较,水泥搅拌法具有施工工期短、无公害、成本低等特点。这种施工方法在施工过程中无振动、无噪声、无地面隆起,不排污、不污染环境,对相邻建筑物不产生有害影响,具有较好的综合经济效益和社会效益。同时,由于水泥搅拌桩具有能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工期等优点,,近几年来,水泥搅拌桩在铁路工程中的应用也越来越广泛。

1 工程概况

新建伊敏至伊尔施铁路道劳杜车站位于内蒙古呼伦贝尔市的新巴尔虎左旗境内,施工里程为DK122+830～DK123+850,全长1020m,地形起伏较大,中部地势较高,最高高程为891.13;表层为粉质黏土,厚约0.5m,褐灰色,软塑～可塑,σ0=120Kpa;下为粉砂,厚度大于8m,黄色,松散～中密,潮湿～饱和,σ0=150Kpa。该段地下水埋深约3～4m,地下水水位高程最高为887.1m,地下水为粉细砂潜水,地下水位高出设计路肩2～4m。为防止边坡水侵蚀路基,在线路左侧的边坡上设两排水泥搅拌桩,线路的右侧设一排水泥搅拌桩,桩径0.5m,纵向搭接0.1m。根据地下水位的不同,水泥搅拌桩的长度为5～10m。

水泥搅拌桩的技术要求:水泥搅拌桩设计水泥掺入比不小于12%,水灰比为0.45～0.5。

2 施工工艺

2.1 工艺流程图(见图1)

2.2 操作要点

2.2.1 整平场地,桩位放样,根据粉喷桩平面布置范围和行间距,在现场用全站仪精确放样,用小木桩或撒白灰点准确定出每根桩的位置,然后使钻机对位,调平机身的竖直度为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1.5%。

2.2.2 启动主钻机,待钻头接近地面时启动自动记录仪,空压机送浆并继续钻进,以防止泥砂堵塞喷射口,钻机要沉入地面以下8.5m处。

2.2.3 压浆前按设计配合比拌制水泥浆存人贮料罐。

2.2.4 预搅下沉至地面经下0.5cm位后开始喷浆,开动灰浆泵将水泥浆通过搅拌机按规定速度匀速下沉,边下沉边喷浆,钻机下沉至设计深度后停留30S,然后开始提升,边提升边喷浆边搅拌,使水泥浆与土体充分拌和,直至地面,当钻头提升至距地面50cm处,搅拌钻头在原位转动1min-2min,以保证桩头均匀密实。

2.2.5 重复搅拌下沉,为使搅拌更趋均匀,再次边搅拌边下沉,直至设计深度。

2.2.6 重复提升,再次从设计深度边搅拌边提升边喷浆,直至提出设计深度。

2.2.7 移动搅拌机重复上述工序依次逐桩制桩。

2.3 施工注意事项

①在水泥搅拌桩施工前要进行现场成桩试验,以确定各项操作技术参数,包括电脑自动记录仪使用情况,钻头速度、提升速度、喷浆量等,验证成桩质量,比较成桩强度与室内试件的差异,确定最优的施工参数。②确定成桩的竖直度,在钻机调平后铅垂对钻杆进行检查。③在钻杆上要明确标识8.5m深度处,以保证成桩长度满足设计要求。④粉喷桩基必须配备有效的电脑自动记录仪,正确记录各种参数并自动打印输出,要求每成桩1根,同时输出资料,不得积累。⑤每钻10根桩对钻头进行一次检查,直径磨耗量不得大于10mm,对磨耗量接近允许值的钻头要及时进行修整或更换。⑥为保证加固浆料到达桩底,当钻头钻至设计标高时,原位反转,开启送浆泵2min后再提升。⑦在喷浆成桩过程中遇有故障中断喷浆时,第二次喷浆接桩的重叠长度不得小于1m。⑧当喷浆至停灰面时,停止提升,继续喷浆5S后停机,以保证桩头的密实。⑨施工中应控制好深层搅拌机提升速度均匀连续,它是控制注浆量、搅拌均匀程度,保证加固效果的关键。规定第一次喷浆搅拌提升至桩顶时,贮料罐中水泥浆应正好排空,如有剩余应在工序5重复搅拌提升中喷完,根据所剩多少,尽量喷在靠近桩顶附近的桩段。⑩每台班加固完毕必须立即将贮料罐、灰浆泵、深层搅拌机及相关的管道用清水冲洗干净;如果桩喷浆量少于单桩喷浆量的不少于设计量,应整桩复打、复喷、复搅,复打的喷浆量不得少于单桩设计量。

3 质量控制

3.1 加强对施工机械设备的检验

3.1.1 每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器,记录器上的任何一个可操作的按钮和开关,不得用于设定时间、深度、喷粉量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数。

3.1.2 桩机上的气压表、转速表、电流表、电子秤必须经过标定。

3.2 加强对原材料的检验

水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求,严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。

3.3 施工前必须进行工艺试桩

不同地段具有不同的地质条件,为了克服盲目性,确保搅拌桩加固地基收到预期的效果,在施工前必须进行工艺试桩,数量不少于5根。试桩的目的是:①提供满足设计喷粉量的各种操作参数,如管道压力、灰罐压力、钻机提升速度、钻进速度、搅拌速度等。②)验证搅拌均匀程度及成桩直径。③)确定该地质条件下,合理的工艺流程。④确定进入持力层的判别方法。

3.4 关键环节的措施

3.4.1 桩长按进入持力层控制。搅拌桩必须尽量打进持力层(一般控制q=800kPa)50cm左右。判别是否进入持力层可由下钻速度和电流表的读数来判定。该项目经过试桩确定钻速达到0.5m/min,电流值达到额定电流值的125%以上时,可以确定已经进入持力层。

3.4.2 粉体计量控制。搅拌桩的质量好坏与水泥掺入量的多少、喷粉的均匀性有直接的关系,因此,粉体计量是控制的关键。该项目采用电子秤重法与钻机深度相结合的计量装置,能在记录上反映深度、相对应每米的喷粉量、总灰量等。

4 结束语

水泥生产工艺 篇4

我国预应力高强混凝土管桩经过近15年的发展, 已经在生产工艺上取得了很大的进步和经验, 但由于管桩生产的特殊工艺和性能要求, 对生产用的水泥也提出了特殊的要求。一些厂家为此改变了一般水泥的生产配方而生产出专门应用于管桩的水泥。为此, 对用于管桩生产的水泥的质量分析和出现的问题进行探讨, 对管桩质量的保证是十分必要也是很紧迫的问题。笔者走访了几家生产管桩用水泥的厂家和生产管桩厂家, 重点挑选出三家具有代表性的水泥厂A、B、C的水泥, 对预应力管桩中水泥生产工艺进行了分析与研究, 得出了一些意见和建议。

2 烧成工艺对管桩水泥的影响

A厂和C厂的煅烧工艺都是采用带预分解炉窑, B厂采用的是带五级旋风预热器窑, 三厂熟料煅烧有关参数见表1。

从表1中可以看出, A厂熟料的分解炉内温度、生料入窑温度及生料入窑分解率均高于C厂熟料, 入窑生料分解率高则为实现熟料高温烧成准备了条件, 而且, A厂的SM值和AM值均低于C厂, 易烧性好, 这对于熟料中的A矿含量增加, A矿固熔能力相对增强是具有好处的, 也是其28d后强度能持续增长的重要原因之一。

C厂熟料采用的是高KH、高SM, 因此生成较多的C3S而C2S则较少。但是高的KH却并没有使f-Ca0的含量增加, 这也充分体现了预分解窑烧成温度高的优越性。但是高的S使它在煅烧过程中熔剂矿物相对少, 使生成的玻璃体较少, C2S的量少, 而C3A、C3S的量多, 使它与减水剂的相容性变差。

B与C两厂的三个率值较为接近, B厂的KH值和SM值均稍低于C厂, 熟料易烧性相对C厂好。从表1可看到, B厂熟料f-Ca0只有0.44, C厂为0.80;B厂熟较容重为1300克/升, C厂熟料为1250克/升;B厂烧失量为0.24, C厂为0.53;这些都说明B厂熟料的易烧性优于C厂, 煅烧温度较高。更为重要的是, 从表1可看到, B厂燃烧温度较高。更为重要的是, 从表1可看到, B厂燃烧的煤, 不但热值较C厂的高, 而且其细度较C厂的小, 80μm筛余只有3.84%, 因此, 煤在窑内的燃烧温度较为突出, 烧成速度较快, 热力较集中, 可实现高温烧成。

我们取三厂熟料在实验室试验磨 (Ф500×500mm) 中分别粉磨至比表面积相近。从表2可以看到, B厂熟料研磨时间最长, A厂与C厂研磨时间相近。B厂与C厂的矿物组成是相似的, 而B厂粉磨时间却增长了10分20秒, 由此可推断出B厂的煅烧温度相对较高些。煅烧温度的提高可以减少水泥标准稠度需水量。这一方面可使生烧料和轻烧料减少, 另一方面使液相粘度降低, 铁相中熔进更多的AL2O3, 使铁相以C5A2F的形成存在, 从而使含铝相减少。另外, 高温煅烧带可为熟料快速冷却提供条件, 使一部分含铝相进入玻璃体中。据文献报道。煅烧温度高, A矿由MⅠ型向MⅡ转变, MⅠ型早期水化较慢, 但3d后浆体致密, 强度提高。高温煅烧及快速冷却B矿保留活性较高的α型。高温煅烧可使各矿物向较高级的晶体型转变。所有这些均可减少标准稠度需水量。因而, 使得B厂的标准稠度需水量 (23.9%) 远低于C厂 (25.8%) , 这是其中一个因素。

3 水泥矿物组成对管桩水泥的影响

PHC管桩生产厂家在选用水泥时, 通常要求水泥矿物组成上 (C3S+C2S) 含量≥70%, C3A<6%。这样, 既是为了保证混凝土的早期强度和后期强度, 也是为了限制C3A的含量不致过多, 过多将对管桩性能产生不利影响。我们知道C3S和C2S的水化产物都是水化硅酸钙C3S2H3和消石灰Ca (OH) 2, C3S2H3是水泥厂中最主要的强度构成部分, 而消石灰当有活性氧化硅SiO2存在时, 在一定条件下也能生成化硅酸钙, 甚至转化成托勃莫来石, 可见C3S和C2S的含量多对混凝土强度有利。我们通过三厂水泥熟料性能分析水泥矿物组成对管桩性能的影响。

率值直接影响着整个水泥生产过程和水泥产品性能。能过对比三个厂家的熟料率值, 不难看出, A厂的SM、AM值较小, 但KH值还是比较大, 即提供了足够的CaO与C2S反应形成较多的C3S矿物, 对于整个强度发展是有帮助的。较为突出的是SM和AM值较远低于C厂, SM值的偏小, 而熔蛴矿物相对含量增大, 这对于C3S的形成和生长都是有利的。

从表4可见, 三厂的硅酸率 (SM) , A厂水泥最低, B厂次之, C厂最高.A厂C3A+C3AF之和为21.41, 而C厂只有17.10, 这也反映出C厂水泥熔剂性矿物含量远远低于A厂水泥, 也低于B厂水泥的18.14。。熔剂性矿物含量较大, 即高温睛液相含量较高时, 粘度较小, 这样有利于C3S的生成和晶体的生长。由于C厂水泥的C3S含量高, 比A厂水泥高出4.23%, 加上较高C3A含量, 不难理解其早期强度较高, 3d抗压强度较A厂水泥高约3.7MPa, 但是早期强度偏高的水泥会影响到后其强度的正常发展, 使其后期强度增长幅度减小, 尤其是压蒸养护后强度低于A厂水泥。

再分析AM值, 从表4看出A厂水泥的AM值最小, 即AI2O3/Fe2O3的比值较低, 目的是减少铝酸盐含量而增加铁铝酸盐含量, 使C4AF含量高达16.29%, 其结果是易烧性好了, 熟料产量提高了。原因是AM值低, 液相粘度降低, 熟料易于形成, 但料子烧结范围较窄。对于C4AF这种矿物, 一般来说对水泥强度增长的贡献不如C3S及C2S, 但是蒸养条件下, C4AF含量的增加使蒸养制品的强度提高较大, 特别是抗冲击等性能改善 (反映到抗折强度数据上, A厂水泥抗折强度均高于C厂水泥抗折强度) 。这要从C4AF矿物晶型与AM值的关系来分析, 当AM值较大, 即超过1.38, 且实行快冷制度时, C4AF矿物将以它形晶充填于A矿和B矿之间, 而当AM值较小时, C4AF矿物又以棱柱状半自形晶出现。A厂水泥的C4AF含量达到16.29, 远远超过C厂水泥的10.02。若单从水泥的3d、28d强度看, A厂水泥没有什么优势, 但是在配置低水灰比的混凝土时就显示出优势, 其主要原因在于矿物组成和颗粒组成的不同, 正如前面所分析的, C4AF的增加和C3A的减少及合理的颗粒组成均有利于蒸养制品的强度和性能提高。

降低C3A含量, 是因为C3A水化速度快。在水泥四种矿物中C3A的水化速度是最快的。这将会造成混合料坍落损失大。C3A水化反应需水量大, 远远大于C3S的需水量。而且, C3A是硅酸盐水泥组成中最活跃部分, 当水分和减水剂加入后, 减水剂首先被C3A吸附, 这样, 必然使硅酸钙减少对减水剂的吸附量, 从而降低流动度。C厂的比表面积又是最大的, 粒度最小 (见表3) 这就需要更多的高效减水剂分子来覆盖水泥颗粒表面。也是C厂标准稠度需水量较的一个缘故。从表5中可看出, C厂水泥的标准稠度为25.8, 而A厂水泥和B厂水泥分别为23.4和23.9。需水量的增大无疑是会影响水泥强度或增大减水剂正常掺量的。此外, 四种矿物组成中C3A的水化热量是最大的, 水化热大容易使坍落度损失增加, 离心后管桩内壁因水化热大, 前期水泥浆体凝胶收缩率大而产生内壁纵裂、龟裂, 影响管桩质量。很明显, C厂的C3A含量 (7.08) 高出A厂 (5.12) 将近2%。这是两厂水泥性能产生差异的不可忽视的原因之一。

4 颗粒分布与粉磨工艺对管桩水泥的影响

A厂的水泥磨是康必丹磨, 是开流磨;B厂是一台开流磨与两台圈流磨混合;C厂是圈流粉磨。通常, 开流粉磨的水泥粒度分布较宽, 即大的颗粒和小的颗粒稍多。按理对于>80μm的颗粒量和<5μm的颗粒量, A厂水泥厂的工流粉磨应多于C厂水泥厂的圈流粉磨, 但是, 从表7看出, 80μm筛余量A厂水泥大于C厂, 而<5μm颗粒量则A厂小于C厂, 这一方面是由于康必丹磨采用了Ф8×8mm甚至于更小的微段, 避免了过粉磨现象, 另一方面, 也是由于C厂圈流磨磨得过细的缘故。

B厂是三台磨的产品混合后出厂, 因而其粒度分布较圈流磨宽, 这使得水泥颗粒群之间的空隙减少, 从而使需水量降低。这和C厂曾使水泥产品中>5μm筛余仅7%, 而比表面积仅为350m2/kg, 颗粒特别均匀时管桩厂反而认为不好是一致的。因为粒度布较窄的话, 颗粒间的空隙增大, 使部分水用于填充颗粒间的空隙而增吕了需水量。

表6是三厂熟料经实验室磨粉而成的水泥测定的标准稠度用水量, 由于是同一磨机至比表面积相近, 可以认为它们的粒度分布是相近的。可以看到, C厂熟料的标准稠度用水量稍大于A厂熟料和B厂熟料, 但却远远小于水泥的标准稠度用水量与两厂的差异, 这一方面说明C厂熟料的标准稠度用水量是稍大, 另一方面说明C厂水泥粒度分布导致了标准稠度用水量进一进增大。因此, 调整合理的颗粒分布是降低水泥需水量的重要的一步。

从表7可见, C厂水泥粒度小于A厂和B厂。具体而言, <2μm的颗粒量, C厂水泥达63%, 较A厂、B厂高出13%;其中10～20μm的颗粒量, C厂水泥较多, 较A厂、B厂多了约10%;而20～30μm的颗粒量C厂水泥则最低, 较A厂约少15%左右;30～60μm的颗粒量A厂、B厂两者相近, 而C厂则较少。

根据Rosin-Rammler-Bennet方程式, 由三厂水泥粒度分布绘出RRB图。C厂、B厂、A厂的特征粒径分别为21μm、26μm和28μm, 即C厂水泥的粒度最小;C厂水泥与B厂水泥的矿物组成相近, 而粒度较细;特别是<10μm与<20μm的颗粒量较多, 这样使得C厂水泥早期水化反应加快, 用水量也随之增大, 因而使C厂水泥早期强度 (3d) 较高, 而水泥标准稠度需水量增大。同时, 由于C厂水泥C3A含量较A厂水泥高2%, 这使初期蒸养强度还稍高于A厂水泥。

对于20～30μm的颗粒含量, 在水泥水化过程中, 这部分颗粒是水泥水化后能发挥强度的主要颗粒群, A厂、B厂、C厂含量分别为28.13%、21.12%、13.82%, 即C厂这部分发挥较后期强度的颗粒数偏少, 这也许是压蒸养护后管桩强度依次为A厂水泥>B厂水泥>C厂水泥的原因之一。

管桩厂采用的是低水胶比生产高性能混凝土, 用水量较少, 水化速度极快的C3A低得多的石膏争夺术, 溶解速度和溶解度比C3A低得多的石膏在液相中溶出SO42-不足, 会引起混凝土流动性损失快, C厂水泥C3A含量较多, 但水泥中石膏含量最低, 加上颗粒度偏细, 因而可能会影响低水胶比混凝土流动性。为改善与减水剂相容性应加入足够的石膏。

5 结论

⑴A、C两厂水泥性能的差别主要在于熟料矿物组成的差别。C厂应减少熟料矿物中的C3A含量而增加C4AF含量, 从而改善水泥与减水剂的相容性问题。

⑵B、C两厂水泥的三个率值相近, 两厂水泥性能差异主要是水泥标准稠度需水量, 这是由窑内煅烧情况及颗粒级配的细微差异而引起的, 从而导致水泥其它性能的不同。如能改善C厂水泥颗粒级配, 即降低均匀性系数n值, 减少细颗粒数量, 适当增大20～30μm颗粒数量, 也就是说适当放宽粉磨产品粒度。这样, 既可提高磨机产量, 又能降低水泥标准稠度需水量, 一举两得。

⑶提高煅烧热力强度可使更多的AL2O3固熔到铁相中, 减少了铝相, 并且促使一些矿物向较高级的晶形转变, 有利于管桩水泥熟料的强度增长。此外, 由于熟料中C3A含量的减少, 也降低了水泥标准稠度需水量。

参考文献

[1]盛广宏, 陈明等, 硬石膏对硅酸盐水泥性能的影响[J], 水泥工程, 2004 (5) :9-11

[2]董国民, 先张法预应力混凝土管桩在中国的发展[J], 山西建材, 2004 (11) :108-109

水泥生产工艺 篇5

(1)石灰石破碎系统流程

石灰石破碎系统的流程应根据石灰石的物理性质、不同的进料粒度、原料磨要求的入磨粒度和生产能力, 以及所选用的破碎设备来确定破碎系统工艺流程。破碎系统流程一般分为单段破碎和多段破碎。目前, 国内大部分水泥厂采用单段破碎的工艺流程。单段大型化破碎机被广泛应用且有很好的效果。因此, 石灰石破碎系统在原料符合单段破碎的条件下首先选用单段破碎流程。单段破碎进料粒度大, 系统投资少, 工艺流程简单, 见图1。

(2)石灰石破碎机的型式

国内水泥厂所用石灰石大多数属于中等硬度,新型干法水泥生产线一般采用单段锤式破碎机。锤式破碎机是利用机壳内高速旋转的锤头由上而下打击物料, 实现以动能冲击粉碎物料的目的。它具有生产能力大、破碎比高、产品粒度均齐、功率消耗低、结构简单、维修方便等特点。对于高硬度石灰石, 可选用低速运转的颚式、旋回式破碎机。

(3)石灰石破碎机的能力确定

石灰石破碎机的能力要根据水泥厂的生产规模、年运转天数、工作班制等因素来确定。

破碎机能力计算公式GK1Q D1D2D3H

式中: G———要求破碎系统的小时产量, t/h;

Q———水泥生产线规模, 熟料年产量, t/y;

K1———单位熟料的石灰石消耗定额, 根据料平衡计算表确定, t/t 熟

料;

D1———破碎系统的年工作天数, 一般取310天。

D2———破碎系统的每天工作班制, 破碎机设在矿山, 一般取1 班;破碎

机设在厂区, 可取2 班;

H———破碎系统的每班工作小时数, 一般取5至7 小时。

根据破碎机能力计算公式的计算产量和破碎机设备的额定产量综合考虑确定破碎机的台时产量。

(4)石灰石破碎车间的位置

石灰石破碎车间一般布置在矿山或在生产厂区内。破碎车间的位置要充分考虑石灰石矿山和生产厂区的距离远近、重型车辆的运输条件、料流是否顺畅、适合破碎机高差布置的地形等因素来确定是否设置在矿山还是布置在厂区。石灰石单段破碎车间的进、出料高差大, 一般在6~12 米左右, 为了利用地形, 高进低出布置紧凑, 节省土建工程量, 使用检修也方便, 车间位置一般布置在斜坡上, 这是目前石灰石破碎车间的主要布置型式———台阶式布置, 见图2, 另一种是地坑式布置, 见图3, 这种布置型式一般在无法满足破碎机高差要求的生产厂区内使用, 破碎系统的主要设备设计在地坑内, 土建工程量大, 使用检修也不方便。2 石灰石破碎车间的工艺设计注意事项

以目前大多数水泥厂使用的单段锤式破碎机为例介绍破碎车间设计的几点注意事项。

在破碎车间设计中, 应充分考虑系统生产能力的匹配问题。如果破碎机的上、下道工序设备的能力匹配不合适, 则破碎机的能力发挥不出来。破碎机的产量一般为平均产量, 由于石灰石来料粒度和可破性有一定的不均匀性, 使其产量有一定的波动, 因此与其配套的板式给料机和出料胶带机都应保持一定的储备能力。根据国内外水泥厂的经验,板式给料机和出料胶带机应考虑1.3~1.5 的富余能力。

(1)喂料斗

喂料斗有效容积按破碎机能力的15~20 分钟的储量或3~5 车料来选取。料斗的几何形状应注

意长、宽、深尺寸比例合适, 能保持比较厚的料层。料斗的宽度不宜太宽, 一般6~7m 即可。料斗的侧壁倾角取决于物料的性质, 一般大于55°, 对于夹有土或水分较大的石灰石, 料斗的角度应大于60°。下部出料口的宽度应为2 倍的最大粒度加上200mm。喂料斗的斗壁应铺设内衬, 内衬可选用20～25mm 厚的钢板或钢轨。现场使用情况来看, 用钢板做衬板比用钢轨保护的更好。

(2)重型板式给料机

破碎机的产量与来料粒度、物料的可破性等因素有关, 实际产量有一定的波动, 因此, 板式给料机的能力按破碎机产量的1.3～1.5 倍选取, 为降低板式给料机的长度和破碎机所在的平面高度, 板式给料机的安置角度可选用20～23°。板式给料机的宽度一般按两倍的最大粒度加上200mm, 还应考虑好与破碎机进料口的宽度连接的问题。板式给料机应正面方向喂料, 尽量不要侧面喂料, 保持喂料斗内始终有部分存料, 避免大块物料直接砸在链板上, 造成设备损坏。

当石灰石里含有夹土或细料时, 部分细料会散落在板式给料机下面的平面上。需在板式给料机下面设置刮板机收集从板喂机落下的细料, 卸入出料胶带机上。另一种方法是将出料胶带机延长至板式给料机下部, 这部分细料就落入出料胶带机上。

(3)破碎机下的出料胶带机

破碎机的产量与来料粒度、物料的可破性等因素有关, 实际产量有一定的波动, 因此, 出料胶带机的能力按破碎机产量的1.3～1.5 倍选取。带宽按胶带机富余能力计算选取再提高一档, 防止来料过多散落到地上。出料胶带机应低速运行, 带速0.8～1m/s , 出料胶带机不需要很长, 能满足上述要求也能满足收尘风管的吸风罩的布置要求即可。

(4)胶带输送机上设置通过式皮带秤在石灰石破碎系统的出料胶带机上设置通过式皮带秤, 对于随时掌握破碎机的实际产量以及破碎系统的性能考核起到很好的作用。同时通过对破

碎机实际产量的测量, 来调控破碎系统的运行, 使其发挥最佳效能。

(5)石灰石破碎系统的收尘

收尘风量应根据石灰石的性质(粒度、水分、夹土)、破碎机的型式、系统流程等因素综合考虑确定。

(6)石灰石破碎车间的检修

石灰石破碎机的布置方式有两种, 一种露天布置, 另一种布置在厂房内。现在考虑到环境噪音等因素, 大多数水泥厂把破碎机布置在厂房内。厂房内的破碎机应设置检修起重设备。因破碎机的检修设备使用率很低, 为降低投资, 应选用结构

简单、重量轻、体积小、组装维修方便的检修设备。当起吊部件重量小于20 吨时, 采用手动双梁起重机。当起吊部件重量大于20 吨, 小于32 吨时, 采用即方便又投资省的电动葫芦双梁起重机。当起吊部件重量大于32 吨, 采用双沟桥式起重机。检修设备选型时特别注意设备本身要求的最大检修重量及检修高度要求。

水泥生产工艺 篇6

水泥就是我们一般所用的那种材料，是一种经过细细研磨之后的材料，在其中加入一定量的水以后便可以成为一种浆体，无论在水中还是在空气中都可以硬化，并且可以把其他的一些材料紧密的结合在一起，形成更为坚固牢靠的结构。水泥的加工基本应属于重工业领域的范畴，属于化工产业，因此对水泥各方面的特性加以详细研究，对水泥中的各种规律加以利用，在实际施工中多家钻研，就可以增强水泥的性能，在使用过程中更加的得心应手，对于工程的建筑有重要的作用和意义。水泥的特性有很多，评价水泥质量好坏有大体公认的标准，主要考虑到的技术指标有，水泥的比重与容重，水泥的细度密度，凝结所用的时间，强度，体积的安定性以及水化热。对水泥的各方面进行技术的探讨，对技术要求进行反复的试验，才能提高水泥的实用性和稳定性。

一项工程的成功完成并不只是如期的交工，更重要的是保证在工程完成以后一定时期内工程的质量，水泥是建筑中应用较多的一种材料，为了保证整个工程的质量，我们就应该对水泥的各个特性做出检测，保证水泥高质量投入生产，所以我们应该将目光投入到水泥生产和应用中的各个环节，对水泥生产中的技术要求和质量的控制进行分析，对水泥进行严格的生产和配比、搅拌、碾压等技术，保证水泥的质量。我们从大面上分析了水泥的重要性以及特性的多样化，下面我们就来详细分析一下水泥稳定碎石基层施工工艺与质量控制中的各项注意要点。

1.原材料控制

1.1水泥

水泥作为稳定剂，其质量至关重要，进场过程中每批或者每500T检测一个样品，进行水泥强度、初凝时间、终凝时间、安定性和细度指标的检验。

1.2碎石

石料最大料径不得超过31.5mm，同时集料压碎值不得大于30%；石料颗粒中片状颗粒含量不超过15%，并不得掺有软质的破碎物或其他杂质；石料按粒径可分为小于0～5mm及5～31.5mm两级，工地试验室确定各级石料及砂的掺配比例。

2.施工前测量

测量放样是保证施工质量的关键，每个摊铺队配制一个测量组，以保证施工放样及时、平面位置及标高随时得到控制。放样时，首先是在已铺筑的底基层恢复中线，直线段每10m设一个桩，曲线段加密至5m一桩，并在两侧边缘外0.3～0.5m设指示桩，然后进行水平测量，在两侧指示桩上方根据设计标高及试验段确定的松铺厚度设置摊铺机水平传感导线，导线采用直径3mm钢丝，用紧线器强紧，张紧力不小于600N，架设长度不大于200m，并用白灰设置方向导线，应在每次摊铺前和摊铺过程中对导线和指导桩进行复核测量，确保施工的准确定。

3.配合比设计

基层配合比抗压强度不小于4Mpa，为控制各结构层的合成配合比，石料采用分级备料，拌合场生产时，可根据工地试验室配置的基层配合比设计情况，大致控制生产数量。

4.拌和

采用厂拌法施工，拌合站场地应宽阔，交通便利。碎石分类分仓堆放，并做好标示，在正式生产混合料之前，先调试好所用的设备，使混合料颗粒组成和含水量都达到规定的要求，原集料的颗粒组成发生变化时，则重新调试设备，拌和时应做到配料准确，拌和均匀。拌和含水量比最佳含水量大约多0.5%～1%，以补偿施工过程中水分蒸发的损失，并根据集料含水量的大小、气候及气温变化的实际情况（如早、中、晚不同）以及运输和运距情况及时调整加水量，确保施工时处于最佳含水量。

5.摊铺

基层采用摊铺机进行梯队摊铺，摊铺前对已铺筑的底基层适当洒水湿润。摊铺机摊铺时，通过传感器来控制高程，采取半幅全断面一次摊铺成型的方法，以减少接头并方便施工。摊铺时配置4个工人对松铺层边缘进行修整，并对摊铺机摊铺不到和摊铺不均匀的地方进行人工补料，确保基层的平整度。摊铺时采用2台摊铺机一前一后相隔5～10m同步向前吧混合料按松铺厚度、设计宽度和设计横坡均匀摊铺，一起进行碾压，以避免纵向接缝。摊铺过程中兼顾拌和机出料的速度，适当调整摊铺速度，尽量减少停机待料的情况。摊铺机应设专人消除集料离析等现象，铲除任何离析、太湿等不合格的混合料，并在碾压前采用合格的拌和料添补。

6.碾压

碾压遵循先轻后重、由低位到高位、由边到中的原则，碾压时应控制混合料的含水量处于最佳值。先用180型单钢轮压路机及时并连续在全宽范围内进行一遍出压（静压），碾压均与路中心线平行，直线段由边到中、超高段由内侧到外侧依次连续均匀进行碾压，相邻碾压轮迹重叠1/3轮宽，然后用220型重型振动压路机继续碾压，并检测压实度，直到全宽范围都均匀达到规范规定的压实度及消除轮迹。另外，当实际含水量接近最佳含水量时，压实度才有保证，当实际含水量大于最佳含水量，碾压时容易出现“弹簧”，当实际含水量小于最佳含水量时，压实度就会达不到要求。

7.养生

每一段碾压完成且自检压实度合格后，立即进行养生，不能延误。养生采用土工布覆盖养生，在覆盖前，先对自检合格的基层洒足量水养生，然后铺设土工布。土工布经济、实惠、成本低且保湿度高，覆盖不易小于7d，在这期间封闭交通，严禁车辆通行，覆盖薄膜时纵、横向压砂或废料，确保铺设到位，防止干燥或忽湿，及时洒水，确保整个养生期间基层表面始终保持潮湿状态。

8.质量控制要点

8.1只有质量合格的原材料才能进场使用，应检测石屑的液限和塑性指数，必须符合有关要求。

8.2施工过程中，当集料含水量的大小发生改变或出现气温变化等情况时应及时调整加水量，确保施工时混合料处于最佳含水量。混合料摊铺时尽量减少集料离析现象，上基层表面应保证粗糙，以便与下面层粘结。

8.3碾压及时到位，保证达到压实度。

8.4施工结束后，及时采用土工布覆盖并洒水养生。

9.结束语

水泥生产工艺 篇7

众所周知, 生产水泥熟料真是麻烦, 投资又大、能耗又高、还污染环境, 有没有搞错, 我们为什么要生产水泥、为什么要烧制熟料呢?

按照传统的逻辑, 我们要搞构筑物就要有混凝土, 搞混凝土就要有水泥, 搞水泥就离不了熟料。但进一步细化就会发现, 水泥变成混凝土之间还有一个过程产品, 水泥—→水化产物—→混凝土—→构筑物。在水化产物中, 起主要作用的是硅酸钙水化物, 我们能不能直接生产硅酸钙水化物呢?

2009年12月16日, 在“中国水泥网”上, 出现了一篇来源于“新华网”的短文, 《德国开发出“绿色”水泥生产工艺》:德国卡尔斯鲁厄技术研究所14日宣布, 他们开发出一种“绿色”水泥生产工艺。这种基于水合硅酸钙技术的水泥生产工艺, 可以比传统水泥生产工艺少排出一半的二氧化碳, 所需的原料用量将大大减少, 且生产过程所需的温度低于300℃, 而传统水泥生产通常需要约1450℃的高温环境, 大幅降低了能耗。

对此报道, 多数网友的看法是“既希望又怀疑”, 其实“这一次是真的”, 我们今天就来谈谈这个问题:

该工艺正是绕开了高温烧制水泥熟料, 转而直接生产硅酸钙水化物, 然后进行干燥, 再粉磨制成含有一定水的“水泥”, 这些水以化学方式结合在具有水硬性的水化硅酸钙里面。该水泥被命名为“才利特门特水泥 (Celitement) ”。

才利特门特水泥的生产原理是卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的发明。才利特门特股份公司由Schwenk集团、卡尔斯鲁厄理工学院共同创建, 力图将才利特门特水泥推向市场。据不完整的信息, 2011年10月, 该工艺的实验厂开工建设;2013年2月至4月, 该工艺的粉磨车间又进行了扩建, 提升了产量;该工艺已经在德国获得多项国家大奖, 其基本原理见图1。现有硅酸盐工艺原理见图2。

传统的水泥是没有水的, 加水后开始水化反应和硬化;才利特门特水泥本身已含有一定的化学结合水, 再加入水、砂子、骨料, 便像普通波特兰水泥一样制成了混凝土。

才利特门特水泥的基本生产方法是, 利用石灰和砂子作为基本原料, 石灰系数控制在0.5~2的范围就足够了。由于大多数的CO2排放来自石灰石, 因此本水泥和普通硅酸盐水泥比较, 可以减少高达50%的CO2排放;才利特门特水泥可以在低于300℃下生产, 与需要高温烧制的硅酸盐水泥熟料比较, 低温工艺和减少石灰石用量的双重因素, 对节能减排具有显著的经济和环境效益。

才利特门特水泥和硅酸盐水泥类似, 并且显示出极好的性能。相组成非常均匀, 性能调节直接简单, 也就是说其强度是时间的函数。才利特门特水泥具有如下优点: (1) 钙硅摩尔比小于2, 减少了对碳酸钙的需求; (2) 低温工艺合成, 简化了工艺和装备; (3) 减少来自原料和燃料的二氧化碳排放; (4) 可以与普通硅酸盐水泥混合使用, 与传统的水泥类胶凝材料兼容; (5) 成分均匀, 容易控制硬化过程及产品质量; (6) 混凝土具有高度连接的硅酸盐构筑单元和低孔隙率, 构筑物具有良好的耐久性和抗侵蚀能力。

才利特门特水泥的基本生产流程如下:

(1) 基本原料:初始原料类似于现有硅酸盐水泥的生产, 钙的成分来源于石灰石, 硅的成分来源于不同的硅质原料, 钙硅的摩尔比在0.5-2的之间;

(2) 水热合成:蒸压釜内, 在150~300℃的各自饱和蒸汽压下, 原料和水转换成硅酸钙水化物, 然后再进行干燥, 形成需要进一步加工的水热产品;

(3) 活化调节:将水热产品与其他硅酸盐组分进行混合, 使用添加剂、混合材以调控产品的性能, 通过粉磨激发各个矿物相的活性;

这样, 具有水硬性的水合硅酸钙——才利特门特水泥, 就生产出来了。

1 2 新型干法工艺离不开预均化堆场吗

就目前来讲, 预均化堆场确实是减小生料波动, 稳定熟料生产的经济有效的措施。但占地那么大、投资那么高, 有的时候, 确实不具备建设条件, 那我们就无路可走了吗?或者说强制上预均化堆场可能就不是最佳方案了。

准确的说, 预均化堆场应该只是生料均化的措施之一, 生料的均化应该贯穿于生料制备的全过程。矿山搭配开采、原料预均化堆场、原料的准确配料、生料在粉磨过程中的拌混、生料均化库, 等多个环节构成生料的均化链。每经过一个环节都会使原料或半成品进一步得到均化。

进一步讲, 每个环节的均化原理不尽相同, 均化效果也不尽一样, 其投资效果比也有差别, 但其各环节的均化效果具有叠加效应, 是可以相互弥补的。一般来讲, 原料预均化堆场和生料均化库是均化过程的主要环节, 它们占全部均化工作量的80%左右。

某个环节的均化效果与其入料的标准偏差有很大的相关性。也就是说, 上一个环节的均化效果好了, 下一个环节的均化效果会自动降低, 上一个环节的均化效果差了, 下一个环节的均化效果就会自动提高, 在整个均化链中, 总的均化效果不是各环节均化效果的简单代数和。

由于空间上的均化都不能避免离析现象, 在每个空间均化环节中, 拌混和离析同时存在。随着入料标准偏差的增大, 拌混作用加强而离析作用减弱;随着入料标准偏差的减小, 拌混作用减弱而离析作用加强。

所以, 就整个均化链来讲, 拌混的次数越多、拌混的程度越大, 均化效果就会越好。但均化到一定程度, 当拌混作用等于离析作用时, 均化效果就出现了一个极限值, 做不到无限的提高。

现在把问题说回来, 如果不具备建设预均化堆场的条件, 就不要硬建, 完全可以通过加强其他环节的均化作用来弥补。那么, 在矿山搭配开采、原料的准确配料、生料粉磨过程的拌混、生料均化库几个环节中, 哪一个环节还有较大的均化潜力可挖呢?就目前的技术来讲, 应该是生料均化库和原料的准确配料。

(1) 采用更好的生料均化库

生料均化库是目前预分解窑生产系统的一个重要设施, 他的均化效果好坏对入窑生料质量的稳定影响很大。由于它用于大工业生产的物料流上, 各研究单位对其下了很大的功夫, 设计了多种上进下出、边进边出的生料均化库, 但结果都不尽理想。

实际上, 均化效果取决于时间上的均衡与空间上的均化, 在一种设施不能同时满足两者时, 就应该采用“先检验后使用”的基本理念将两者割裂开来, 先解决空间上的均化, 再解决时间上的均衡, 就简单多了。

德国的polysius公司是世界上著名的水泥装备公司, 他对一些工厂的设计, 大部分仍然采用了“先检验后使用”的原始库型, 但却具有良好的均化效果。

Polysius给某3200t/d线设计的生料均化库是两个双层库, 由此将入库、均化、出库从时间上分割开来;双层库的上层为间歇式搅拌库, 配料系统累积调整实现库满时最终平均值合格, 停止入库后用气力搅拌至质量基本均一, 然后将上层搅拌库的合格生料卸入下层的储存库待用。

这种设计好像是繁琐了点, 但非常实用。不但具有良好的均化效果, 而且由于库的个数多, 给生产管理带来诸多便利。其流程图见图3。

(2) 采用更好的配料技术

均化为了什么, 比如生料, 就是要使在一定空间内的生料, 实现其化学成分的均一。其过程是配料和搅拌, 两者是相辅相成的, 配得好可以少搅拌, 配得差就得多搅拌, 可见配料是一个均化的关键环节。

配料的最佳方法是什么呢?就是我们在质量管理上提出多年的“先检验后使用”原则。这对连续性的大工业生产而言, 要确实做到“先检验后使用”是不现实的, 但这给我们指明了方向, 我们可以向这个方向趋近。

在线检测就是一个很好的方法, 它可以在5~20秒内提供一个检测结果, 根据检测结果每分钟可以调整一下配料比例;而我们现在用的荧光仪检测出磨生料, 大约是滞后一个小时才调整一次配料。一分钟与一小时相比, 可以说已基本接近了“先检验后使用”。

理想的在线分析配料系统是:在每个组分的配料秤前加一台在线分析仪, 以及时检测该组分的化学成分, 根据各组分的检测结果, 通过计算机及时调整各组分的配料比例, 使配料的各组分基本实现“先检验后使用”, 并在出磨生料上保留现有荧光分析仪检测, 以最终检验配出的生料到底怎样, 对在线分析仪配料系统进行校正。

该系统能大大的减小对各组分原料预均化堆场、生料均化库的依赖, 减小甚至取消这两种库的建设, 节约占地、减少投资。

十几年来, 国内已陆续有少数生产线配置了在线分析仪, 并取得了越来越多的成功经验, 与已广泛使用的X萤光分析仪相比, 它对原料成分控制的水平和能力要主动、准确、均匀得多。

遗憾的是, 国内大部分在线分析仪仍是用于事后检验, 仍然没有在配料上前馈使用, 原因主要是在线分析仪比荧光分析仪投资要高得多。实际上这是一个误区, 在线分析仪与单一的荧光分析仪比确实贵了不少, 但与原料预均化堆场比, 它实在是太便宜了。

目前, 在线分析仪的重要性, 已经在国内得到逐步认识。比如, 冀东集团在2012年就提出要求, 所有新建生产线, 必须采用在线分析仪;南方水泥集团也在2012年提出要求, 新建生产线可以在预均化堆场和在线分析仪之间任选其一。

2012年07月19日, 我有幸考察了辽源金刚水泥在线分析仪的使用情况, 现记录如下:

该厂有两条5000t/d熟料生产线, 每台窑配置两台中卸烘干生料磨。始建于2004年, 2005年1#窑投产, 2007年2#窑投产, 现场5S管理搞得不错。该厂石灰石矿山较差, 以收购为主, 有20多个矿点供货, 而且品位较低, 石灰石Ca O含量在40%~45%左右。1#窑投产后入窑KH合格率只有20%左右, 生产极不稳定。

2007年给1#窑的两台生料磨配置了两台美国赛默飞世尔的在线分析仪, 入窑KH合格率提高到70%左右, 产质量都有很大的好转。2008年, 用1#窑的两台分析仪的配料结果同时间接控制2#窑的两台生料磨, 也取得了较好的结果, 使2#窑的入窑KH合格率提高到50%以上。

2011年又给2#窑的两台生料磨配置了丹东测控的两台在线分析仪, 不再用1#窑的分析结果间接控制。2012年4月份投入使用, 使2#窑的入窑KH合格率提高到60%左右。2013年7月16, 由于丹东工控的技术人员说他的在线分析仪效果已经超过了赛默飞世尔, 我便与辽源金刚的主要生产领导通了电话, 该领导说:原来丹东工控确实不如赛默飞世尔, 但后来又作了两次升级改造, 去年底改完, 从今年的使用情况对比, 丹东工控没有说谎, 他的合格率确实比赛默飞世尔高了一些, 都能到70%以上。

问题已经清楚了, 辽源金刚虽然设有预均化堆场, 但在上在线分析仪以前, 入窑KH合格率只有20%左右, 上在线分析仪以后合格率提高了50个百分点。我们一般的水泥厂, 不上预均化堆场都能超过20%, 也就是说, 在上在线分析仪以后, 入窑KH合格率都能超过70%。

可以想象, 如果再加上高效的生料均化库、甚至采用多台在线分析仪配料方案, 再加强矿山的搭配开采, 而取消投资几千万的预均化堆场, 满足新型干法工艺生产应该是没有问题的。

1 3 内水高但价位低的煤就是不能用吗

根据水泥生产的情况, 一般将煤粗略的分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤等几种。 (1) 褐煤:多为块状, 质地疏松, 易磨性好;含挥发分40%左右, 燃点低, 上火快, 火焰粗大;发热量较低, 燃烧时间短。 (2) 烟煤:一般为小块状、粒状、粉状, 质地细致, 含挥发分30%以上, 燃点不太高, 较易点燃;发热量较高, 上火快, 火焰长, 燃烧时间较长。 (3) 无烟煤:有粉状和小块状两种, 质地紧密, 不太好磨;挥发分含量在10%以下, 燃点高, 不易着火;但发热量高, 刚燃烧时上火慢, 火上来后比较大, 火力强, 火焰短, 燃烧时间长。

从实际使用来看, 水泥厂的燃料以烟煤为好, 发热量与燃烧特性比较适中, 但由于用途广泛而价格较高;以褐煤最差, 不但发热量低, 而且内水普遍较高, 但由于用途较少而价格具有绝对的优势。不论从资源利用的大局考虑, 还是从企业成本的降低着想, 都希望能够解决褐煤的使用问题。

遗憾的是, 褐煤在水泥厂的应用业绩很不理想。云南和缅甸的几家水泥企业曾使用晾干的褐煤作燃料, 暴露的问题主要是由于水分高、热值低, 不能满足熟料烧成要求的温度, 导致熟料质量较差、产量与使用烟煤相比也下降了20%左右。那么水泥厂到底能不能用褐煤、又该怎么用呢, 这里作一些进一步的分析, 供大家在实践中参考。

水分的存在对煤粉的燃烧是极其不利的, 它不仅浪费了大量的运输资源, 而且当煤作为燃料时, 水分在蒸发时还要消耗大量的热量。最近, 内蒙古工业大学化工学院, 就褐煤在水泥厂的利用作了一些研究, 提出了利用水泥烧成系统热废气的褐煤脱水工艺, 热平衡计算能将含水15%~50%的褐煤制成含水5%~8%的煤粉, 效益计算每年能为2500t/d的分解窑带来1000万元的效益。

先不说这套工艺系统是否可行, 退一步讲, 市场上可以直接买到内水5%~8%的褐煤, 如果能利用这一部分褐煤, 对水泥厂来讲, 效益已经十分可观了。

根据褐煤内水高、热值低的特点, 确实不适合作为头煤使用, 但作为尾煤使用, 这两个特点都影响不大;而且其还具有燃点低、燃烧时间短的另外两个特点, 这另外两个特点更适合在分解炉内使用。

对于分解窑用煤, 有头煤尾煤之分, 尾煤约占整个用煤量的60%左右, 如果这60%能用上价廉的褐煤, 其效益也是十分可观的。但这需要增加相应的设施, 要求头尾煤分别采购及进厂、分别储存及均化、分别粉磨及使用, 需要增加一定的投资。

如果在一个厂区内有两条以上的煤粉制备系统, 问题就简单多了, 通过两个系统的分工制备、交叉使用, 略作改造就可以完成头尾煤的“三个分别”, 使用褐煤的投资将会大幅度降低, 可行性将更强。

据合肥院的有关专家介绍, 进一步的试验表明, 在尾煤使用褐煤以后, 预热器出口的温度有所降低, 余热发电降低1k Wh/t熟料左右;废气量有所增加, 高温风机转速需要加大, 电耗增加1k Wh/t熟料左右;分解炉的燃烬率有所提高, 煤耗降低2kg/t熟料左右。使用褐煤的正负生产效益基本持平, 但采购成本却下降了, 采购成本的下降就转化为使用褐煤的综合效益。

1 4 压低出磨温度煤磨系统就能不着火吗

煤粉自燃在多数水泥厂, 不论是管磨还是立磨, 都发生过, 对于挥发分高的烟煤, 甚至在原煤堆场、煤预均化堆棚就自燃, 不但对生产运行影响大、事故损失较大, 而且威胁到人身安全, 必须给予高度的重视。

一些水泥厂在自燃几次后, 就被彻底吓怕了, 不去认真分析自燃的原因, 而是一味的强调煤磨的出磨温度, 武断的将出磨温度控制得低低的, 有的甚至下令“不得超过50℃”, 由此严重影响了煤磨的粉磨能力和烘干能力, 影响了窑的正常生产, 但煤粉自燃甚至爆炸还是在不断的发生。我们天瑞也不例外, 原因何在呢?

所谓自燃, 实际上就是自我燃烧, 我们首先来看看燃烧的条件是什么。

燃烧的三大要素:可燃物、氧化剂、温度。就煤磨系统的自燃来讲, 就是有足够浓度的煤粉、氧指数以上的氧含量、着火点以上的温度, 三个要素缺一不可。这既是防止着火的理论基础, 也是灭火措施的理论基础。

(1) 足够浓度的煤粉。就现有煤粉制备系统来讲, 设计单位已充分考虑了安全问题, 在正常生产中, 只要系统的通风没有问题, 气体中的煤粉浓度远远达不到着火条件;

(2) 氧指数以上的氧含量。氧指数是指着火后刚够支持持续燃烧时氧气含量的最小份数。现有的煤粉制备系统都能满足这个要求, 包括从窑尾取热源的煤粉制备系统;

(3) 着火点以上的温度。几种煤炭的着火点大致如下:无烟煤550~700℃;烟煤400~550℃;褐煤300~400℃。连着火点最低的褐煤也在300℃以上, 煤粉制备系统的设计运行温度, 入磨风温≤300℃、出磨风温在70℃左右≯80℃, 也是有安全保障的。

现在, 我们再来分析一下自燃的原因:

(1) 虽然气体中的煤粉浓度没有达到着火要求, 但是在整个煤粉制备系统中, 难免存在积存煤粉的死角, 死角的煤粉浓度对着火来讲是绰绰有余的, 这也正是在投产初期强调要先磨一些石灰石的原因, 目的就是填充这些死角;而且在系统自燃一次后, 系统难免发生局部变形、产生新的死角, 而且着火的次数越多产生的死角就越多, 这也正是越是着火越爱着的原因。

(2) 就现有的煤粉制备系统来讲, 只要拉风生产, 其氧含量总是超过着火要求的, 那为什么有的系统就着火有的不着呢, 同一个系统为什么有时着火而大部分时间不着呢?所以, 这不是煤粉制备系统自燃的原因。

(3) 既然我们把出磨温度控制在了80℃以下, 远远没有达到煤粉的着火点, 那为什么煤粉制备系统有时会着火自燃呢?无论是着火还是燃烧, 都是煤粉的氧化反应, 只不过是剧烈的氧化反应而已。80℃虽然不能着火, 但不等于不能氧化, 氧化就要产生热量, 堆积在死角的煤粉又不能及时的将产生的热量散发出去, 就会使煤粉内的热量越积越多、温度就会越来越高, 直至达到着火点以上, 最终着火自燃。

通过以上分析, 我们已经知道了防止煤粉制备系统着火自燃的措施, 不是过分的控制出磨温度, 而是努力避免和消灭系统中的死角。

1 5 通道数越多燃烧器就越好吗

先讲一个多少年以前的故事:时值多风道燃烧器在我国兴起的时代, 在一次讨论会上, 多数人认为三风道好、四风道更好, 但有一位曾在日本小野田工作一年多的领导说, “我那个厂的窑头放有两风道、三风道、四风道的燃烧器, 随便使用, 基本没什么差别”, 双方争论得非常激烈。

我看争论不休就插了嘴:你们说的很对, 目前三风道、四风道的燃烧器确实比我们用的两风道好;但龚总说的也不错, 龚总是专家型领导, 他不会说谎。大家怪我和稀泥, 我解释道:这要看你用什么煤, 日本人用的是进口的大同煤、还要优质的, 而我们用的是本地煤、还舍不得用好的, 它们对燃烧器的要求不一样, 两者怎么能相比呢?细粮怎么做都好吃, 而粗粮必须细做才能可口。

实际上, 为了控制生产成本, 目前国内的水泥厂都舍不得用好煤, 这就对燃烧器提出了更高的要求。由于现在的多风道燃烧器是由最初的单风道发展来的, 所以给人的直观感觉就是风道越多越好。但事实并非如此, 什么都有个极限, 风道数也不是越多越好。

法国的pillard公司, 是世界上最著名的专业研究生产燃烧器的公司, 他们也曾搞过六风道、七风道的燃烧器开发, 但目前推行的还是三风道、四风道燃烧器;另一家对水泥技术有广泛研究的flsmidth公司, 也曾经主推过Centrax四风道燃烧器, 但现在又回到了不但内三还要外二的Duoflex燃烧器上。实际证明, 燃烧器的通道越多, 火焰的刚度就越差。

多股风因出口缝隙小, 核心速度衰减过快, 射流穿透深度不够。形成火焰粗大、局部高温、易产生大量NOx, 而火焰后段“刚度”不足, 成形效果差。这不得不进一步提高一次风机压头, 但由于空气压缩因子原因和空气中音障的存在过高的压力并不能有效地转化为速度头。

由于出口速度高和一次风用量少的要求, 旋流风及直流风环形出口缝隙往往很小, 机加工和使用过程中难以保证较高的同轴度要求, 易发生火焰变形偏转。若改用多个小喷嘴结构则由于引射面积的增加大大增加了燃烧初期二次风的引射量, 即不利于热力NOx的控制也不利于火焰形状的控制。

过多的通道数, 减少了外风通道的通过风量, 使燃烧器外套管得不到足够的冷却, 引起变形从而导致燃烧器外层耐火浇注料的过早损坏。

那么, 怎么才叫一个好的燃烧器呢?一个好的燃烧器应该具有如下特点:

(1) 具有较小的一次风量, 能形成理想且可调的火焰形状。火焰细而不长且强劲有力、整体温度高而温度峰值低、一次风量小且燃烧完全、煅烧能力强而氮氧化物低;

(2) 具有较高的出口风速, 以强化风煤混合、强化对二次风的卷吸。但也不是越高越好, 当接近音速 (340m/s) 时, 给一次风加压只能浪费电能, 而不会增大多少风速;

(3) 具有较多的、有效的、方便的现场调节手段, 而且最好能在中控室进行远程操控, 对煤种和窑况的适应性强。各厂家都不是固定的原燃材料, 而且窑的煅烧工况也在不断的变化;

(4) 取消内外风调节阀门, 降低一次风电耗。就现有的燃烧器来讲, 一般消耗在调节阀上的阻力约占30%左右, 完全可以由风机调速功能代替;

(5) 在确保燃烧特性良好的情况下, 能有效的调整火焰长度。用调节火焰长度取代燃烧器在窑内的机械进出;

(6) 中心盾头大小合适, 能在火焰根部形成一定的热烟气回流。这对于着火点高的煤非常重要, 也是减少点火油耗的重要措施, 也是减少过早的卷吸二次风产生氮氧化物的措施;

(7) 中心盾头具有一定的旋流功能, 以促使煤粉的浓淡分离, 形成局部的高浓度区。研究表明, 煤粉浓度越高越容易着火;

水泥生产工艺 篇8

燃烧器对熟料煅烧的重要作用是不言而喻的, 但由于每条窑的情况不同, 而且就同一条窑来讲, 原燃材料和工艺状况也在不断地变化着, 所以, 其使用的好坏还与对其适时合理的调整至关重要。如果调整不好, 一台好的燃烧器就不一定能取得好的结果。

只有合理调整燃烧器一次风的风量、风压, 调整外风、内风、中心风的蝶阀开度, 调整各风道的截面积、出口风速, 调整燃烧器在几何上的三维定位、倾斜度, 提高煤粉着火前段的煤粉浓度, 强化各风道的回流混合, 加强燃烧器对高温气体的卷席作用, 才能达到好的燃烧效果和火焰形状。应该强调的是, 对燃烧器的每一次调整, 都要有专人做好认真仔细的记录, 以备以后的调整和烧成工况的分析提供依据, 切忌多人管理和记录, 造成不应有的混乱局面。熟料烧成要求火焰的形状要完整、活泼、有力, 这不是一件简单的事情, 需要我们长期的观察和总结经验。

内风不能开得太大, 否则, 可能导致煤粉在着火前就已被稀释, 这样反倒不利于着火, 或者可能引起高温火焰, 冲刷窑皮;内风也不能开得过小, 否则煤粉着火后不能很快与空气混合, 就会导致煤粉反应速率降低, 引起大量的CO不能及时地氧化成CO2, 在窑内形成还原气氛。

外风不宜开得过大, 否则, 会造成烧成带火焰后移, 窑尾结厚窑皮或在过渡带附近出现结圈、结蛋现象;外风也不宜开得太小, 否则不能产生强劲的火焰, 不利于煅烧出好质量的熟料。

因此, 应根据具体情况选择合理的操作参数, 根据煤质的好坏、细度、水分、二次风温度、窑内情况以及熟料易烧性和耐火度的好坏而定, 通过调整最佳的外风、内风和中心风的比例关系和风速, 以及燃烧器在窑口的合理定位和倾斜度, 才能确定适宜的煅烧制度。

15.1关于燃烧器的定位问题

许多公司的燃烧器采用“光柱法”定位, 控制准确, 但操作不方便。最好采用位置标尺在窑头截面上定位, 一般控制在窑头截面第四象限稍偏料的位置效果较好。在特殊工艺情况下可作少许微调。

安装时, 燃烧器在水平位置时, 其中心点要与窑的截面中心点处于同一个点上, 每次检修结束前要对燃烧器的位置进行一次校正和核对。正常生产时, 还要进行适当的微调。

从窑上看, 火焰的形状应该完整有力、活泼, 不冲刷窑皮, 也不能顶料煅烧, 火焰的外焰与窑内带起的物料刚好接触为好。如果燃烧器的位置太偏上, 火焰会冲刷到窑皮, 窑筒体局部温度偏高, 且烧成带的窑皮会向后延伸, 窑内的热工制度紊乱, 严重时, 投料不久就红窑。

如果燃烧器的位置离料太近, 火焰会顶住物料, 造成顶火逼烧, 未完全燃烧的煤粉被翻滚的物料包裹在内, 烧成带的还原气氛加重, 导致熟料的还原料和烧失量提高, 严重影响到熟料质量;还原气氛严重的气体被带入预热器系统, 降低物料液相出现的温度, 使预热器系统结皮, 甚至堵塞。

在中控筒体扫描图像上看, 烧成带的窑皮应在20~25m之间, (小窑的窑皮短一些, 大窑的窑皮要长一些) , 筒体温度分布均匀, 没有高温点, 温度在300~350℃, 过渡带筒体温度在350℃左右。说明此时, 火焰完整、活泼、顺畅, 燃烧器的位置比较合适, 烧成的熟料也是理想状态。

如果前面的温度较高, 而烧成带后面部分温度正常, 说明燃烧器的位置离料远了, 或者火焰已经分叉、变散, 火力不够集中。一是及时清理火嘴上的积灰和结渣;二是适当调整火焰形状, 使火焰根部保留适当的黑火头。

如果烧成带后部分温度较低, 烧出的熟料大小不一、结粒不均匀, 说明燃烧器的纵坐标太低了, 有顶火扎料现象, 应该适当调高一些。

如果烧成带后温度偏高, 特别是2号轮带以后, 甚至在380℃以上, 说明燃烧器的纵坐标太高了, 一般后窑口的温度也会较高, 时间长了会出现长厚窑皮, 甚至结后圈, 严重时发生后窑口漏料现象, 应该适当调低一些。

如果烧成带的温度较低, 过渡带的温度也不高, 说明烧成带的窑皮较厚, 燃烧器靠物料太近, 火焰不顺畅, 往物料中扎。熟料经破碎后有黄心料。

15.2关于火焰形状对煅烧的影响

燃烧器设计的最佳火焰形状是轴流风和旋流风在 (0.0) 位置, 此时各风道通风量最大, 火焰形状完整而有力。

火焰形状是通过旋流风和轴流风的相互影响、相互制约而得到的, 一般燃烧器的旋流风压控制在24~26k Pa、轴流风压控制在23~25k Pa、一次风压力控制在30k Pa上下比较适中, 要尽量在各风道的通风截面积不小于90%的情况下对各参数进行调整, 以寻求风压和风量的最佳平衡点。

火焰形状的稳定是通过中心风来实现的, 中心风的风量不能过大, 也不能过小。一般中心风的压力应该控制在6~8k Pa之间比较理想, 要想得到火焰形状的改变需要有稳定的一次风出口压力来维持, 通过稳定燃烧器上的压力, 改变各支管道的通风截面积来达到改变火焰形状的目的。

需要强调的是, 对火焰的调整不可操之过急, 要本着“小幅多次”的原则, 在每一次调整后都要有耐心观察, 看看窑上的变化再作进一步的调整, 这种变化可能要等几个小时。在调整火焰形状的时候, 要杜绝走极端的现象, 当火焰过粗的时候也会很长、很软;当火焰过细的时候也会很短。

15.3煤质变化对火焰形状的影响

当煤的灰分变高时, 煤粉的燃烧速度将变慢、火焰变长、燃烧带变长。应该采取的措施有: (1) 提高二次风温度或利用更多的二次风, 加强一次风和二次风与煤粉的混合程度; (2) 进一步降低煤粉的细度和水分; (3) 改变轴流风和旋流风的用风比例, 适当加大旋流风; (4) 增加一次风量, 减小煤粉在一、二次风中的浓度。

当煤的挥发分变高时, 煤粉着火将加快, 焦炭颗粒周围的氧气浓度降低, 易形成距窑头近、稳定性低、高温部分变长的火焰。应该采取的措施有: (1) 增加火焰周围的氧气浓度; (2) 增加轴流风的风量及风速; (3) 增加一次风风量。

当煤的水分增加时, 其外在水分可以通过提高出磨废气温度来降低, 而内在水需要在110℃左右才能蒸发, 煤磨对内在水分是无能为力, 只能从原煤采购上控制。内在水高的煤粉入窑后火焰将会变长, 燃烧速度变慢, 火焰温度低, 黑火头变长, 这时应该适当地加大旋流风的比例, 加强火焰对二次风的卷吸, 把燃烧器退出一些, 适当提高二次风温度, 加大二次风对火焰的助燃作用, 提高煤粉的燃烧速度, 达到提高火焰温度的目的。

15.4正常情况及不正常情况的调节

在正常情况操作中, 如果窑内烧成带温度低时, 应开大内风蝶阀开度, 关小外风蝶阀开度, 使火焰缩短, 提高窑前温度;当烧成带温度偏高时, 应开大外风蝶阀开度, 关小内风蝶阀开度, 使火焰伸长, 保持窑一定的快转率, 提高熟料的产量和质量。

如果发现窑内有厚窑皮或结圈时, 可将燃烧器全部送入窑内, 外风蝶阀全开, 内风蝶阀少开, 中心风蝶阀也要开大, 使火焰变长, 烧成带后移, 提高圈体温度;如果发现烧成带有扁块物料, 说明后圈已掉, 应将燃烧器退回窑口位置, 外风蝶阀关小开度, 内风蝶阀开大, 中心风蝶阀也要关小, 缩短火焰, 提高窑速, 控制好熟料结粒, 保护好烧成带窑皮。因为结圈的因素很多, 应根据窑型和结圈的结构, 具体情况具体分析, 不能一概而论。

16入窑分解率越高越好吗

我们现在用的预分解烧成工艺, 单从名字上就能看出, Ca CO3在入窑前的预分解是其主要特点, 所以入窑分解率是其重要指标, 它之所以产量高、质量好、能耗低, 关键就是把生料的分解拿到了窑外, 相对于其他窑型, 入窑分解率有了大幅度提高。

就现有工艺装备来讲, 生料入窑的Ca CO3分解率应该至少达到90%以上, 如果达不到这个水平, 势必就要加重窑的负担, 预分解窑的优势就会大打折扣。那么, 入窑分解率是不是越高越好呢?实践证明并非如此, 对现有的分解窑生产线, 入窑分解率不宜超过95%或96%。

我们知道, Ca CO3的分解是一个吸热工艺, 如果完成了分解, 紧随其后就有硅酸盐矿物形成, 就会转变为放热工艺。放热和吸热对工艺装备的要求可是大不一样的, 如果在分解炉内就开始放热反应, 极有可能导致分解炉的烧结堵塞。

分解率的高低主要依赖于分解炉, 依靠分解炉为生料提供的温度和停留时间。就现有的分解炉设计, 一般考虑的分解率在92%~96%之间, 停留时间是一定的, 要提高分解率就只有提高温度, 单靠提高温度而不延长停留时间, 强制提高分解率是很不经济的。

强制提高分解炉温度, 就会导致各级预热器的温度相应升高, 就会增加预热器结皮堵塞的机会;预热器温度的升高又会导致其C1出口废气温度的升高, 使废气带走的热量增加, 继而增加了煤耗。

就已有的分解窑来讲, 长径比都是一定的, 都是按照分解率在92%~96%之间设计的, 长窑内的烧成工艺不适合过高的分解率。

入窑分解率的提高, 缩短了物料入窑后的进一步分解、过渡烧成、液相烧成时间, 如果现有烧成制度不变, 就会在液相烧成带生成大晶格的C2S, 此类C2S和f Ca O很难结合也难结粒, 继而进入高温烧成带后, 生成大晶格的C3S, 此类矿物不易成球, 易生成飞砂料。

入窑分解率的提高缩短了熟料的整体烧成时间, 如果现有的窑内温度分布不变, 烧成的熟料不能及时地出窑快速冷却, “从1250℃开始到出窑冷却前, C3S会缓慢地分解为C2S和f Ca O”、“β型C2S会粉化转型为r型C2S”、“熟料中的方镁石会结晶析出”, 既影响了熟料的安定性, 又降低了熟料强度, 还会在SM、AM较高时产生飞砂;如果强制拉长火焰, 延长烧成时间, 就会降低新生Ca O的活性, 增加烧成能耗, 过长的烧成带也会增加大晶格C3S的生成, 形成难磨的飞砂料。

按照洪堡公司的试验结论, 当入窑分解率达到97%~98%时, 窑的长径比应该缩短到7~8, 而不是现在的15左右。

这也不等于说目前的预分解窑, 就没有进一步优化的可能了, 进一步“提高分解炉的温度, 提高入窑分解率, 减轻窑的热负荷”就是重要方向之一, 但这需要对现有工艺和装备作相应的改进。围绕提高入窑分解率, 如何延长炉内停留时间、如何提高分解炉温度、如何让分解炉适应温度的提高、如何让窑内烧成适应更高的入窑分解率, 而不是简单的“提高”。

研究表明, 环境温度愈高, 固相反应启动愈快, 随后反应层内部的温度会迅速升高, 形成温度升高和加速固相反应的叠加效应, 反应活化能也由147.52k J/mol下降至114.34k J/mol。

建材总院的试验表明, 不同温度下分解出的Ca O活性, 以1100~1200℃分解出的Ca O活性最高, 煅烧温度从900℃升高至1200℃时, 新生物相反应活性提高了约60%, 各种温度条件下的固相反应显著加速, 提高的幅度可达11%, 最终实现节煤的效果。

17游离氧化钙越低越好吗

目前, 大多数水泥企业对熟料f Ca O的控制, 要求合格指标为≤1.5%, 合格率要>85%。这种指标已经沿用了几十年, 基本上是照搬了传统回转窑的习惯。熟料f Ca O的指标设置与控制, 其主要目的, 一是确保安定性合格;二是稳定窑的生产运行, 生产出优质稳定的熟料。

另外, 熟料f Ca O过高还将导致水泥的需水量增加, 导致混凝土外加剂的效果变差, 致使混凝土搅拌站增加了使用外加剂的成本。所以, 有的混凝土搅拌站对水泥提出了f Ca O含量≤l%的要求。

确保安定性合格是必须的, 单从这方面讲, 熟料f Ca O是越低越保险, 但熟料f Ca O的降低是需要付出成本代价的。因此, 在确保熟料安定性合格的前提下, 熟料f Ca O的控制指标并不是越低越好。熟料f Ca O控制过低有以下不利之处:

(1) 熟料质量下降。在f Ca O低于0.5%时, 熟料往往呈过烧状态, 甚至是死烧。此时的熟料缺乏活性, 强度不但不会提高, 反而会下降。

(2) 降低烧成带窑衬寿命。因为降低f Ca O含量的重要手段之一就是提高烧成温度, 回转窑耐火砖为此承受了高热负荷, 使用寿命必将缩短。

(3) 需要更多的燃料消耗。为使少量残存的f Ca O被C2S吸收, 就要提高烧成温度, 付出更多的热量。有国外学者的研究结论为, 熟料f Ca O每降低0.1%, 熟料热耗要增加58.5k J/kg。按热值为5800kcal/kg的煤来算, 相当于增加煤耗2.4kg/t熟料。

(4) 熟料的易磨性变差。研究表明, f Ca O每降低0.1%, 水泥磨的系统电耗要增加0.5%, 这不仅因为熟料死烧难磨, 还因为f Ca O在水泥粉磨之前的消解膨胀, 能改善熟料的易磨性。

就生产优质稳定的熟料来讲, 影响因素是多方面的, 过份地压低熟料f Ca O指标, 可能会制约其他措施的采取, 反而影响了熟料强度的提高。盲目地压低熟料f Ca O指标, 甚至加以大力度的考核, 还有可能迫使生产系统、质控人员的简单应付, 采取限制KH、SM的措施, 反而影响了熟料强度的提高。

特别对Mg O、R2O、SO3等有害成分含量高的原料, 煅烧上需要提高SM, 强度上需要提高KH, 这都会导致熟料的f Ca O上升, 使这些措施无法采用。反过来讲, 在熟料安定性没问题的前提下, 适当地放宽熟料f Ca O的控制指标, 更有利于合理地确定配料方案, 获得强度较高的熟料。

应该说明的是, 适当放宽熟料f Ca O指标, 不等于放宽对熟料f Ca O的控制。生产优质稳定的熟料, 需要均衡稳定的生产, 要均衡稳定的生产, 就要抓好熟料f Ca O的稳定。

具体讲就是, 熟料f Ca O的指标可以适当放宽, 但熟料f Ca O的波动却是越小越好。我们的着力点应该放在对熟料f Ca O的大点控制、特别是对连续大点的控制和缩小熟料f Ca O的标准偏差上。

18微量元素对熟料煅烧的影响微不足道吗

熟料中的微量元素, 特别对现在采用的预分解窑生产工艺, 并非“人微言轻”, 它们就像药引子一样, 能够起到“四两拨千斤”的作用, 而且这种作用大多数是“负能量”, 绝对轻视不得!

目前, 国内对出窑熟料的生产控制, 大多数是控制f Ca O<1.5%左右、立升重1300g/l左右。各企业的生产控制指标基本相同, 但熟料的质量指标如强度、凝结时间等则相差甚远。有的28天强度高达72MPa, 有的却只有50MPa左右。而且, 立升重与f Ca O的相对关系也不一样, 大多数厂立升重达到1250g/l时, f Ca O就能达到1.5%左右, 但也有不少厂立升重要达到1400g/l时, f Ca O才能达到1.5%左右。这些都是微量元素作用的结果。

在硅酸盐熟料中, 除Ca O、Si O2、Al2O3、Fe2O3四种主要成分外, 还有原燃材料有意无意中带入的Mg O、K2O、Na2O、SO3、CI-、F-、PO 43-等微量组分, 这类组分的份量虽然不大, 但是对熟料的煅烧和质量却有着十分重要的影响。

一方面, 微量组分的存在可以降低最低共熔温度, 增加液相量, 降低液相粘度, 有利于熟料的煅烧和C3S的形成;另一方面, 含量太高时会影响熟料的煅烧工艺, 同时影响熟料的质量。微量元素对熟料的煅烧温度有着决定性影响, 当微量元素增加时, 会出现以下几种不利情况: (1) 液相提前出现、轻则窑尾结大块、结圈, 重则结蛋; (2) 粘度低导致窑皮酥、脆; (3) 液相量增多, 烧成带结大块, 煅烧温度降低, 熟料强度低。某厂烧成系统有关样品的元素分析见表1。

%

Mg O的存在, 在熟料煅烧时, 有一部分与熟料矿物结合成固溶体并溶于玻璃体中, 当熟料中含有少量的Mg O时可以降低熟料的烧成温度, 增加液相量, 降低液相粘度, 对熟料烧成有利。但硅酸盐熟料中Mg O的固溶量与溶解于玻璃体中的Mg O量总计为2%左右, 其余的Mg O呈游离状态, 若以方镁石的形式存在, 将会影响水泥安定性。

生料中的Mg O虽然能使液相最初出现温度降低10℃左右, 但并不能显著地影响熟料的形成速度。而且熟料中的Mg O加快了α-C2S→α'-C2S的转化, 导致了冷却时弱水硬性β-C2S的稳定, 降低了熟料活性。

K2O、Na2O含量少时起助熔作用, 能降低生料的最低共熔点, 增加液相量, 降低熟料的烧成温度, 对熟料性能并不造成多少危害。但含量较多时, K2O、Na2O将取代熟料矿物中的Ca O形成含碱化合物析出Ca O, 使C2S难以再吸收Ca O形成C3S, 增加了熟料中的f Ca O含量, 降低了熟料质量。

由于碱的熔点较低, 能在烧成系统中循环富集, 与SO3、Cl-等形成氯化碱 (RCl) 、硫酸碱 (R2SO4) 等化合物, 这些化合物将粘附在预热器旋风筒的锥体和筒壁上形成结皮, 严重时会造成堵塞。

还有, 当原料中有硫存在时, 碱与硫易生成钾石膏, 导致水泥快凝和水泥库结块;水泥中的碱还能和混凝土中的活性集料 (如蛋白石、玉髓等) 发生“碱-集料反应”, 产生局部膨胀, 引起构筑物变形甚至开裂。

SO3、Cl-、F-是熟料中的挥发性组分。其中, 氟化钙很早就被认为是有效的矿化剂, 它能提早液相出现的温度。氯化钙也具有良好的矿化作用, 特别是能促进B矿的形成。在Ca-Si体系中加入4%石膏, C3S形成温度可由1400~1500℃降至1350℃, 而且石膏对含碱熟料的形成有利。但在熟料的煅烧过程中, 这些挥发性的有害成分能够在系统中循环富集, 多组分共存时, 最低共熔温度可能下降到650~700℃, 在系统650~700℃区域内可能出现部分熔融物, 粘结生料颗粒造成结皮和堵塞。

P2O5对于熟料的烧成有强烈的矿化作用, 当熟料中的P2O5控制在0.1%~0.3%时, 能使Ca O和磷酸盐先生成固溶体再结晶出C3S和C2S, 促进硅酸盐矿物的形成。但随着其含量的增加, 由于P2O5会使C3S分解, 当P2O5超过0.5%时, 每增加1%的P2O5, 将减少9.9%的C3S, 增加10.9%的C2S, 导致熟料的活性降低, 同时增加了熟料的f Ca O。

19水泥窑旁路放风肯定会增加能耗吗

在一些生产企业, 由于原燃材料的原因, 或废矿废渣的综合利用, 导致其烧成系统存在较高的K2O、Na2O、SO3、Cl-等有害成分, 对烧成系统和产品质量构成了较大影响, 为了降低其危害程度, 我们首先会想到旁路放风, 但又因为其能耗成本太高而不敢涉足。

K2O、Na2O、SO3、Cl-这些有害成分是熔点低易挥发的物质, 在熟料烧成系统中, 它们随着生料一起入窑, 在达到自己的沸点温度后汽化挥发, 随废气返回预热器内;它们在预热器内与生料进行充分接触, 在达到自己的凝固点温度后就会凝结在生料颗粒的表面上, 再一次随生料进入窑内;这样往复多次的挥发回预热器、凝固入窑, 就形成了有害成分的循环过程。

随着时间的延长, 将有越来越多的有害成分加入循环过程, 使入窑生料中的有害成分越来越高、出窑熟料中的有害成分也随之增高, 直至出窑熟料中的有害成分与入窑生料中的有害成分达到平衡, 循环过程中的有害成分达到最高。

旁路放风就是在有害成分循环富集的窑尾烟室上部, 在粉尘含量最低的部位开口放风, 寻求以较小的放风量获得较大的有害成分放出, 从而减小有害成分对生产和质量的影响。

早期的旁路放风系统, 是将放出的温度高达约1100℃的废气掺入冷空气降温至450℃左右除尘排放, 每放1%的风就会使熟料烧成热耗增大17~21k J/kg熟料, 这确实是一种巨大的浪费。但对于无法选择原料的工厂来讲, 由于这种浪费比有害成分对生产和质量造成的损失要小得多, 故还是有一些工厂在不得已的情况下采用了旁路放风。

现在不同了, 已有的水泥窑烧成系统大都配套有余热发电系统, 对旁路放出来的高温废气, 不用再掺入冷空气降温, 可以给旁路放风系统配套一台余热锅炉, 利用余热锅炉吸热降温, 将余热锅炉产生的蒸汽用于余热发电, 这就避免了热能的巨大浪费。即使对于可以选择原料的工厂来讲, 也未尝不合适。

早期的旁路放风系统, 多数采用一级除尘系统, 放出的粉尘量大且“有害成分”含量低, 处置起来有一定难度。实际上, 我们完全可以采用二级除尘系统, 一级采用旋风除尘器 (和或余热锅炉) 、二级采用袋式除尘器, 对两级除尘器的集灰分别处理。

有害成分的凝固有一个温度窗口, 由于废气进入两级除尘器的时间不同、温度不同、粉尘粒径不同、除尘器的特性不同, 导致了两级除尘器的集灰在量和化学成分上大不相同, 这就给我们分别处置创造了机会。旋风除尘器 (和或余热锅炉) 的集灰量大且有害成分含量低, 可以返回生料库继续使用;袋式除尘器的集灰量小且“有害成分”含量高, 可以作为农业化肥或工业原料出售。

光华水泥厂旁路放风两级除尘器集灰的化学成分对比见表2。

%

那么, 给旁路放风系统配套余热发电以回收放风热耗的概念, 是否具有可行性呢?新疆阿克苏天山多浪水泥有限公司用实践回答了这个问题, 他们在这一方面作了大胆尝试, 并取得了较好的效果。

阿克苏天山多浪水泥有限公司, 在阿克苏、喀什各有一条实际熟料产量分别为4800t/d、2600t/d的新型干法水泥熟料生产线, 由于原料中的碱含量较高, 导致熟料中的碱含量高达0.9%~1.2%之间, 远超过相关标准, 严重影响了熟料生产和水泥销售。

为降低熟料碱含量以提高熟料质量、节约能源以进一步降低产品成本, 公司与大连易世达新能源发展股份有限公司合作, 在两条线上配置了窑尾旁路放风系统, 同时配套建设了装机容量分别为12MW、7.5MW的余热电站, 利用窑头冷却机废气、窑尾预热器废气, 同时利用旁路放风排出的废气进行余热发电。于2011年7月~2012年3月投入正常运行。

在旁路放风率为5%~30%时, 取得如下效果:

(1) 熟料产量增加率为2%~9%;

(2) 发电功率增加率为5%~40%;

(3) 熟料碱含量降低率为5%~50%;

(4) 在旁路放风率<25%时, 熟料热耗基本不增加。

应该说明的是, 旁路放风肯定是直接牺牲熟料烧成热能的, 但同时由于旁路放风提高了煤粉燃烧效率降低了能耗、提高了窑的产量又降低了能耗, 才使得能耗的增减量持平, 最终显示出能耗没有增加。

水泥生产工艺 篇9

35将三代篦冷机改一下就成四代了吗

目前, 国内在篦冷机的技术进步上做了大量工作, 也取得了可观的成果, 这一点是肯定的。但在新技术应用和推广上显得比较混乱, 有可能在用户的选择上造成误导, 个别已经造成了误导。只要是对第三代篦冷机作了一些改动的都称其为第四代, 甚至有的公司已经推出了自己的第五代、第六代产品。

换代产品:指在原有产品的基础上, 采用或部分采用新原理、新结构、新材料、新工艺, 消除了原有产品的重大缺陷, 或原有功能得到较大提高, 或具有了较大使用价值的新功能, 能更大程度的满足消费者的需要。例如, 在黑白基础上开发的彩色电视机、在显像管基础上开发的液晶电视机、在视频基础上开发的网络电视机、在模拟基础上开发的数字电视机等。

新一代篦冷机, 应该是具有了新的有较大使用价值的功能;或在功能实现上采用了新原理, 使原有产品性能得以提高;或者对机械结构作了实质性改进, 使产品在使用维护上更加简便;或者对机械结构作了实质性改进, 为性能的较大提高奠定了基础。

对篦式冷却机来讲, 供风方式由室供风改为以梁供风为主, 供风篦板由运动式改为固定式, 这些都是实质性改进, 可称其为第三代、第四代产品。而在此基础上的一些完善提高, 都不应该称其为换代产品, 最多也只是这一代产品的一个改进型。我个人认为, 对现有的篦冷机产品而言, 判断其是否为第四代篦冷机, 应该以是否采用固定篦床作为主要指标。

众所周知, 设备产生故障和磨损的原因, 主要是它有运动, 一旦让它静止下来, 故障和磨损都会大幅度降低, 篦式冷却机的故障和磨损主要在篦床及其动力系统上, 所以说把篦床固定下来是非常必要的;篦式冷却机的效率不高主要是用风不当, 而用风不当的主要原因是分室不合理, 制约合理分室的一个主要原因是各室间不好密封, 一旦把篦床固定下来, 这些问题都迎刃而解了。所以说, 把篦床固定下来是篦式冷却机的一次实质性改进, 是一代新的产品。

下面, 简单介绍一下几种新型篦冷机。

(1) 步进式篦冷机, 这是目前三大水泥院主推的所谓第四代技术装备, 本人认为, 尽管其在性能上比现有第三代篦冷机有所提高, 但还是解决不了由于篦床运动给使用者带来的一系列麻烦, 不能称其为第四代篦冷机。比如:料床厚度不能分段控制、列间密封磨损过快、步进系统结构复杂、润滑点达到上千个、安装精度要求过高、动力系统负荷过大等。

(2) 固定篦床交叉棒篦冷机。起源于史密斯公司, 其最大贡献是将篦床固定了下来, 从而为采取降低运行故障、提高热效率等措施打下了基础。

物料输送功能由篦床推动改为篦上的交叉棒推动。从而为供风系统的单元细分、为机械结构的模块化制造创造了条件, 特别是动力系统的负荷大幅度降低、结构大大简化, 为安全可靠的运行提供了保障。

史密斯的固定篦床式篦冷机, 虽然将物料输送功能交给了交叉棒, 不再由篦板承担, 但交叉棒的动力依然由篦下供给, 靠穿过篦列间的推力板往复运动传递。这就带来了推力板磨损和篦列间密封问题, 依然为这种新型的篦冷机留下了一点缺憾。

(3) 固定篦床摆扫式篦冷机。这是成都水泥院在近几年开发的固定篦床式篦冷机, 除具有史密斯的主体结构特点外, 熟料输送采用了独特的摆扫式输送装置。

成都水泥院的摆扫式固定篦床篦冷机, 在熟料推进的同时, 能产生强制搅动均化和翻滚前进两种运动叠加, 使料层分布更加均匀;同时, 熟料颗粒的均布主动平衡了料层阻力, 使冷却空气分布更趋均衡, 换热效率及换热速度明显提高。

特别是输送动力由史密斯型的推力板改为由摆扫轴传递, 尽管仍然需要穿过篦床, 但一个旋摆的轴与往复移动的板相比, 密封和磨损问题就简单多了。

目前该篦冷机已在云南壮山、重庆台泥、洛阳万基等多条2500t/d和5000t/d生产线上成功使用, 并取得了良好的运行效果和冷却效率, 使水泥行业的熟料冷却又前进了一步。

36 300℃真的能烧成水泥熟料吗

由前面的讨论可知, 生产水泥真是麻烦, 投资又大、能耗又高、还污染环境。有没有搞错, 我们为什么要生产水泥呢、为什么要烧制熟料呢、为什么要用1450℃的高温烧制熟料呢?2009年12月16日, 在“中国水泥网”上, 出现了一篇来源于“新华网”的短文, 《德国开发出“绿色”水泥生产工艺》:

德国卡尔斯鲁厄技术研究所14日宣布, 他们开发出一种“绿色”水泥生产工艺。这种基于水合硅酸钙技术的水泥生产工艺, 可以比传统水泥生产工艺少排出一半的二氧化碳, 所需的原料用量将大大减少, 且生产过程所需的温度低于300℃, 而传统水泥生产通常需要约1450℃的高温环境, 大幅度降低了能耗。

对此报道, 多数水泥人的看法是“既希望又怀疑”, 这不又是愚人节的新闻吧?300℃真的能烧成水泥熟料吗?其实“这一次是真的”, 我们今天就来谈谈这个问题:

不要一提到温度就是烧成, 仔细看看这篇报道, 里边并没有说用300℃烧成水泥熟料, 只是说“生产过程所需的温度低于300℃, 而传统水泥生产通常需要约1450℃”, 将300℃与1450℃联系起来, 势必给搞水泥的技术人员造成联想错觉, 这也是可以理解的。是媒体报道不严肃吗?不是, 只是忽略了大部分水泥人的“思维惯性”。

报道用了“生产”一词而没有用“烧成”二字, 应该说用词还是严谨的, 搞技术的就应该咬文嚼字抠字眼, 特别对一项新技术, 媒体要严肃、读者要认真。为了说清楚这一比较“玄乎”的技术, 有必要先通过一个比较直观的案例, 扭一下我们的“思维惯性”。

最近, 媒体上又在炒作“水变油”, 而且是“美国海军的水变油”。与其说是一项备受争议的技术, 不如说是一种并不科学的说法而已, 多数情况下, “水变油”只是坊间俚语的一种称谓, 或曰媒体人不科学的用词。

先说中国的“水变油”:王洪成原本是一名哈尔滨的司机, 他声称在水中加入极少量的“母液”, 就能生产出所谓“水基燃料”, 曾被一些不怎么专业的媒体炒作, 成了“中国的第五大发明”。1983年11月7日, 王洪成宣告水变油研究成功;1985年冬天, 王洪成从大庆到北京、河北、浙江、上海等地表演;1987年, 有报道称国家计委给王洪成拨款60万元人民币, 在河北省定州胜利客车厂生产燃料;1992年11月22日, “洪成新能源澎化剂有限公司”在哈尔滨成立;1993年1月28日, 《经济日报》发表《水真能变成油吗?》的文章, 称此是继传统四大发明以来的“中国第五大发明”;1995年7~9月, 哈尔滨工业大学和黑龙江大学联合对“水变油”进行了测试鉴定。1998年, 王洪成因为“水变油”等被判处10年有期徒刑, 中国的“水变油”有了定论;2003年10月31日, 王洪成提前2年出狱。

印象中在1993年, 《中国环境报》曾在某天的头版、三版、四版上刊登了大块头的文章, 大吹特吹中国的“第五大发明”。我详细看了这篇文章, 从理论研究、科学试验、车船试验, 到什么师长、司令、国务院, 说的云山雾罩、神乎其神。但当我看到第四版时, 忽然清醒了过来, 王洪成竟然发明了“永动机”:王洪成在研究“水变油”的过程中, 为了解决照明问题, 用木头制作了一个装置安装在一个微型发动机上, 用手一捻就转了起来, 灯泡亮了起来, 而且一直在转一直在亮, 不用再给它输入动力了。

再说美国的“水变油”:近日有媒体报道, “美国海军研究实验室科研人员宣称, 他们已成功进行了利用海水来制造燃油的试验, 此举将令军舰能源供应发生革命性的变化”。中国不少媒体纷纷跟风炒作, 声称“军舰或告别燃油”, “美军解决舰艇燃料难题”, 使平息多年的“水变油”又鼓噪了起来。

实际上, 不论中国的还是美国的“水变油”, 都是有关媒体的偷换概念、或者说缺乏起码的物理常识, 至少是用词不当。把一些原理并不复杂的技术, 给片面的炒成了神话, 而回避了它的技术实质和应用条件。

在技术和原理上, 水是氢氧化合物, 油主要是碳氢化合物, 如果不存在核反应, 在常态下水变油是不可能的;但通过物理、化学、生物、核反应等能量转换, 以水为载体储存一定的能量, 是完全能够实现的, 也是有其使用价值的。比如美国的“水变油”, 首先是不是“水变油”, 这里的用词就有问题, 并不是单纯的用水就能生产出油来, 而是外加了核能及二氧化碳, 这怎么能说是“水变油”呢?大度点儿说, 也是我们的媒体缺乏科学知识, 未能准确的翻译和报道。

能量是守恒的, 不能无中生有, 而且转换效率不可能百分之百, 转换一次就要有所损失, 关键是这种转换有没有剩余价值, 有没有实际意义。但话又说了回来, 尽管能量是守恒的, 但能是依附在质这个载体上的, 负载的能量并不总是与质量成正比, 有时较大的质量将给运输和使用带来成本和困难。尽管能量的转换效率不可能百分之百, 越转换越少, 但不同的载体、不同的物理状态、不同的加载时间, 有可能减少载体的质量和或运输距离, 能降低运输和使用成本, 这就是美国要搞“水变油”的原理, 但这个用词实在是不妥。

再回到我们的水泥生产上:按照传统的逻辑, 要搞构筑物就需要混凝土, 搞混凝土就要有水泥, 搞水泥就离不了熟料。但进一步细化就会发现, 水泥变成混凝土之间还有一个过程产品, 原料—→熟料—→水泥—→水化产物—→混凝土—→构筑物。在水化产物中, 起主要作用的是硅酸钙水化物, 我们能不能直接生产硅酸钙水化物呢?

所谓“绿色”水泥工艺正是绕开了高温烧制水泥熟料, 转而直接生产硅酸钙水化物, 然后进行干燥, 再粉磨制成含有一定水的“水泥”。这些水与常态的水不同, 以化学方式结合在具有水硬性的水化硅酸钙里面, 是化学结合水, 相当于煤炭专业的“内水”。该水泥被命名为“才利特门特水泥 (Celitement) ”。

才利特门特水泥的生产原理是卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的发明。才利特门特股份公司由Schwenk集团、卡尔斯鲁厄理工学院共同创建, 力图将才利特门特水泥推向市场。据不完整的信息, 2011年10月, 该工艺的实验厂开工建设;2013年2月至4月, 该工艺的粉磨车间又进行了扩建, 提升了产量;该工艺已经在德国获得多项国家大奖。该工艺的基本原理如图4、图5。

由以上两图可见, 新工艺生产1个CSH, 需要1个Ca CO3, 排放1个CO2, 而现有工艺生产1个CSH, 需要3个Ca CO3, 排放3个CO2。不同的是, 现有工艺多生产了2个Ca (OH) 2。那么, 这个多出的Ca (OH) 2对混凝土有什么作用呢?

水化开始时, Ca (OH) 2是一种高碱性物质, p H值在12.5以上, 混凝土中钢筋与该溶液接触, 表面会形成氧化亚铁面膜, 阻止氧与钢筋的接触, 对钢筋起到保护作用;然后, Ca (OH) 2吸收空气中的CO2发生化学反应, 变成Ca CO3, 即混凝土的碳化作用。碳化作用对混凝土的影响是非常复杂多变的, 对混凝土来讲, 成事不足败事有余, 没有也罢。

早期, Ca (OH) 2可使混凝土产生膨胀, 减少水泥石的孔隙, 提高混凝土的强度;后期, Ca (OH) 2又使混凝土产生收缩, 增大水泥石的孔隙率, 从而降低混凝土的强度, 容易使有害介质侵人, 降低了混凝土的抗腐蚀和抗冻性能, 也降低了对钢筋的保护能力。

传统的水泥是没有水 (内水) 的, 加水 (外水) 后开始水化反应和硬化;才利特门特水泥本身已含有一定的化学结合水, 再加入水、砂子、骨料, 便像普通波特兰水泥一样制成了混凝土。

才利特门特水泥的基本生产方法是, 利用石灰和砂子作为基本原料, 石灰系数控制在0.5~2.0的范围就足够了, 而现有的硅酸盐水泥熟料的石灰系数一般波动在1.8~2.4之间。由于大多数的CO2排放来自石灰石, 因此本水泥和普通硅酸盐水泥比较, 可以减少高达50%的CO2排放;才利特门特水泥可以在低于300℃下生产, 与需要高温烧制的硅酸盐水泥熟料比较, 低温工艺和减少石灰石用量的双重因素, 对节能减排具有显著的经济和环境效益。

才利特门特水泥和硅酸盐水泥类似, 并且显示出极好的性能。相组成非常均匀, 性能调节直接简单, 也就是说其强度是时间的函数。才利特门特水泥具有如下优点: (1) 钙硅摩尔比小于2, 减少了对碳酸钙的需求; (2) 低温工艺合成, 简化了工艺和装备; (3) 减少来自原料和燃料的二氧化碳排放; (4) 可以与普通硅酸盐水泥混合使用, 与传统的水泥类胶凝材料兼容; (5) 成分均匀, 容易控制硬化过程及产品质量; (6) 混凝土具有高度连接的硅酸盐构筑单元和低孔隙率, 构筑物具有良好的耐久性和抗侵蚀能力。

才利特门特水泥的基本生产流程如下:

(1) 基本原料:初始原料类似于现有硅酸盐水泥的生产, 钙的成分来源于石灰石, 硅的成分来源于不同的硅质原料, 钙硅的摩尔比在0.5~2之间;

(2) 水热合成:蒸压釜内, 在150~300℃的各自饱和蒸汽压下, 原料和水转换成硅酸钙水化物, 然后再进行干燥, 形成需要进一步加工的水热产品;

(3) 活化调节:将水热产品与其他硅酸盐组分进行混合, 使用添加剂、混合材以调控产品的性能, 通过粉磨激发各个矿物相的活性。

这样, 具有水硬性的水合硅酸钙——才利特门特水泥, 就生产出来了。

37熟料成本越低水泥成本就会越低吗

我们的管理越来越细, 考核越来越严, 将控制成本逐步细化为对各项指标的控制与考核, 各公司的具体情况又不一样, 这就有一个民主与集中、细化与统筹的平衡问题, 需要我们具体研究、区别对待。

比如, 熟料的成本与质量密切相关, 有意无意的让质量给成本让步, 是最有效的降成本措施。生料细度放粗一点、煤粉细度放粗一点, 都能有效的降低粉磨电耗;KH降低一点、SM降低一点, 都能有效的降低煤耗 (在南方某厂的试验表明, 熟料KH±0.01, 标准煤耗将增减0.85kg/t) ;原料的有害成分放宽一点、原煤的水分放宽一点, 都能有效的降低采购成本。提质量是有成本的, 让质量是有代价的。以上一些措施的采用, 都会对质量构成不良影响, 到底哪一个合算, 必须以效益最大化为原则, 做详细的分析平衡工作。

需要强调的是, 平衡点的选取很重要, 我们多数习惯以熟料效益为平衡点, 实际上, 熟料效益的最大化并不代表水泥效益的最大化。熟料质量高一点, 熟料成本就会高一点, 但水泥中的熟料掺加量就会低一点、运费就会省一点、水泥粉磨电耗就会降一点、销售价格就可能高一点, 水泥效益的提高就可能超过熟料成本的提高, 最终实现集团效益的最大化。

原料既可以单独用燃料烧成水泥, 也可以单独用电力磨成水泥, 但其都不是经济的手段, 最经济的方法是烧和磨的有机结合, 但在各公司各占多少比例是不一样的, 与其原燃材料、生产工艺、市场分布都有着直接的关系, 这些都要靠你们在生产经营中具体的平衡把握。

由此延伸, 还需要明确一个问题, 煤耗低并不代表标准煤耗低, 这要看所用煤的好坏;标准煤耗低也不能说明你技术指标就好, 这要看你生产的熟料质量怎么样、强度有多高。如何判断你的技术指标好坏、如何评价你的管理水平高低, 有一个更科学的技术指标, 这就是“可比标准煤耗”, 可比标准煤耗低才是效益最大化的标志。

38好的原料石灰石就是好的混合材石灰石吗

原料石灰石和混合材石灰石都是生产水泥的组分之一, 都对水泥构成重大影响, 但由于其作用和机理是不一样的, 所以对其的要求也是不一样的。

作为水泥混合材使用的石灰石, 由于石灰石中的Mg O没有经过煅烧, 没有f Mg O的存在, 不会导致水泥石的体积膨胀。因此, 作为水泥混合材使用的石灰石, 大可不必考虑Mg O的高低, 没有太大影响。

作为水泥混合材使用的石灰石, 要尽量控制其碱含量。R2O的存在虽然不存在对煅烧的影响, 但作为水泥组分仍有诸多危害: (1) 能缩短水泥的凝结时间, 增大水泥的需水量, 影响对外加剂的适应性; (2) 导致混凝土的碱集料反应, 在混凝土内部产生膨胀应力, 引起混凝土开裂, 进一步导致混凝土碳化、钢筋锈蚀加快, 严重影响混凝土的强度和寿命; (3) 加重混凝土内部的钙质流失, 导致混凝土结构疏松和表面返碱, 造成清水混凝土构筑物的外表泛白, 造成混凝土构筑物表面涂料或装饰物的脱落。

作为水泥混合材使用的石灰石, 还要尽量控制其铝含量。一般要求混合材石灰石的Al2O3含量≤1.5%, 最好能≤1.0%, 这是因为Al2O3高的石灰石一般含有较多的粘土。

粘土是颗粒非常小 (<2µm) 的硅酸铝盐矿物, 矿物颗粒常在胶体尺寸范围内, 比表面积大且带有负电, 有很好的物理吸附性。在水泥水化时不但起不到集料的填充作用, 而且吸附包裹在水泥颗粒表面, 影响到水泥矿物的正常水化, 导致水泥的凝结时间延长和强度下降。

39磨内通风的作用就是降低出磨温度吗

出磨废气温度的高低, 不仅影响到磨尾轴瓦的温度, 影响到设备的安全运行;而且影响到出磨水泥的温度, 继而有可能影响到出厂水泥的温度, 影响到产品销售, 这是大用户在夏季特别关注的一个指标。

特别对于开路粉磨的工艺系统, 是生产者必须关注的一个重要参数。那么, 怎样才能降低出磨温度呢?特别在磨尾轴瓦温度高时, 有效的降低出磨温度显得更加迫切, 但往往因为措施不当效果不佳, 甚至事与愿违。

这里有一个实际案例:有一台高细开路磨, 当磨尾瓦温高后→发现出磨废气温度也高→为降低出磨温度加大了磨内通风→结果导致出磨细度跑粗→为解决跑粗问题只好降低了磨头喂料量→结果发现出磨温度不但没有降低, 反而有所提高。为什么会这样呢?

磨内通风直接影响到磨内流速, 对出磨细度的影响是非常大的;对于开路磨来讲, 出磨细度就是产品细度, 没有后续的调整措施, 必须给予保证。盲目的加大磨内通风打破了原有的工艺平衡, 导致了出磨跑粗, 这时操作者没有去寻求新的平衡、或者恢复原有的平衡, 而是简单的采取了降低产量的办法, 进一步破坏了工艺平衡, 入磨物料减少了, 但研磨体的做功并没有减少, 无用功的加大, 导致磨内产生的热量加大, 所以出磨温度不可能降低。

实际上, 出磨温度高往往是工艺操作存在问题, 粉磨效率低, 研磨体的无用功做的多, 发热量大所致。正确的做法应该是, 通过分析粉磨系统中的各种因素, 找出影响粉磨效率的主要问题并采取相应的措施, 粉磨效率提上去了, 磨内的发热量回归正常, 出磨温度也就下来了。

由以上分析可见, 磨内的通风不仅影响到出磨温度, 还影响到磨内流速, 还能及时将微粉带出减少过粉磨现象。还有, 还影响到整个粉磨系统的烘干能力, 以及对物料水分的适应性, 这一点儿对北方粉磨系统的冬季运行尤为明显。

地处东北的某公司, 在11月份生产中, 随着环境气温的下降, 出现了磨内糊球、糊篦缝, 选粉机糊导风叶片, 袋除尘器开始结露的现象, 影响了系统的正常运行。首先检查了系统的保温和密闭堵漏, 但没有发现什么大的问题;入磨物料水分偏大, 但仍在允许的范围以内。

应该说, 进一步降低入磨水分是最简单有效的措施, 但由于受到周围原料的限制, 又不可能降的太多。该公司同时采取了降低入磨水分、减小系统温差的综合措施, 取得了较好的效果, 见图6。

(1) 通过掺加矿渣微粉, 减小了配料中的水渣用量, 在一定程度上减小了入磨水分。但不可能用微粉取代水渣, 否则生产成本增加较多;

(2) 适当加大磨内通风, 一是降低了出磨物料的湿含量, 二是降低了出磨物料的温度, 减小了与环境的温差;

(3) 加大了V选循环风进选粉机的阀门 (6) 的开度, 由开度60%开到100%, 并将V选循环风阀门 (7) 彻底关死。减小了选粉机一次风从冷风阀 (1) 补充环境冷风的比例, 降低了循环风在V选循环中湿含量的富集;

(4) 进行了如图中红线所示的管道改造, 并增加了 (4) 、 (5) 两个调节阀门, 引部分袋除尘器排放风至选粉机, 作为选粉机的二次风使用。并将原选粉机的二次风阀 (2) 关死, 也减少了选粉机的环境冷风掺入。

40粉磨系统的选粉效率越高越好吗

一些设备厂家反复吹嘘自己的选粉机效率有多么多么高, 潜意识中给人灌输了一种思想, 似乎粉磨系统的选粉效率是越高越好。

其实这并不确切, 选粉机的工作原理, 是按物料的粒径切割分选的, 选粉效率的高低, 必将影响到其产品的颗粒级配。 (1) 对不同的粉磨系统, 选粉效率高的, 其产品的颗粒级配分布就窄, 对生料而言是一件好事, 而对于水泥来讲就未必是好事; (2) 对同一个粉磨系统, 把选粉效率调整得过高, 不但提高不了粉磨效率, 甚至还会降低粉磨效率。

对于生料而言, 影响其易烧性的主要是生料中的粗颗粒, 而与它含有多少微分关系不大, 过多的微分将导致生料磨产量的降低、粉磨电耗的增加。要想减少生料中的粗颗粒, 同时又不增加过多的微粉, 生料的颗粒级配是越窄越好, 也就是说, 选粉机的效率是越高越好。

而对于水泥就不同了, 过窄的颗粒级配有利于控制水泥中的粗颗粒, 但同时减少了水泥中的微粉含量, 能提高粉磨效率、降低粉磨电耗, 但将会导致水泥中的微粉过少、需水量增加, 影响到水泥的和易性、导致水泥用户的成本增加、影响到水泥销售。这一点, 我们在开路磨改闭路磨、普通选粉机改高效选粉机的过程中, 是有切身体会的。

我们再来看看选粉效率和循环负荷的关系及其相互影响:

选粉效率η= (100-c) (b-a) / (100-a) (b-c)

循环负荷K= (a-c) / (b-a)

选粉效率η与循环负荷K的关系为:η= (100-c) / (1+K) (100-a)

其中:a、b、c分别表示选粉机的喂料筛余、回料筛余、成品筛余。

对于一个正常生产的粉磨系统, 我们会努力稳定成品细度以稳定成品质量, 努力稳定出磨细度以稳定生产工况, 也就是努力做到a、c基本不变, 在a、c不变的情况下, 由上述关系式可以进一步推出:Kη=一个常数。生产实践告诉我们, 这个常数与磨机的粉磨能力有关, 对于不同的粉磨系统、不同的物料特性、不同的产品要求, 这个常数也是不同的。

也就是说, 随着选粉效率的提高循环负荷肯定是下降的, 只有当选粉效率的提高大于循环负荷的下降时, 系统产量才能提高;而当选粉效率的提高小于循环负荷的下降时, 系统产量反而会降低。因此, 在调整一个粉磨系统的运行状况时, 必须同时考虑选粉效率和循环负荷两个指标, 才能获得比较满意的结果。

就闭路粉磨系统来讲, 产品是磨成的而不是选成的, 选粉机只是减少过粉磨而已, 磨始终是选的基础, 选只是磨的辅助。过低的选粉效率和过高的循环负荷, 会延长对物料的粉磨时间, 加大过粉磨现象, 粉磨效率势必下降;过高的选粉效率和过低的循环负荷, 会缩短对物料的粉磨时间, 对物料粉磨不足, 未能将物料磨细就提前出磨, 又怎么能提高粉磨效率呢?两者都是弱化了闭路功能, 不但提高不了粉磨效率, 甚至还会降低。

41闭路磨就一定要采用比表面积控制水泥细度吗

在水泥粉磨系统中, 闭路磨是由开路磨演化而来的, 中国的粉磨工艺发展也是如此, 早期以开路磨居多, 现在以闭路磨居多。

开路磨的水泥微粉较多, 水泥的比表面积一般问题不大, 但对出磨后的粗颗粒没有补救措施, 要把好产品的细度关, 就要控制好筛余。所以, 早期的水泥厂以控制筛余为主;闭路磨的选粉机就是按粒径分选的, 水泥的筛余问题不大, 但产品中的微粉较少, 要把好产品的细度关, 就要控制好比表面积。所以, 现在的水泥厂以控制比表面积为主。

这是从控制质量的薄弱环节考虑的。既有一定的道理, 又是一种巧合, 这些道理是对的但并不全面, 不能一概认为控制筛余就是落后的, 控制比表面积就是先进的。目前, 对于水泥细度的控制, 仍然有筛余和比表面积两种方式, 到底采用哪一种更好呢?

这要综合考虑, 甚至两种方式同时采用、互补不足。除了上述从质量上“控制薄弱环节”的理念以外, 不要忘记水泥的核心组分是熟料, 好的水泥必须有好的熟料, 从生产效益的角度出发, 要努力把熟料的作用发挥到极致, 对细度的控制也不能偏离熟料这个核心, 才能生产出质量好、效益也好的水泥。

筛余体现的主要是难磨物料的细度, 比表面积体现的主要是易磨物料的细度。采用哪种方式控制水泥细度更好, 取决于哪种方式更有利于发挥熟料的核心作用, 这对于不同的粉磨系统, 结果也是不一样的。

具体来讲, 如果其他组分的易磨性比熟料好, 采用筛余控制更好一些, 以确保把熟料磨到足够的细度;如果其他组分的易磨性比熟料差, 采用比表面积控制更好一些, 也是为了把熟料磨到足够的细度。

42粉磨系统的主机还是球磨机吗

就现有的联合粉磨系统来讲, 辊压机与球磨机的装机容量比, 已经从初期的不到0.7逐步提高到0.9、1.0、1.3、1.8、2.0以上, 呈现出越来越大的趋势, 实际结果是系统粉磨效率越来越高, 电耗越来越低。

辊压机在粉磨系统的作用越来越大, 应该说, 辊压机在粉磨系统中的地位, 已经从辅机上升为主机。现在已有大辊压机配单仓磨的系统在运行, 辊压机半终粉磨系统在试运行, 两台辊压机配一台球磨机的联合粉磨系统在运行, 甚至辊压机终粉磨系统也在开发。那么, 我们管理的重点也应该逐渐向辊压机倾斜了, 这才是提高系统粉磨效率的关键。

比如, 合肥院最近推出已生产的2×Φ1 8 0×1 6 0辊压机+1×Φ4.6×14.5m球磨机联合粉磨系统, 辊压机与球磨机的装机容量比为1.28, 生产P.O 42.5水泥时, 能力达到了356t/h, 系统电耗只有28.43k Wh/t;生产P.C 32.5水泥时, 能力达到了383t/h, 系统电耗只有25.75k Wh/t。

比如, 广东罗浮山水泥集团惠阳双新水泥公司, 采用1×Φ180×160辊压机+1×Φ3.2×13.0m球磨机联合粉磨系统, 辊压机的装机功率为2×1600k W, 球磨机的装机功率为1×1600k W, 辊压机与球磨机的装机容量比为2.0, 在生产P.O42.5水泥、细度R0.080<2%、比表面积达到370~390m2/kg时, 能力达到了152t/h, 系统电耗只有29.0k Wh/t。

天津院的辊压机配置也呈逐步加大的趋势, 见图7所示:

就现有联合粉磨系统来讲, 辊压机与球磨机的责任不应该再职责不清了, 应该由各自承担起来, 这个分界点就是入磨物料粒度, 辊压机系统要把入磨物料粒度控制在80µm筛余20%左右, 最大不应该超过23%, 这应该作为我们日常管理中的一个过程指标。过粗了说明辊压机系统没有完成自己的任务, 就应该查找原因、采取措施。

应该提醒的是, 物料的比表面积是其密度的函数, 而入磨物料的密度与其水泥有较大差别, 也不像水泥比较稳定, 有些厂直接套用水泥的密度来做入磨物料的比表面积是没有价值的, 更没有可比性。所以, 对于入磨物料的细度控制, 还是用筛余控制比较好, 也简单的多。

对于球磨机的管理, 我们已经积累了很多经验, 对研磨体的级配、磨机的筛余曲线、产品的颗粒级配等, 都在进行着认真的管理, 特别对闭路系统, 还对系统的选粉效率、循环负荷进行着管理。那么, 在辊压机成为粉磨系统主机的今天, 是否也应该对辊压机系统进行选粉效率、循环负荷、产品颗粒级配的管理呢?事实上, 我们目前在这方面做的很不够。

大家都承认辊压机对于水泥粉磨系统确实重要, 但在实际行动上却很不理想。不是吗, 目前各公司在辊压机系统上存在的问题, 大部分在《使用说明书》里都能找到答案, 只能说你没有认真阅读《使用说明书》, 有的人干脆就没有看过, 这能说你对辊压机的重视吗?

鉴于在球磨机之前增加辊压机系统之后, 球磨机内研磨体的级配已经做了很大的调整, 研磨能力大幅度增强、粉碎能力大幅度减小, 对粗颗粒的适应性已大大消弱。对入磨物料中的粗颗粒, 特别是开路辊压机系统中, 边缘漏料导致的块状料特别敏感, 别以为量小就影响不大, 它就像血液中的癌细胞, 个数不多但危害极大。

43辊压机的压力越高其效率就会越高吗

就现有联合粉磨系统来讲, 提高效率的重点在辊压机, 体现辊压机效率的主要指标是辊压机的运行电流, 一般要求辊压机的运行电流要达到其额定电流的60%~70%。提高辊压机运行电流的重点是其喂料系统, 喂料系统的关键部位是其侧挡板和斜插板。遗憾的是, 目前大家普遍对这“两个板”重视不够。

有些厂, 一说要发挥辊压机的作用、要提高辊压机的运行电流, 就想到去提高辊压, 似乎压力越高效率就会越高。结果事与愿违, 辊压已经加到了极限, 但辊压机的运行电流不但没有提高, 甚至还有所降低。这又是什么原因呢?

我们知道, 物理学中有一条不能违反的基本定律, “作用力与反作用力, 大小相等、方向相反”, 没有大小相等的反作用力, 作用力就无法形成。辊压机是通过压碎物料而做功的, 要提高辊压就必须有耐受这个压力的物料, 如果物料不能耐受这个压力, 其结果只能是辊缝变窄、通过量减小、运行电流降低。

有的厂, 在加大辊压后, 为了保持原有的辊缝宽度、保持通过量不至于减少, 便加厚了垫块儿、调宽了原始辊缝, 其结果是辊压加上去了、通过量也没有减少、但辊压机的运行电流却还是上不去。那么, 加大的这部分作用力为什么没有做功呢?实际上, 作用力与反作用力还是相等的, 只是作用力由两部分反作用力承担了, 一部分作用在物料上做功, 而另一部分则作用在辊缝的垫块儿上给浪费掉了, 所以运行电流不会增加。

辊压机是靠喂料仓的下压力强制喂料的, 这个下压力将分解为物料的耐受力和通过量。在下压力一定的情况下, 物料所受的辊压越大, 其通过量就会越小;在一定辊压的情况下, 物料的下压力越大, 其通过量就会越大;在一定通过量的情况下, 对物料的辊压越大, 就必须有与之相适应的下压力。

所以, 喂料仓的下压力是辊压机提高辊压、提高运行电流的前提基础;所以, 我们必须珍惜这个下压力、努力减少这个下压力的损失。侧挡板与辊端的间隙过大, 必将导致漏料泄压, 物料进入辊压机挤压区的强制性就会大打折扣, 导致辊压机的效率难以提高。

目前, 多数辊压机的侧挡板布置于挤压辊的两端, 侧挡板与辊端的间隙是越小越好。事实上, 由于辊压机的动辊在运行中难以避免轴向窜动和径向摆动, 这个间隙一般控制在10mm左右就不错了;为了防止侧挡板对挤压辊的摩擦伤害, 侧挡板的硬度一般不是太高, 加上熟料的磨蚀性较大、又是在压力下通过, 所以, 侧挡板的磨损是较快的, 如果不能及时的调整和维修, 很难维持这个10mm的间隙。

事实上, 这个间隙在安装时还能保证, 但在运行中很难维持, 有不少厂经常在20mm左右运行, 个别厂甚至达到50mm左右。漏料在所难免、泄压在所难免、运行电流难以提高;还有, 辊压机的边料效应加大, 对闭路的辊压机系统是增加了循环量, 而对开路的辊压机系统则是增加了入磨物料中的大颗粒。

目前, 已有将侧挡板移至辊上的改造案例, 在控制辊端漏料上取得了较好的效果, 从表面上看, 是缩短了辊子的过料长度, 但实际上辊子的有效挤压长度并没有缩短, 甚至还有所延长, 辊压机的最大压力也有所提高, 总体使辊压机的效率得以提高。

顺便提醒一下, 在下料溜子上还有一个对开的棒闸, 有的公司经常不是全部打开, 说是为了调节辊压机的入料横坐标。实际上, 棒闸的打开方式对入料横坐标影响很小, 而对下料溜子的阻力倒是有较大影响, 阻力的增大必将减小宝贵的喂料仓下压力。所以, 在正常运行中, 棒闸还是全部打开为好。

44辊压机的入料溜子在两辊的中间有错吗

辊压机喂料溜子在两辊之间的布局, 直接影响到辊压机的入料横坐标, 入料横坐标影响到辊压机的电能效率, 也是辊压机振动的原因之一, 由于最佳横坐标受影响的因素较多, 每条线上的辊压机的最佳横坐标都不一样, 而且还在随时变化着, 目前还难以找到规律, 只有大家自己辛苦点, 在实践中不断的摸索调整。

如果物料中细粉较少, 入料横坐标 (喂料溜子) 要偏向于定辊, 让工作条件好的定辊来承担物料的下压力, 以减小工作条件差的动辊的移动阻力和负荷波动, 稳定辊压机运行。如果物料中细粉较多, 比如循环负荷大的辊压机闭路系统, 入料横坐标 (喂料溜子) 就要偏向于两辊的中间, 以便利用动辊的移动促进细料的排气, 减少辊压机的气振现象, 稳定辊压机的运行。

实际上, 辊压机的喂料溜子上还有一对对称于两侧的斜插板, 其作用除调节喂料量以外, 还有一定的调整入料横坐标的功能, 只是调整幅度有限。那么, 能否强化一下斜插板的调节功能呢?

在入料横坐标众说纷纭、莫衷一是的情况下, 目前, 已有了一种折中的解决方案, 成都宇博公司开发了一种新型双向调节进料装置, 可根据实际情况随时调整入料横坐标。天瑞商丘公司就采用这种设施对其2#水泥磨进行了改造, 改造后的运行显示:辊压机的压力稳定了、运行电流提高了, 水泥磨的台时产量提高了10~15t/h。

辊压机的效率, 还与其入料钳角有关, 辊子上的堆焊花纹有利于将物料强制咬入挤压区, 这一点应该引起足够的重视, 当花纹磨损到剩余1/3时就应该及时堆焊了。而我们往往由于“生产不允许”, 花纹已经磨光了还顾不上堆焊, 导致辊压机效率的大幅度下降。

还有一点需要强调的是, 由于在线堆焊具有较短的维修时间、较低的维修费用和诸多的方便, 所以, 目前大家采用在线堆焊的居多。但是必须指出, 由于堆焊条件和焊接环境的巨大差异, 在线堆焊和离线堆焊在质量上是无法相比的。

另外, 由于在线堆焊的质量较低, 堆焊频次势必要增加, 这将加速辊子基层的剥落现象, 加速辊子的失效报废。

图10~图15是辊压机喂料装置的几张图片, 供大家参考:

45强度高的水泥市场竞争力就一定强吗

用户是上帝, 只有用户满意的产品才是好产品。水泥也不例外, 有利于生产混凝土的水泥才是好水泥, 才有竞争力。

生产混凝土对水泥的要求是多方面的, 首先要满足国家标准要求的各项技术指标, 除了水泥强度以外, 混凝土企业更关注水泥的需水量。如果任其需水量增高, 就难以保证混凝土的标号;如果使用减水剂保证混凝土标号, 就要增加混凝土的生产成本, 牺牲混凝土企业的利益。

所用水泥的需水量, 关系到混凝土企业的利益, 势必影响到水泥企业的产品竞争力。多数水泥企业已经注意到了这个问题, 一般将水泥的需水量控制在了24%~26%之间;也有一些企业给予了高度关注, 已经把降低水泥需水量, 作为了提高产品竞争力的措施。

比如, 台湾亚东水泥, 在中国大陆, 水泥需水量的控制指标为22.5%;如广东的塔牌水泥, 水泥需水量的控制指标为23.0%。他们的水泥产品因此受到了混凝土企业的青睐, 有效促进了销售增长。

有资料介绍, 比表面积每增加±10m2/kg能使水泥强度提高±0.5~1.0MPa。部分水泥企业看到了这个关系, 为了降低水泥中熟料的掺加量, 采取了提高比表面积的措施, 个别企业甚至将水泥的比表面积提高到了400m2/kg以上, 也确实取得了熟料掺加量的降低。

事情并没有如此简单, 对于水泥性能, 比表面积不是越高越好。提高比表面积能加快水泥的水化速度, 加大水泥的早期水化热, 提高水泥的需水量, 这些对混凝土的生产和质量都是不利的。

这等于把水泥企业的效益建立在了混凝土企业的成本之上, 实际上是在与自己的用户争夺利益, 最终导致了混凝土企业提出限制水泥比表面积的措施。用户是上帝吗, 他可是有这个权利!

实际证明, 比表面积低的水泥, 其耐久性也更好。通过提高比表面积, 而不是去努力提高熟料质量, 掺加过多的混合材, 以降低水泥生产成本, 这对水泥构筑物来讲, 是一种严重的短期行为, 应该综合考虑。

中热硅酸盐水泥生产工艺配方研究 篇10

关键词：中热硅酸盐水泥,低水化热,微膨胀

0 引言

一般大体积混凝土工程尤其是水电大坝工程, 通常采用水化放热相对较低的中热硅酸盐水泥做凝胶材料[1,2], 同时为减少碱集料反应引起混凝土开裂的风险, 水电工程大坝用中热水泥则需要碱含量更低并具有微膨胀特性的中热硅酸盐水泥。

结合水电工程对中热硅酸盐水泥的性能要求, 我公司自2005年开始多次进行了中热熟料和中热水泥工业试验, 通过对原料、熟料三率值、熟料Mg O、水泥SO3及比表面积等优化控制, 最终确定采用石灰石、高硅砂岩、白云石和铝矿废石4组分配料, 熟料按KH=0.870±0.02、n=2.50±0.10、P=0.80±0.10、Mg O 4.50%±0.30%控制, 水泥按SO32.20%±0.30%、比表面积 (310±10) m2/kg控制, 且中热水泥各项性能指标均优于用户要求, 实现了中热水泥优质批量生产。

1 原燃材料的选择

结合中热水泥对碱含量和强度等技术指标要求, 不断对硅质原料、铝质校正原料和铁质校正原料进行优选, 先后使用了硫酸渣和铜矿渣作为铁质校正原料, 使用页岩和不同碱含量的砂岩作为硅质原料, 使用铝矿废石作为铝质校正原料, 各原料成分见表1。

%

为了生产出高质稳定的微膨胀中热水泥, 优质的燃料保证是基础。在进厂洗混煤的控制上要求:19%≤Vad≤28%、Qnet, ad≥22 990k J/kg、R2O≤1.50%, 并固定洗混煤的产地, 进厂检验后分批堆放搭配均化后使用, 以确保煤热值的稳定。

2 配料方案的确定

2.1 生料组分的确定

通过采样掌握了大量原燃材料矿点的质量状况, 并结合当时普通硅酸盐水泥熟料的生产经验, 选择表2为微膨胀中热水泥的生料配料组分进行研究。

2.2 熟料控制目标的确定

综合考虑新型干法窑的工艺特点, 结合微膨胀中热水泥的特殊要求, 以及选用原燃材料的质量情况, 充分考虑熟料矿物组成对水泥物理性能的影响, 合理设计三率值, 制定配料方案, 具体参数如表3所示。

2.3 Mg O含量的确定

熟料中Mg O含量和其晶体大小对水泥的膨胀性能有很大影响, 根据溪洛渡和官地电站等水电工程对大坝水泥Mg O含量的要求 (3.5%~5.0%) , 在生产微膨胀中热水泥时Mg O的控制首先要满足客户要求, 并结合Mg O含量与混凝土自生体积变形的关系试验, 最终确定熟料中Mg O的最佳含量。

3 不同方案质量情况对比分析

3.1 不同方案熟料质量对比

表4为微膨胀中热水泥熟料化学成分、率值及矿物组成, 表5为微膨胀中热水泥熟料的物理性能, 各种方案的结果对比如下。

方案1采用石灰石+页岩+砂岩1+硫酸渣+白云石5组分配料, 熟料的三率值控制方案:KH=0.850±0.02, n=2.30±0.10, P=0.80±0.10, 因页岩带入的碱含量高, 使得烧制的熟料碱含量较高, 同时熟料中C3A和C3S矿物含量偏低, 使得水化热和强度偏低。

从降低熟料碱含量和提高强度的角度出发, 方案2中采用低碱含量的砂岩代替页岩配料, 生料组分为石灰石+砂岩1+硫酸渣+白云石, 同时提高C3A和C3S矿物含量, 即熟料的三率值控制方案调整为:KH=0.860±0.02, n=2.65±0.10, P=0.85±0.10。从方案2的熟料物理性能可看出, 3d和28d强度大有提高, 而且增长较好, 但是水化热明显上升。

方案1和方案2中硫酸渣SO3含量较高, 在试制过程中, 预热器结皮严重, 窑结圈现象频繁, 严重影响了中热水泥熟料的煅烧质量。

方案3中将硫酸渣配料改为铜矿渣配料, 采用石灰石+砂岩2+铜矿渣+白云石4组分配料, 熟料的三率值控制方案:KH=0.860±0.02, n=2.65±0.10, P=0.77±0.10, 熟料中SO3含量明显下降, 预热器结皮有所减少, 但因控制过程中KH偏低, 且熟料硅率提高, 铝率降低后, 熟料的水化热和强度成下降趋势。

在借鉴铝矿废石应用于普通硅酸盐水泥熟料生产提高了熟料的28d抗压强度的经验基础上, 方案4中将铝矿废石应用于微膨胀中热水泥熟料的生产, 采用石灰石+砂岩2+铜矿渣+铝矿废石+白云石5组分配料, 熟料的三率值控制方案:KH=0.870±0.02, n=2.50±0.10, P=0.80±0.10, 采用铝矿废石作为铝质校正原料, 适当提高熟料中C3A含量, 水化热适中, 同时熟料的3d和28d抗压强度得到了提高, 且碱含量低, 满足试验要求。最终确定方案4为微膨胀中热水泥熟料的最佳方案。

3.2 不同方案水泥物理性能对比

表6为不同SO3含量中热水泥物理性能对比, 表7为不同比表面积中热水泥物理性能对比。

从表6可见, SO3含量对水泥强度的发挥起到一定的促进作用, 并延缓了水泥凝结时间, 但水化热呈上升趋势, 故目前将SO3指标确定为 (2.20±0.30) %。

从表7可见, 比表面积越高, 其强度越高、水化热也越高, 而且比表面积对强度的影响要比对水化热的影响更明显。根据有关资料, 比表面积大时, 会使混凝土收缩加大, 从而使大坝易产生裂缝, 溪洛渡电站等大型水电工程要求比表面积宜为250~320m2/kg, 最大不超过340m2/kg。在综合考虑微膨胀中热水泥强度和水化热等物理性能指标, 结合几次的微膨胀中热水泥的粉磨质量情况, 本研究最终确定了中热水泥粉磨时比表面积控制目标为 (310±10) m2/kg。

3.3 不同Mg O含量水泥微膨胀性能对比

在中热水泥混凝土试验上, 借助三峡公司溪洛渡电站实验室、二滩公司及成勘院实验室, 采用送样的方式, 开展中热水泥混凝土的相关性能试验。从表8~表10中1号~3号中热水泥混凝土试验结果可以看出, 各项性能指标均满足水电工程要求, 尤其是混凝土自生体积变形表现为:Mg O含量高的自生体积变形小, 因此在设计中热水泥Mg O含量时, 将Mg O控制在 (4.50±0.30) %。

%

4 结论

采用新型干法生产线, 通过各原材料的配比优化组合, 研究出具有微膨胀特性的中热硅酸盐水泥生产工艺配方如下:

1) 优选碱和硫等有害成分低的原料, 最终采用石灰石、高硅砂岩、铝矿废石、铜矿渣和白云石5组分配料。

2) 结合中热水泥水化热和强度要求, 控制好C3A和C3S含量是关键, 中热水泥熟料三率值控制在KH=0.870±0.02、n=2.50±0.10、P=0.80±0.10较佳。

3) 合理匹配中热水泥比表面积与水化热和强度关系, 水泥比表面积控制目标最终确定为 (310±10) m2/kg。

4) 结合水泥C3A含量, 从降低水化热角度出发, 采取低SO3控制方式, 确定水泥SO3控制指标为 (2.2±0.3) %。

5) 为提高混凝土微膨胀性, 适当提高中热水泥Mg O含量为 (4.50±0.30) %。

参考文献

[1]何娟, 杨长辉.硅酸盐水泥混凝土的碳化分析[J].硅酸盐通报, 2009, 28 (6) :1225-1229.

[2]叶青, 陈胡星, 楼宗汉.双膨胀中热硅酸盐水泥及其水化机理的研究[J].硅酸盐学报, 2000, 28 (4) :335-339, 347.

[3]汪智勇, 钟卫华, 张文生, 等.钢渣对硅酸盐水泥熟料形成的影响研究[J].水泥, 2010 (3) :10-13.

[4]郭大江, 袁运法, 胡浩然, 等.脱硫石膏性能研究及其在普通硅酸盐水泥中的应用[J].硅酸盐通报, 2010, 29 (2) :357-360.

[5]王昕, 刘晨, 颜碧兰, 等.石膏掺量对硫铝酸钙改性硅酸盐水泥性能影响[J].武汉理工大学学报, 2010, 32 (23) :5-8, 44.

水泥生产工艺 篇11

【关键字】水泥稳定土；施工工序；有效措施

1.工程概况

250省道邳州南段建设工程北起山东省苍山县，南至江苏省宿迁市西环路，全长98km，规划一级公路标准，编号为S250。本项目作为邳州“五纵七横一环城”公路网布局中“五纵”的重要组成部分，建成后有利带动黄墩湖滞洪区内的经济发展。

本项目通过黄墩湖滞洪区，由于地域及地质的特殊性，经过相关专家论证及试验，决定路基采取水泥土施工，此方案在公路建设中尚不多见。一是造价高，二是就其施工难度而言，比石灰土要大，由于水泥土成型快，终凝（一般370min）后不能继续碾压，施工时间安排紧凑。下面笔者就水泥土的施工及施工中存在的问题简要的分析。

2.材料特性

1）土：全线采用两侧取土（部分土采用取土场）。沿线土质极其复杂，其塑性指数为11-14，地表1.5米以上属亚砂土，1.5米以下属粘性土，地基液化较严重。

2）水泥：水泥作为唯一的稳定剂，其质量至关重要。施工时应采用优先考虑缓凝水泥。本标段采用终凝时间4.5小时标号为325的徐州诚意水泥。

3）水：采用地下水，经试验其水质满足规范要求。

3.混合料组成设计

我标段对4%、5%、6%水泥土通过标准重型击实试验知道该土源的标准试验结果为：

根据设计要求按照掺加5%水泥剂量对道路路基进行处理。

4.水泥土施工技术

1）路基准备。水泥稳定土施工前需检查基层是否松散、失水，若失水必须洒水，并用重型压路机进行静碾，以保证路基质量符合设计要求。

2）施工放样。基层恢复中线，并在距离中线0米、7米、13米处采取木桩标出水泥稳定土标高。

3）确定材料用量。根据水泥稳定土的厚度、干密度及水泥用量，计算单位面积水泥稳定土需用的水泥重量并计算水泥的摆放距离。本标段20cm厚度5%水泥土采用2米*3米方格（15cm厚采用2米*4米方格），每方格2袋水泥。用人工进行撒布水泥，施工员进行现场监督保证撒布水泥均匀，并及时报验。

4摊铺土料。摊铺先用推土机将土推平，测定含水量满足大于最佳含水量2-3个百分点（砂性土表面失水较快），当含水量较小时须用洒水车洒水翻拌。按试验路确定的松铺厚度用平地机整平，再用18t压路机稳压，使其表面平整。

5）撒布水泥。根据计算的水泥用量和摆放间距，按石灰网格摆放水泥，并用刮板均匀摊开，注意水泥摊铺不超过方格网。

6）路拌法施工。应注意三个方面：①路拌机的选型。本标段选用稳定土路拌机配合小型拌合机进行拌和，以拌合均匀为宜，拌和作业长度控制为半幅80m，拌和效果较好。②重视含水量对施工的影响。含水量对水泥稳定土的碾压是一个特别敏感的指标，控制的好坏关系到压实成败。采用下述方法控制含水量：对素土整平测定含水量保持为19%-20%，拌和结束后测定含水量，控制在17%-19%，碾压前含水量控制在16%-17%保证在最佳含水量时碾压。通过此种方法控制含水量，避免了水泥土起皮、“干弹”或“湿弹”现象。③严格控制拌和深度和混合料均匀性。拌和深度应犁入路基表面1cm左右，以利上下层的粘结。拌和完毕后要求混合料均匀、色泽一致，没有灰条、灰团和花面，并取样试验，整个拌和过程应在1小时内完成。

7）整平。稳定土混合料拌合均匀且存在稳压工作面后，紧跟着用140推土机排压，平地机整平和整型，直线段上平地机由两侧向路中心刮平，在平曲线上平地机由外侧向内侧刮平。整完后用振动压路机快速静压一遍，以消除不平整处，再用平地机配合人工进行精平，在整平过程中检查混合料的松铺厚度，整个整型过程一般应在1小时内完成。

8）碾压。半幅整平结束后即可进行碾压，采用20t振动压路机半轮前静压后小震一遍，然后错半轮强震两遍，再后用21/24t三轮压路机碾压2遍，XP261胶轮压路机稳压2遍。严格控制水泥土从拌合到碾压终了的时间，在水泥终凝之前碾压成型，严禁超时后碾压。

9）接缝的处理。前后作业的两个施工段衔接处，采取搭接拌和，前一段空出2m不进行拌和和碾压，与下一段一起加水泥拌和施工。对于涵头2m-4m范围内，应横、纵向结合拌合。

10）养生。为保证水泥土后期强度的形成及取芯，水泥土成型后禁止车辆碾压，要及时采取洒水或覆盖土养生，最少养生期不少于7天。

5.施工中的存在问题及控制措施

本标段水泥土施工中存在三个严重的问题。

1）表层起皮。水泥土起皮既影响美观又影响路面质量，因为起皮很产生起皮的主要原因有两种情况：一是薄层贴补，人为的制造一个滑动面；二是表层过湿或过干，过湿时水泥土被压路机轮子粘起而出现麻麻点点，并越积多，过干时碾压易发生推移而起皮。三是震动造成横向裂纹，由于震动力拉裂土体造成。针对第一种情况，要求水泥土素土整平精确，拌合后采用推土机稳压，平地机整平时严禁人为补料。对于第二种情况，严格控制含水量并用人工清除轮上沾土。第三种情况在后续碾压过程中采用轮胎压路机消除。

2）剪切破坏。剪切破坏产生的主要原因：一是超时碾压造成。所谓超时碾压指为达到压实度在水泥终凝后继续碾压。水泥土终凝后会逐渐形成不可逆力，随时间推移强度增加，超时碾压会破坏内部凝结力，形成剪切面，导致水泥土板结破坏，取芯不成。二是过渡碾压。所谓过渡碾压指强震力破坏下层水泥土导致下层剪切破坏，上层无法压实形成弹簧。注意一严格控制水泥土从拌合至碾压结束的时间，在终凝后达不到压实度可以适当降低压实标准，保证水泥土强度。注意二路基填筑下层较薄的情况下，当压实度达不到要求同样适当降低本层次压实标准。

3）部分土体严重沙化。路基施工中存在部分土体沙化严重的现象，塑性指数小于7，导致无法碾压成型，压实度大大降低，强度大大减小，发现此类土质应及时处理，若小面积此类土质应采取换土，若发现大面积此类土质应及时添加部分粘性土拌合同时加大水泥用量。

6.结束语

水泥生产工艺 篇12

关键词：工艺理论,设备监理,检测,监造

我公司近年来先后承接多个水泥生产线的设备监理业务, 一条日熟料生产能力5 000 t的水泥生产线投资约4亿元, 其中设备投资占70%以上, 设备品种繁多, 安装难度大, 工期较长, 设备监理的作用越来越重要。一个水泥厂的项目监理部需多个专业的设备监理师共同努力工作, 如机械专业、电气专业、自动化控制专业、工艺专业等, 其中工艺理论对工程的质量、进度、投资起着至关重要的作用。以下从设计、监造、安装、生产调试等阶段讨论工艺理论与设备监理的关系。

1 设计工艺与设备监理

一个项目的工艺设计就是根据设计任务书的要求所做的具体实施方案。它应能满足设备、管线、非标等安装的施工以及合理的操作与控制。监理则是为了使承包商能够合理、正确地按照设计图纸及有关规范要求进行施工而对其实施的全过程的检查和监督。

回转窑是水泥厂的关键设备, 根据工艺设计, 其布置斜度一般为正弦值4%, 在回转窑安装过程中, 必须保证托轮机的精度方能保证窑体斜度, 我们在现场实施跟踪监理, 随时纠偏, 在窑墩土建施工过程中就检查了预留预埋质量, 在托轮施工过程中采用经纬仪, 4%斜度铁块, 高精度框式水平仪, 通过微调地脚螺栓的办法保证了托轮安装的精度, 在随后的窑体吊装中保证了斜度一步到位。

2 施工工艺与设备监理

在设备安装工程中, 安装工艺, 大型设备吊装方案, 主要材料的取样试验, 重要部件的焊接检测, 各种焊接工艺评定, 特种施工措施方案及各种检测工艺均属于施工工艺的范畴, 施工工艺与设备监理的联系密切。

施工工艺正确与否直接影响施工质量和进度, 例如安徽南部某水泥厂, 窑墩上的基础地脚螺栓孔设计采用砼灌浆, 由于设备安装后灌浆孔较小, 砼流动性差, 预埋孔深达1 m多, 孔内杂物积水不易清除, 砼后期强度差, 造成设备安装完成后紧地脚螺栓时螺栓几乎全部拔出, 不得已设备只有全部吊下来, 重新钻地脚螺栓孔, 再次安装设备重新灌浆, 造成损失20多万元, 工期损失20多天。如果当时方案采用高强度浇筑料灌浆, 只稍微增加一些成本, 基本上不会出现此类问题, 因此, 监理工程师必须对施工单位报上的施工组织设计及施工方案进行审查, 对不合理的工艺工法进行纠正, 例如某工程原施工组织设计先施工完窑尾塔架及增湿塔后塔吊退场, 然后再进队伍施工余热发电的SP炉, 监理建议水泥设备与锅炉同时施工, 节约了工程费用, 压缩了工期。

检测工艺在施工工艺的范畴中占有极为重要的位置, 同时它与设备监理的关系更是密不可分。监理检查中, 必须熟悉各种检测手段和方法, 并需具备一定的数据处理能力, 尤其在设备安装工程中, 要求更为精细。比如对大窑窑体焊缝的检测, 窑尾塔架垂直度与钢材焊缝的检测, 原料磨、煤磨基础水平度的检测, 高压油管强度严密性检测, 非标风管漏风量检测, 蓖冷机蓖板间隙检测, 对堆取料机轨道高差平行度检测, 高压电机运转状况的检测, 配电柜变压器进行绝缘与接地电阻检测等。因此, 熟练地掌握和运用各种检测手段是监理工程师应具备的基本条件。综上所述, 合理的施工工艺是保证工程质量和进度的重要前提。

3 设备工艺与设备监理

设备工艺是指设备的工艺性能, 包括设备的机制工艺、装配工艺及使用性能等。设备工艺性能的好坏对设备的安装、调试生产性能及使用寿命起着决定性作用。因此设备的进场检查对设备监理师来讲是一个重要而细致的工作。这项工作不仅对进场设备及部件进行清点, 更重要的是对设备的工艺性能进行检查和验收, 实际上我们已经对水泥生产线设备制造过程中进行了驻厂监造, 如回转窑、提升输送设备、电收尘、袋收尘、变压器、高压电机、减速机、辊式磨机、蓖冷机等数十种设备, 对监造过程中发现问题, 不符合要求的设备不准出厂。

实践证明, 这些工作的开展, 对消除设备缺陷、保证设备工艺性能及进行工程质量事前控制都具有重要意义。目前, 国内大中型水泥厂的建设日益规模化、系统化, 设备品种繁杂, 大到窑体、蓖冷机、分解炉、堆取料机, 小到阀门、电气开关, 其中任何一个环节动作失误, 都将影响该系统甚至整个生产线的正常运转。因此, 为了保证工程质量, 掌握设备工艺性能对监理工作的开展是十分有效的。例如我们在对某一厂家生产的回转窑体进行监造时发现, 窑体钢板厚度在5 cm以上, 但是坡口未打好, 焊接不到位, 焊缝缺陷多, 于是不对本窑体进行接收, 重新制作加工。再如某厂大型电机出厂装箱时, 外商订货要求是400 V电机, 产品出厂铭牌按国内习惯标成380 V, 监理及时发现立即要求更换铭牌, 否则出口到国外后会造成很大麻烦, 有可能造成拒收事件。还有某水泥厂订制的减速机在监造过程中, 因其减速箱内部齿轮啮合性较差而返工。如果以上设备未进行监造, 直接运至现场安装, 将对今后的运转维护造成很大麻烦。因此看来, 设备监理人员只有对设备工艺性能全面了解和掌握, 做到防患于未然, 工作才能得到业主的认可。

4 生产工艺与设备监理

生产工艺是指工业生产过程中, 为保证产品的品种、质量及性能等技术指标和经济效果而制定的严格、详尽的工艺技术要求。就水泥生产工艺而言, 水泥生产是一种连续性的复杂生产, 整个生产过程简单的说是两磨一烧过程, 包括破碎、均化、烘干、原料配料、粉磨、煅烧、熟料冷却、熟料配料、水泥粉磨、水泥输送等多道工序, 每道工序都有其独特而严格的工艺技术要求。水泥生产是一门集理论与实践操作于一体的综合性较强的技术科学, 作为监理人员, 了解和掌握一定的生产工艺理论, 对设备的负荷试车及试生产阶段监理工作的开展, 起着主动的作用。

设备进入负荷试车阶段开始, 便与其特定的生产工艺要求紧密相联。设备监理人员在这个阶段一方面是对设备性能的全面考核, 检查发现设备空车运转时未曾暴露的问题;另一方面, 要根据生产工艺的要求, 对设备运行的各项技术参数进行正确的调节和控制。

水泥厂窑系统在点火升温投料后, 其操作控制原则应及时调整窑速及喂料量, 以保证全系统风量平衡及热工制度稳定, 实现稳定生产。当系统发生小的扰乱时, 首先调整窑速, 效果不明显时, 再适当减少喂料量, 增加喂煤量。围绕这些原则, 监理人员应能熟悉掌握与之有关的生产工艺的技术参数, 方能达到有效调节的目的。

同时监理人员在负荷试车或试生产过程中, 应能根据不同参数的变化对生产运行情况做出准确的判断。比如窑尾电收尘本体运行性能良好, 却出现收尘不佳的现象。这时, 根据生产工艺特点, 应对增湿塔废气温度进行检测和比较, 因为增湿塔的主要作用就是对窑尾废气温度进行增湿降温, 降低粉尘比电阻, 以提高收尘效果, 降低粉尘排放浓度。因此, 通过调节增湿水泵回水阀开度, 保持增湿塔出口温度与电收尘废气入口温度在130℃以下, 是保证收尘器收尘效果的前提条件。因此在该阶段监理人员必须对生产工艺了解透彻, 否则很难开展工作, 陷入被动局面。

5 结语