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1、水泥粉磨生产线 培 训 教 材 二零零九年十一月 目录 第一章 原料破碎 2 第一节 概述 2 第二节 破碎设备的类型 3 第二章 水泥制成 7 第一节 水泥熟料的贮存 7 第二节 石膏的作用 8 第三节 水泥的粉磨 9 第三章 水泥的储存与包装 13 第一节 水泥储存 13 第二节 水泥的包装和散装 13 第四章 水泥物理检验标准及方法 17 第一节 水泥细度的测定 17 第二节 水泥凝结时间和沸煮安定性的测定 18 第三节 水泥强度测定 20 第五章 水泥及其原材料化学分析方法 22 第一节 试剂与设备 22 第二节 部分分析 29 第三节 化学全分析方法 30 第四节 原燃料分析方法 4
2、0 第一章 原料破碎 第一节 概述 水泥生产所需的原料 进厂粒度多数超出了粉磨设备允许的进料粒度 需 要预先破碎 此外 物料的粒度过大也不利于烘干 运输与储存等工艺环节 水泥厂的石灰石 粘土 铁矿石 混合材以及燃料煤等 大部分都需要预先破 碎 石灰石是生产水泥用量最多的原料 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重要的地位 生产水泥所消耗的电能约有四分之三用于物料的破碎和粉磨 因此合理地 选择破碎和粉磨设备就具有重要意义 破碎过程与粉磨过程相比较 从增加同 样的表面能而言 破碎过程要比粉磨过程经济而方便得多 因此 在可能的条 件下 在物料进入粉磨设备之前 应尽可
3、能将物料破碎至粒径较小的小块 一 般要求石灰石进入粉磨设备之前小于25mm 这样就可以减轻粉磨设备的负荷 提高磨机的产量 另外 粒度较小的物料 水分的蒸发较容易 因而可提高烘 干机的效率 物料破碎至细小的颗粒后 可减少在运输和储存过程中不同粒度物料的离 析现象 从而避免由此引起的原料成分的波动 缩小物料粒度对磨前的配料环 节也有着重要的意义 粒度越细小均匀 电子称量设备的运行就越稳定 配料 就越准确 随着物料粒度的减小 破碎的效率下降很快 因此破碎过程的产品 粒度的要求应合理 追求过小的破碎粒度 不但降低了破碎效率 也将使破碎 系统更为复杂 破碎是用机械挤压或冲击的方法减小物料粒度的过程 破碎
4、比通常是由物 料破碎前的最大粒度与破碎后的最大粒度的比值来确定的 见表3 1 常用几种破碎机的破碎比 表3 1 破碎机型式破碎比范围 颚式破碎机 环锤式破碎机 粘土冲击破碎机 锤式破碎机 反击式破碎机 3 10 4 8 4 12 10 50 10 50 物料的物理机械性质是选择破碎机类型重要因素 诸如强度 硬度 密度 是脆性或是韧性 是块状或片状 含水量 含泥量及粘塑性 磨蚀性等 因此 不同的物料在抗压能力 抗剪能力 抗冲击能力 抗研磨刮削能力等表现是不 图图 3 13 1 颚式破碎机颚式破碎机 1 机壳 2 固定颚板 3 动颚 4 飞轮5 偏心 6 进料口 7 出口 额 8 护板 一样的 水
5、泥厂需要破碎的物料因其物理机械特质不同而需要选择不同类型的 破碎机 下面主要介绍缅甸郊塞水泥厂使用的几种类型的破碎机 第二节 破碎设备的类型 一 颚式破碎机 颚式破碎机在水泥工厂中被广泛采用 主要用来破碎石灰石 铁矿石 石 膏和大块熟料等 其结构如图3 1所示 活动颚板在偏心轴带动下 有规律地作 往复运动 物料在固定颚板和活动颚板之间被挤压破碎 大块物料由进料口喂 入 破碎后的小块物料由出料口排出 颚式破碎机有粗碎和细碎之分 其规格 都按其进料口的长宽尺寸来表示 如 150 750mm 250 400mm 250 500mm 250 1000mm 400 600m m 600 900mm 90
6、0 1200mm 1200 1500mm和1500 2100mm等 为了使物料能顺利的进入破碎机 最大入料粒度通常为其进料口宽度的0 85 如进料口宽度250mm的最大进料粒度为210mm 颚式破碎机的优点是 构造简单 制造维护容易 机体坚固 能破碎高强 度的矿石 进料口容许有物料堆积 因而对于喂料稳定性要求不高 适用范围 广 对耐磨和韧性强的物料有较好的适应性 其缺点是 破碎比较小 粗碎式 图 3 2 锤式破碎机 1 主轴 2 十字头 3 锤头 4 三角行篦条 5 弧行篦条 颚式破碎机出料粒度往往不能满足入磨要求 片状岩石由于容易发生漏料 不 宜用颚式破碎机进行破碎 其动颚运动时呈往复运动
7、空行程不起破碎作用 工作效率较低 当破碎湿的和可塑性的物料时 出料口容易堵塞 二 锤式破碎机 水泥工业中广泛地采用锤式破碎机 用来破碎石灰石 泥灰岩 熟料和煤 块等 锤式破碎机可分为单转子和双转子两种类型 单转子锤式破碎机构造和 工作原理如图3 2所示 工作时 主轴被皮带轮上皮带拖动转动 离心力作用将自由悬挂的锤头沿 着十字头旋转的方向抛出 进到弧形篦条上的 料块 受到被锤头的猛烈冲击而破碎后从弧形 篦条间落下 在降落过程中再被高速旋转的锤 头破碎 落到三角形篦条上 小于篦条空隙的 碎粒将被排出机体 大于篦条空隙的大颗粒将 继续破碎过程 料块除受到锤头旋转的冲击力 外 在篦条上还受到锤头挤压和
8、研磨作用 出 料粒度则借助于三角形篦条间的空隙宽度及篦条工作面和锤头端面间的距离来 调节 双转子锤式破碎机的工作原理与单转子锤式破碎机的工作原理相似 锤式破碎机的优点是 生产能力大 破碎比高 最大可达70 构造简单 机体小 产品粒度较小 由于采用冲击式破碎方式 产品将产生大量细粉 有 利于粉磨系统产量的提高 零件易检修 拆换 缺点是 锤头 篦条 衬板磨 损快 工作时产生粉尘大 不适合硬度较高 潮湿及粘性物料的破碎 当破碎 图 3 4 粘土冲击式破碎机 1 转子 2 反击板 3 链条 4 刮刀 5 活动辊筒 水分大或粘性物料时 产量会大大下降 易堵塞出料口 同时易损件的磨损大 大加速 三 环锤式
9、破碎机 以往过去水泥厂的设计中 煤的破碎多采用锤式破碎机 或反击式破碎机 其结果是能耗大 过破碎现象严重 造成大量扬尘 为了克服这些不足 目前 设计中除采用颚式破碎机外 多数是采用环锤式破碎机 环锤式破碎机用于各种脆性物料 物料的抗压强度不超过 100MPa 表面 水分不大于 15 除用于煤的破碎外 也可用于焦炭和页岩等物料的破碎 环锤式破碎机是利用高速旋转的转子带动环锤对物料进行冲击破碎 使被 冲击后的物料又在环锤 破碎板和筛板之间受到压缩 剪切 碾磨作用 进而 达到所需粒度的高效率破碎机械 四 粘土冲击式破碎机 粘土质原料是水泥生产中的主要原料 约占水泥原料的 10 20 由于粘 土含水分
10、高 又有较强的塑性 很容易粘结 故粘土破碎需专用设备 目前采 用较多的是粘土冲击式破碎机 见图 3 4 该破碎机的破碎系统由三个活动辊筒组成的反击板锤的转子体等部件所组 成 主要借高速旋转的转子体上的板锤冲击湿 粘土块 使其沿薄弱部分进行选择性破碎 被 冲击的料块获的很大的动能 再经反击板和湿 土块相互间的冲击后 又被进一步破碎 为了防止破碎腔的粘结 本机采用辊 筒 在其背后装有刮刀 湿料一旦粘结到筒上即被刮下 机壳四周吊挂链条 随着破碎料的打击 不停地抖动 湿料无法粘上 高速旋转转子将诱导大量的 空气进入破碎腔 随着转子的旋转 空气受到离心力的作用 使其机壳内的含 湿气体沿着出料口的方向逸出
11、 在此形成一个水蒸气分压差 可对破碎细料起 到微小的烘干作用 五 反击式破碎机 反击式破碎机在水泥工业中被广泛采用 它适用于破碎石灰石等脆性物料 是一种高 效率的破碎设备 反击式破碎机如图3 5所示 它的破碎 过程是 物料经装料口处的导板 或称筛板 落在转子上 受到高速旋转着的转 子上的打击板的高速冲打 被抛至上部悬挂着的反击板上 从反击板上掉下来 的物料与转子陆续抛上来的物料相互冲击 这样 物料在转子 导板 反击板 及链幕之间的破碎空腔内受到反复剧烈的碰撞和冲击而得到破碎 破碎后的成 品由出料口排出 出料粒度的大小 靠上下调节反击板尾部的螺栓来控制 反击式破碎机具有结构简单 生产效率高 破碎
12、比大 单位能耗低 产品 粒度较细 磨损较少等优点 缺点是 不设下篦条的反击式破碎机产品中有少 量大块 用于单段破碎时 必须严格控制最大进料粒度 以免损坏转子 第二章 水泥制成 第一节 水泥熟料的贮存 出窑熟料经冷却机冷却后 不能直接送到粉磨车间粉磨 而必须经过贮存 熟料贮存的目的是 1 降低熟料温度 以保证磨机的正常操作 一般从冷却机出来的熟料温度 达100 以上 大块熟料的内部温度更高 过热的熟料入磨会降低磨机产量 使磨机筒体因热膨胀而伸长 对轴承产生轴向压力 影响磨机轴肩的润滑 对 磨机的安全运转不利 磨内温度过高 使石膏脱水过多 引起水泥凝结时间不 正常 过高的熟料温度 使磨内结团和包球
13、的趋势增大 粉磨效率降低 2 改善熟料质量 提高易磨性 出窑熟料中含有一定数量的f CaO 贮存 时能吸收空气中部分水汽 使部分f CaO消解为氢氧化钙 在熟料内部产生膨 胀应力 因而提高了熟料的易磨性 改善水泥的安定性 3 熟料的储存作为缓冲环节 有利于窑磨生产的平衡和控制调配入磨熟料 的质量 出窑的熟料可根据质量的好坏分库存放 以便搭配使用 保持水泥质 量的稳定有控 4 熟料的均化熟料储存中 可以在一定程度上实现熟料的均化 熟料的煅 烧过程中 由于生料系统不可避免出现的生料成分的波动和煅烧系统不可避免 的热工制度的波动 将造成熟料质量的波动 熟料储存过程中 利用进出物料 不同的时间分布 将
14、可一定程度上实现质量波动不太大的熟料的均化 对于现代化水泥厂而言 熟料储存目前常用的有圆形储库或圆形帐篷库 前者是由钢筋混凝土浇注而成 这种圆库是密闭的 库顶一般设一至两个下料 口 采用拉链机进料 库底设置一个或多个锥型漏斗卸料口 以提高卸空率 锥形漏斗下部设置钢棒阀和计量设备 这种熟料库大小不一 小则可容几百吨 图 9 1 帐篷库的结构图 大则可容上万吨 库的高径比一般为1 8 2 5 由于这种类型的熟料库出料口 较少 也可直接在库底设置计量及控制设施 水泥磨的配料在库底完成后 直 接送入水泥磨 圆形储库密闭性较好 有利于收尘 但作为水泥熟料的储存 散热较慢 帐篷库的结构如图9 1所示 这种
15、结构 在高度上与圆柱形库比降低很多 大约只有 圆柱形库的1 3左右 因此对于建设场地的地耐力可降低要求 与圆形储库相比 相同储量的帐篷库占地面积较大 这种库的平面直径可由40 90m 熟料储存 量可由7000吨到80000吨 从几何形体上看实际上是一个短圆柱形与一个圆锥 形的结合 直段部分可由混凝土制成 锥盖通常由钢结构拼装 物料由顶端进 入位于帐篷库中心的混凝土圆柱体形小库 小库自下而上整个圆柱面上遍布卸 料孔 熟料进入小库后 由卸料孔自然流出 形成一个底角为熟料自然休止角 的圆锥形料堆 采用这种进料方式有利于收尘 帐篷库对于地耐力的要求较低 熟料暴露面积大 易于散热 但是帐篷库的库底面积较
16、大 设的下料口数量较 多 因而不宜采用库底配料的方式 需要增加一轮转运 帐篷库下可采用链式 取料机取料 也可采用多点出料 前者投资较大 设备维修费用也较高 后者 投资较低 设备也较可靠 但帐篷库卸空率比较低 第二节 石膏的作用 水泥工业中应用的石膏通常有天然石膏和工业副产品石膏两类 天然石膏 呈多种形态产出 其中二水石膏为含有两个结晶水的天然石膏 其主要形态为 质纯无色的透明晶体 称为透石膏 selenite 雪白色细粒块状 半透明者 为雪花石膏和细晶石膏 alabaster 呈纤维状具有丝绢光泽或半丝绢光泽者 为纤维石膏 fib rous gypsum 还有含杂质较多的土石膏 泥质石膏 clay gypsum 等 二水石膏的分子式为CaSO4 2H2O 二水石膏中的结晶 水 在65 70 时开始缓慢脱水 而在120 150 则开始加速脱水 失去一 部分结晶水后成为半水石膏 CaSO4 H2O 当温度170 180 时 结晶水全部 脱离而成为无水石膏 CaSO4 自然界中有少量的无水石膏存在 因其质地较 硬 所以又称硬石膏 水泥生产中使用石膏主要是利用石膏与硅酸盐矿物生成的中间矿物 降
