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1、4 生料的制备技术,4.1 生料的配料及计算,4.1.1 生料 由石灰质原料、黏土质原料、少量校正原料(有时还加入适量的矿化剂、晶种等，立窑生产时还会加入一定量的煤)按比例配合，粉磨到一定细度的物料，称为生料。 生料分为：生料粉、生料浆。,2生料浆 湿法生产所用的生料为生料浆。是由各种原料掺入适量水后共同磨制而成的含水3240%的料浆。,1生料粉 干法生产用的生料为生料粉，其水分1。 根据生料中是否配煤及配煤方式的不同，又可分为: 白生料、全黑生料、半黑生料、差热料等。,4.1.2 配料 根据水泥品种、原燃材料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合
2、比，称为生料配料，简称配料。,4.1.3配料计算,1.配料的目的和基本原则 目的：配料计算是为了确定各种原料、燃料的消耗比例和优质、高产、低消耗地生产水泥熟料。合理的配料方案既是工厂设计的依据，又是正常生产的保证。 设计水泥工厂时配料，是为了判断原料的可用性及矿山的可用程度和经济合理性，决定原料种类及配比，并选择合适的生产方法及工艺流程，计算全厂的物料平衡，作为全厂工艺设计及主机选型的依据。 基本原则： 配制的生料易磨易烧，生产的熟料优质， 充分利用矿山资源，生产过程易于操作 控制和管理，并尽可能简化工艺流程。,2.配料计算的依据 配料计算的依据是物料平衡。任何化学反应的物料平衡是：反应物的量
3、应等于生成物的量。随着温度的升高，生料煅烧成熟料经历着生料干燥蒸发物理水、黏土矿物分解放出结晶水、有机物质的分解挥发、碳酸盐分解放出二氧化碳、液相出现使熟料烧成。因为有水分、二氧化碳以及挥发物的逸出，所以计算时必须采用统一基准。,干燥基准 物料中的物理水分蒸发后处于干燥状态，以干燥状态质量所表示的计量单位，称为干燥基准，简称干基。干基用于计算干燥原料的配合比和干燥原料的化学成分。如果不考虑生产损失，则干燥原料的质量等于生料的质量，即： 干石灰石+干黏土+干铁粉=干生料,灼烧基准,去掉烧失量(结晶水、二氧化碳与挥发物质等)以后，生料处于灼烧状态。以灼烧状态质量所表示的计算单位，称为灼烧基准。灼烧
4、基准用于计算灼烧原料的配合比和熟料的化学成分。如不考虑生产损失，在采用有灰分掺人的煤作燃料时，则灼烧生料与掺入熟料中的煤灰的质量之和应等于熟料的质量，即：,灼烧生料+煤灰(掺入熟料中的)=熟料,3.配料方案的选择 配料方案，即熟料的矿物组成或熟料的三率值。配料方案的选择，实质上就是选择合理的熟料矿物组成，也就是对熟料三率值KH、n、p的确定。 确定配料方案，应根据水泥品种、原料与燃料品质、生料质量及易烧性、熟料煅烧工艺与设备等进行综合考虑。,熟料中的煤灰掺入量可按下式计算： GA=qAyS/QY100=PAYS/100 式中: GA熟料中的煤灰掺入量，%； q单位熟料热耗，kJ(kg熟料)；
5、QY煤的应用基低热值，kJ(kg煤)； AY煤的应用基灰分含量，； S煤灰沉落率，； P煤耗，kg(kg熟料)。,4. 配料计算的方法 生料配料计算方法很多，有代数法、图解法、尝试误差法(包括递减试凑法)、矿物组成法、最小二乘法等。随着计算机技术的发展，计算机配料已代替了人工计算，使计算过程更简单，计算结果更准确。下面主要介绍应用较广泛的尝试误差法(包括递减试凑法)及其用计算机编程的计算方法。,尝试误差法 这种计算方法很多，但原理都相同。 其中一种方法是从熟料化学成分中依次递减假定配合比的原料成分，试凑至符合要求为止，又称递减试凑法。 另一种方法是先按假定的原料配合比计算熟料组成，若计算结果不
6、符合要求，则调整配合比重新计算，直到符合要求为止。,计算步骤： （1）列出各原料、燃料化学分析数据 （2）计算煤灰掺入量 （3）列出要求熟料矿物组成及率值 （4）假定原料配比（干基），计算白生料成分 （5）计算灼烧基生料成分 （6）计算熟料成分 （7）计算率值及矿物组成（进行对比） （8）调整，重新计算，确定配比 （9）将干基原料配比换算成湿基原料配比,例1试以尝试误差法计算原料的配合比。 已知原燃料的有关分析数据，假设用窑外分解窑以四种原料配合进行生产，要求熟料的三率值为：KH=0.89，SM=2.1，IM1.3，单位熟料热耗为3350kJ(kg熟料)，试计算原料的配合比。,解：(1)确定熟
7、料组成 已知熟料率值为：KH0.89，SM2.1，IM1.3 (2)计算煤灰掺入量 据公式得: GA=qAyS/QY100 =335028.56100/20930100 =4.57%,(3)计算干燥原料配合比 (通常，四组分配料为：石灰石配合比例80左右；粘土15左右；铁粉4左右。) 据此，设定干燥原料配合比为：石灰石81，粘土15,铁粉4%,以此计算生料的化学成分。,煤灰掺入量GA=4.57,则灼烧生料配合比为: 1004.57=95.43。按此计算熟料的化学成分。,则熟料的率值计算如下： KHCc-1.65Ac-0.35Fc/2.8Sc 64.24-1.655.93-0.354.48/2.
8、822.93 =0.824,SM=Sc/Ac+Fc=22.93/5.93+4.48=2.20,IM=Ac/Fc=5.93/4.48=1.32,调整:每增减1%石灰石(相应减增1%粘土),KH约增减0.05, 调整原料的配合比为: 石灰石82.20%,粘土13.7%,铁粉4.1%,重新计算,KHCc-1.65Ac-0.35Fc/2.8Sc 65.63-1.655.7-0.354.49/2.821.80 =0.895,SM=Sc/Ac+Fc=221.80/5.70+4.49=2.14,IM=Ac/Fc=5.70/4.49=1.27,熟料率值控制指标可定为: KH=0.890.02 SM=2.10.
9、1 IM=1.30.1,(4)计算湿原料的配合比 设原料操作水分为： 石灰石1.0，粘土0.8，铁粉4.1%。 则湿原料质量配合比为： 湿石灰石(82.2/100-1)100%83.03% 湿粘土=(13.7/100-0.8)100%13.81 湿铁粉(4.1/100-4.1)100%=4.65,湿石灰石83.03/(83.03+13.81+4.65)100% 83.03% 湿粘土=(13.81/(83.03+13.81+4.65)100% 13.61% 湿铁粉4.65/(83.03+13.81+4.65)100% 4.59%,将上述质量比换算为百分比：,例2 以递减试凑法计算原料的配合比,解
10、：计算煤灰掺入量,GA=qAyS/QY100 =335028.56100/20930100 =4.57%,设=97.5%,则:,Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35=4.50%,Al2O3=IMFe2O3=5.85%,SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)=21.74%,CaO=-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)=65.41%,例3 用微型计算机计算 按递减法编制数学模型求解,4.2 生料粉磨工艺技术,粉磨是将小块状(粒状)物料碎裂成细粉(100m以下)的过程。 生料粉磨，就是将原料配合后粉磨成生料的工艺。 合理的粉磨流程及设备、合适的粉磨产品的细度，
11、对保证生料质量、产量，提高熟料产量与质量、降低单位产品电耗及便于操作管理等都具有十分重要的意义。,4.2.1粉磨流程及特点,1.粉磨系统:按一定粉磨流程配置的主机和辅机组成的系统。 根据入磨物料的性能、产品种类、产品细度、产量、电耗、投资以及是否便于操作与维护等因素，通过进行经济技术的比较,选择适当的粉磨系统。,特点: 流程简单，设备少,投资省,操作维修方便； 颗粒分布较宽,易出现过粉磨现象。,2.粉磨系统分类： 开路系统和闭路系统,开路系统:在粉磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品。,闭路系统:当物料出磨以后经过分级设备选出产品，粗料返回 磨机内再磨时称为闭路系统。,特点: 可以大幅度提高
12、产量，降低电耗，减轻过粉磨现象;但 设备多,流程相对复杂,设备利用率低,投资大,操作维修 管理复杂。,4.2.2 生料粉磨系统的发展特点 近年来，国内外生料粉磨系统发展的主要特点是干法生料粉磨技术迅速发展，许多新技术和新设备应运而生，并不断得到改进，以适应新型干法水泥生产技术迅速发展的要求。其特点可以概括如下。,(1)利用废气进行磨内物料的烘干 随着新型干法水泥生产技术的发展，窑尾系统废气的低温余热用作烘干物料的热源，各种烘干兼粉磨的组合系统如预破碎烘干系统、风扫磨系统、中卸和尾卸提升循环磨系统、立式磨、选粉烘干与磨机组合烘干系统都得到了很大发展和广泛应用，其发展趋势是物料的烘干与粉磨作业一体
13、化。,(2)粉磨设备日趋大型化 使窑磨配套，简化工艺流程，磨机及其配套的选粉、输送、收尘等设备日益大型化，如钢球磨直径已达5.8m以上，产量达350th；立式磨系列中的磨盘直径已达6.6m，电机功率5600kw，产量600th。,(3)新型闭路粉磨系统的应用 新型磨机、高效选粉机等及由它们组合成的各种新型闭路粉磨系统，大大提高了粉磨效率，提高了粉磨功的有效利用，水泥生产综合能耗进一步下降。,(4)磨机系统操作自动化 配料、喂料、系统控制等广泛应用自动调节回路电子计算机控制生产过程，用以代替人工操作，使大型设备、复杂系统稳定高产成为可能。,(5)新型优质耐磨材料的广泛应用 各种新型优质耐磨材料、
14、锁风装置、密封材料、大型专用驱动装置等的广泛应用，为主机安全运转、高效运转提供了保证。,4.2.3 生料的粉磨细度及颗粒分布要求,目的: 使各配合原料成为一定粒度的产品，最终满足熟料 煅烧的要求。 (比表面积大于500m2kg) 实际生产中，应结合磨机的产量、电耗及对熟料煅烧和质量的影响，进行综合的技术经济分析，确定合理的生料细度控制范围。,生料0.2mm方孔筛筛余量对熟料f-CaO含量的影响 0.2mm筛余量 0.9 1.40 2.42 3.06 w(f-CaO) 0.76 0.84 1.57 2.24 生料0.08mm方孔筛筛余量对熟料f-CaO含量的影响 0.08mm筛余量 5.1 9.
15、3 10.7 11.6 12.5 13.5 w(f-CaO) 0.44 0.67 0.94 1.04 1.08 2.15,合理的生料粉磨细度包括两方面： 一是使生料的平均细度控制在一定范围内； 二是要使颗粒大小均匀，尽量避免粗颗粒。 干法生料的细度:0.2mm方孔筛筛余量小于1.01.5， 0.08mm方孔筛筛余量812； 湿法粉磨的细度:0.08mm方孔筛筛余量1216。 当生料中含有石英、方解石(一般小于4.0)时，或生料的KH、n偏高时，生料的细度应稍细些，用0.2mm方孔筛筛余量应控制在小于0.51.0。,4.3水泥粉磨流程,水泥粉磨系统通常有: 长磨或中长磨开路系统,中长磨一级闭路系统, 短磨二级闭路系统, 闭路中卸磨系统等,近年水泥粉磨趋势:采用球磨机,辊压机,高效选粉机不 同组合的粉磨流程.,4.4影响磨机产质量及能耗的主要因素,1.入磨物料粒度,2.易磨性,3.入磨物料温度,4.入磨物料水分,5.磨内通风,6.助磨剂,7.设备及流程,降低粉磨效率,假凝现象,入库后易结块,设备使用寿命减短,
