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水泥生产用煤

  水泥是一种性能较好的建筑材料。水泥是由水泥熟料锻烧而成的。水泥熟料主要由石灰石、粘土和铁粉这三种原料按一定比例配合后磨制成粉末状生料。生料经在炉窑内的连续加热,使其经一系列的物理化学变化就变成熟料。

  1.水泥熟料锻烧过程。水泥生料在炉内锻烧成熟料的过程,可划分为以下五个阶段:①水分蒸发阶段。这个阶段含两个过程,一是生料入炉后温度升至100~150℃时,生料吸附水几乎全部蒸发掉,这个过程称干燥过程;二是生料干燥后随着煤的燃烧放热将物料温度升至450℃时,原料构成之一的粘土失去结晶水,变成游离的无定型的AL2O3和SiO2。这两个过程均为吸热过程。②碳酸盐分解阶段。炉窑内温度升至600℃以上时,生料中的碳酸盐开始分解。③固相反应阶段。这一阶段是生成部分水泥熟料矿物的阶段。④水泥熟料烧成阶段。水泥熟料的主要成分是C3S,客观存在需在液相中形成,为此炉窑温度需继续升高。当温度升至1450℃时C3S的生成反应速度最快。因此为保证C3S的生成温度,使它在水泥熟料中占据较大比重,提高水泥质量,要控制好这个阶段的窑温在1300~1450~1300℃之间。⑤水泥熟料冷却阶段,当温度降至1300℃时,C3S的形成终止,此后温度再下降便进入了冷却阶段。水泥原料的混合生料经以上五个阶段就转变成了水泥熟料,再经一些必要的处理就成为建筑用的水泥。

  2.水泥锻烧设备。水泥的锻烧过程是在一定的炉窑设备内进行的。目前在大中型水泥厂多采用回转窑生产工艺,小型水泥厂多采用立窑生产工艺。回转窑是一个大型的热工机组,由筒体、轮带、托轮、传动装置及密封装置等组成。

  3.水泥生产用煤要求。①煤的发热量。发热量高低直接影响到窑内温度的高低,进而影响到C3S的生成,为保证窑内温度在1450℃,要求煤炭应有较高的发热量。②煤的挥发分。当使用回转窑时,为保证煤粉的顺利着火和足够的燃烧强度,一般要求Vd=18~30%之间;当采用立窑生产水泥时,因挥发分的析出是在缺氧条件下进行的,因此为减少q3的热损失,需燃用低挥发分的煤,以Vd<10%为宜。③煤的灰分。灰分对水泥熟料锻烧的影响没有发热量和挥发分那么大,特别是立窑的锻烧过程,可把入窑前的生料还应视为一种高灰分的煤炭。这是因为水泥熟料与煤灰的化学成分基本相同,只是各种组分不一样。对回转窑,若灰分太高,一方面会降低煤的发热量,另一方面因煤粉燃烧后产生的煤灰飞落到熟料中会影响到熟料的质量。④供煤粒度d<6~13mm或选用d<13~25mm的混煤。⑤供煤水分MT,ar<10%;⑥灰熔点ST>1250℃。

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