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一般來講,水泥行業生產的是矽酸鹽水泥,矽酸鹽水泥是
一種細致的、通常為灰色的粉末,它由鈣 ( 來自石灰石 )、 矽酸鹽、鋁酸鹽 ( 黏土 ) 以及鐵酸鹽組成。在一個矽酸鹽 水泥工廠中,水泥生產有以下幾個主要階段:
生料的準備
・ 石灰石是水泥生產的主要原材料,大多數工廠都位於石 灰石采石場附近,以盡量降低運輸成本。
・ 通過爆破或者使用截裝機來進行原料 ( 石灰石、頁岩、 矽土和黃鐵礦 ) 的提取。
・ 原料被送至破碎機,在那裏經過破碎或錘擊變成碎塊。
・ 壓碎的石灰石和其它原料通常覆蓋儲存,以防受外界環 境的影響,同時也可最大程度地減小灰塵。
・ 在大多數情況下,采石場和水泥廠會需要分離的或單獨 的電源設備。
生料磨
・ 在生料磨車間,原料被磨得更細,以保證高質量的混合。
・ 在此階段使用了立磨和球磨,前者利用滾筒外泄的壓力 將通過的材料碾碎,後者則依靠鋼球對材料進行研磨。
・ 至今為止,生料磨所消耗電能的大部分並未被用來破碎
材料,而是轉化成了熱能損耗。因此這裏就存在一種經 濟化的需求,希望能夠對生料磨車間進行調節,將能量 損失保持在盡可能低的水平。
・ 使用一種優化粉磨過程的電氣自動化係統是很有必要的。
・ 生料最終被運輸到均化堆場進行儲藏和進一步的材料混合。
熟料生產
・ 熟料球形結塊的直徑必須在 0.32-5.0cm 範圍之內,它們 是在原料之間的化學反應中產生的。
・ 高溫處理係統包括三個步驟:烘幹或預熱、煆燒 ( 一次 熱處理,在其過程中生成氧化鈣 ) 以及焙燒 ( 燒結 )。
・ 煆燒是此工序中的核心部分。生料被連續地稱重並送入 預熱器最頂部的旋風分離器,預熱器中的材料被上升的 熱空氣加熱,在巨大的旋轉窯內部,原料在 1450 攝氏 度下轉化成為熟料。
・ 熟料從窯頭進入篦冷機進行熱再生和冷卻。冷卻了的熟 料隨後用盤式運輸帶傳輸到熟料料倉進行儲存。
・ 熟料冷卻後可在運輸帶上傳輸,並可以再生多達 30% 的熱量。送經熟料的冷卻空氣被導入旋窯,它有利於燃料燃燒。一般類型的篦冷機為往複爐蓖式、行星式和旋 轉式。篦冷機收集的非常粗糙的粉塵由水泥礦物組成, 它被回收重新處理。
・ 根據冷卻效率和希望得到的冷卻溫度,在冷卻過程中使 用的空氣量大約為 1-2 千克 / 每千克熟料。如果在冷卻 過程之後,一部分氣體被用於其它過程,例如煤炭幹燥, 則可以減少需要淨化的氣體量。
・ 熟料儲存能力可以基於市場考慮,一個工廠通常可以儲 存熟料年產量的 5-25%。運輸帶和鬥式提升機之類的設 備可用於將熟料從篦冷機到儲存區以及熟料磨機之間進行傳輸。重力下落和傳送點通常備有至粉塵收集器的通 風設備。
・ 對低散失和低能耗的主要要求是做到旋窯運轉均衡一致。 因此 , 必須使用現代化過程控製技術對燃燒過程進行持續的監控。
儲存及熟料磨
・ 熟料從熟料料倉中取出並送到給料倉,在進入熟料磨之 前與石膏和添加劑進行配比混合。
・ 在熟料粉磨過程中,熟料與其它原料被一同磨成細粉, 多達 5% 的石膏或附加的硬石膏被添加進來,以控製水 泥的凝固時間,同時加入的還有其它化合物,例如用來 調節流動性或者含氣量的化合物。很多工廠使用滾式破 碎機來獲取可減小到預定尺寸的熟料和石膏,這些材料 隨後被送入球磨 ( 旋轉式、垂直鋼筒,內含鋼合金滾珠 ) 進行餘下的粉磨加工。
・ 粉磨過程在封閉係統中進行,該係統配備了一個空氣分 離機,用來按大小將水泥顆粒分開,沒有完全磨細的材 料被重新送過該係統。
・ 這道高能耗的工序需要自動化和最優化的控製,以保證 目前的質量要求。
儲藏和發運
・ 成品水泥被儲藏在巨大的混凝土料倉內。
・ 可以將水泥散裝到卡車或者車皮中發運給客戶,也可以 裝袋,用標準貨車發送。
・ 在運營一個水泥廠時,交貨過程是最主要的任務之一。
・ 由於發運設備通常也用於稱量和裝卸來自外部供應商的 材料,因此這些係統必須同時支持給料傳輸的過程控製。
・ 現代化的發運係統提供了全部的物流支持,並且使發運 過程對操作者透明。
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