白水泥生产之浅见_刘启元.pdf

0前言白水泥是主要用于建筑装饰的特种水泥， 与天 然装饰材料相比， 使用更方便， 色彩易于调节， 价格 低廉， 便于加工成型， 因此主要工业国家几乎都生 产中东一些国家的建筑物， 更偏爱白色和以白色 为基础， 掺和彩色颜料混匀的彩色水泥它们主要 用作饰面涂料、 装饰砂浆和饰面混凝土， 彩色水泥砖 和各种饰面墙板 中国从20世纪40年代， 由王卓然先生在苏州光 华水泥厂建成第一条生产线开始生产白水泥在建 设和生产运行实践中， 大家逐渐认识到白水泥生产 对原燃料要求比普通水泥严格得多， 而且工艺也和 一般水泥厂不同， 生产难度比普通水泥大， 甚至还发 生过建成的白水泥厂投产后生产不出合格白水泥的 情况直到20世纪80年代初， 我国白水泥的研究、 生产、 使用才得到快速发展， 产量增加比较快； 1990 年生产能力达到100万t， 1992年猛增到200万t以 上 最近在安徽省安庆又投产了世界上最大的新型 干法窑白水泥生产线， 配置Φ40m×60m带分解炉的 回转窑系统， 设计熟料产量为1300t/d； 而且我国也 在中东承建了新建白水泥厂工程我们对白水泥生 产线作了一些研究探讨， 现介绍如下。

1白水泥厂对原燃料的要求白水泥的矿物组成及生产工艺与普通硅酸盐水 泥相似， 主要区别是对原料要求十分严格其中应 尽量减少Fe、 Mn、 Ti、 Cr等着色元素的氧化物含量， 对白水泥白度影响最大的是Fe2O3的含量； 另外要求 白水泥熟料中的C3S高， 一般白水泥对原料的质量 要求分析介绍如下 1.1白水泥对石灰石的质量要求 生产普通水泥时， 所用的石灰质原料有石灰石、 泥灰岩、 大理岩等， 一般要求其w(CaO)>48%， 低水平 可到w(CaO)>45%， 近期有些新型干法生产线已突破 这一界限， 采用低品位石灰石仍然能够生产出合格 的普通水泥熟料而生产白水泥则其所用石灰石的 品质要求很高， 其中： w(CaO)>55%[即 w(CaCO3)> 98%]， w(Fe2O3)2.5， 所以黏土质原料中还要掺入含Si量高 的硅砂， 且多数硅砂需经过水洗才能保证砂中 w(SiO2)≥96%~98%， 这样才能配出高质量的白水泥 原料 1.3硅砂 （或硅石） 的要求 所用硅砂要求其w(SiO2)>90%， w(Fe2O3)27200kJ/kg， 且 灰分中的w （Fe2O3）86%而在替代GB/T2015-1991的新标 准 GB2015-2005 中， 规定白水泥白度值不低于 87%。

若生产的白水泥白度达不到87%， 即不属于 合格品， 因此我们要努力提高白水泥的品位 3.1改变煅烧气氛 还原气氛下煅烧的熟料要比在氧化气氛下煅烧 的熟料白度高5%左右这是因为还原气氛改变了 有色矿物铁铝酸钙固溶体的相组成和结构， 形成的 C6AF2固溶体的色泽较浅另外着色能力强的Fe2O3 中三价铁， 在还原气氛中会被还原成Fe3O4和FeO， 其中的两价铁着色能力弱， 熟料白度就可以增加 生产中的具体做法， 是可以在生料中加入少量 （约 0.5%） 的石油焦或焦炭， 使煅烧的物料颗粒中造成 补充的还原气氛， 这样一般可以提高熟料的白度5% ~6%另外烧成带和过渡带选用耐高温的、 低铬低 铁的耐火砖， 也有利于提高熟料的白度 3.2采用水急冷措施冷却熟料2011年第3期2011年第3期生产技术生产技术刘启元， 等： 白水泥生产之浅见--27熟料的冷却过程是影响白度的又一个重要因 素,采用水急冷措施可有效提高水泥的白度因为 铝酸盐相在急冷条件下， 来不及大量固溶到铁相中 去， 从而生成数量较少、 颜色较浅的C6AF2型铁铝酸 钙同时在急冷条件下， 熟料矿物大量以细微结晶 形式被固定下来， 增加了对光线的漫射， 因此白度较 高。

用水急冷有两种方法， 一是高温熟料直接投入 水中急冷水淬， 二是出窑熟料进入漂白机中漂白 3.2.1高温熟料直接投入水中急冷的水淬 一般的熟料初始温度越高、 冷却越快， 其白度越 高一些白水泥厂是将高温熟料直接投入水中或大 量喷冷却水， 对熟料进行急冷； 而且投水急冷时的温 度越高， 得到的水泥白度就越高， 见表1表1冷却方式对熟料白度的影响熟料冷却方式在1450℃时投水急冷在1350℃时投水急冷在1250℃时投水急冷在1200℃时投水急冷在室内缓慢冷却熟料白度/%83817773633.2.2出窑熟料先进漂白机中漂白后再水急冷处理 用漂白机使高温熟料先用转换性天然气 （即天 然气和水蒸气混合物） 处理约1min， 然后在水中急 冷， 熟料白度较单纯投入水中急冷的要提高其白度 约5%在不同介质中冷却对熟料白度的影响见表 2表2不同介质对熟料白度的影响熟料冷却介质氧化状态 （空气中） 冷却中性状态 （氮气中） 冷却还原状态 （氢气中） 冷却水中急冷在漂白机中冷却熟料白度/%75808485.5903.3其他措施 （1）控制烘干热源温度对于水淬熟料的烘 干， 常用窑尾废气在回转烘干机内烘干。

烘干热气 温度过高对熟料白度会有一定的负影响， 当干燥温 度为500~700℃时， 白度要降低4%~5%， 因此生产 中热风温度控制一般不应超过300℃ （2）分级处理若熟料的白度不太高， 在水泥 磨前宜用振动筛进行分级处理因为5~20mm粒径 的熟料白度较高， 可用来生产高品位的白水泥， 其余 颗粒可生产较低品位的白水泥或彩色水泥 （3）水泥磨内耐磨材料的选择白水泥的成品粉磨也很关键， 尤其是白水泥一般要求磨至比表面 积400~500m2/kg， 研磨体磨耗大， 因此应尽量采用花 岗岩衬板以避免铁污染， 研磨体可选卵石， 也可用高 铬铸铁的衬板和研磨体， 或选用立磨生产 （4）石膏的选用为防止水泥闪凝， 白水泥也 要加入缓凝剂石膏所选石膏最好是比熟料白度略 高的雪花石膏， 其掺入量按SO3计为w （SO3） ≤3.5%4白水泥生产的技术进步4.1窑型不断改进， 产量迅速增加 和普通硅酸盐水泥的生产技术相似， 白水泥生 产工艺及装备也不断发生着变化例如早期生产只 有 小 型 湿 法 窑（ Φ1.9/1.6 m × 39 m， Φ20m/1.5 m × 37.50m） ， 其产量仅为1.45~2t/h； 以后经历了干法立 筒窑、 旋风预热窑， 现已发展到带窑外分解的新型干 法窑， 且窑的规格达Φ4m×60m， 设计产量103000t/d （实际可达1400~1500t/d） ， 单机产量增加约40倍。

可见， 随窑型改进产量迅速增加而且不采用湿法 窑而用带分解炉的新型干法窑生产白水泥熟料， 在 使熟料质量进一步提高的同时， 避免了蒸发湿法料 浆水分消耗的热量 （100℃的水气化为100℃的水蒸 气所需汽化热为2257J/g， 节能效果明显 4.2节能降耗 水泥工业是资源、 能源消耗大， 且环境污染不容 忽视的产业我们必须改变以消耗资源和牺牲环境 为代价的传统观念， 必须减少温室气体CO2和其他 有害气体的排放， 建成节能型、 环保型和资源型产 业， 实现可持续发展 （1）力求用立磨代替球磨机因为立磨集中 碎、 粉磨、 烘干、 选分等工序与一体， 流程简单， 粉磨 效率高， 电耗低 （比球磨低15%~20%） ， 磨耗低， 有利 于白度的保证， 因此立磨已是白水泥生产粉磨系统 的发展趋势和主导系统 （2）工艺改进如旧流程水淬工艺， 熟料放出 的热全部进入水中无法再利用， 由水淬池取出的熟 料含水12%~16%， 还需要经过烘干机消耗热量来烘 干现采用工艺中， 虽然漂白机出来的废气温度较 高 （约300℃） ， 但因含水多无法进入分解炉对废气 进一步利用， 但漂白机后面篦冷机的出风（约 200℃） ， 仍然可以引入分解炉废热利用， 从而能使系 统总热耗得以降低。

目前白水泥熟料热耗已由原来 湿法窑的 8 347 kJ/kg， 下降到现在新型干法窑的 40187kJ/kg， 节约了一半的热量随着技术的进步和2011年第3期2011年第3期生产技术生产技术生产技术刘启元， 等： 白水泥生产之浅见（下转第37页） --28工艺的改进， 熟料热耗还有降低的潜力 4.3自动化控制技术的应用 早期湿法窑生产白水泥时全由人工操作， 现在 带分解炉的新型干法窑白水泥熟料生产则已完全采 用了自动化控制技术这样的白水泥生产线， 工艺 技术和工艺装备复杂， 一条线就约有900多台电动 机和阀门； 有200~300个监测点， 能对水泥质量、 环 保、 燃料使用等生产全过程实施监测； 所有监测数据 和工艺装备的运行状况， 均可通过DCS系统进行自 动控制与管理， 从而进一步稳定了工艺操作， 提高产 品产质量， 促进节能降耗和提高运转率因此自动 化控制技术的全面应用和提升也是白水泥生产领域重要的技术进步5结语随着工艺技术、 装备能力和控制系统的不断发 展与进步， 白水泥生产的单机规模和产质量在不断 提高， 劳动生产率在不断提高， 而电、 热能源消耗在 不断降低原来的球磨粉磨物料、 湿法回转窑煅烧 熟料、 水淬后烘干再进入水泥磨生产出白水泥， 这一 流程要退出市场而被淘汰； 取而代之的立磨、 新型干 法窑和漂白机系统将成为生产白水泥的主流。

编辑： 刘翠荣） （收稿日期： 2011-01-28）􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤿􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾􀤾 （上接第28页）2011年第3期2011年第3期生产技术生产技术魏元芳， 等： 利用Excel的自定义公式进行原料配料3结语利用Excel的自定义公式功能， 能够方便地进行水泥生产的原料配 料计算在实际配料计算过程中， 如果原、 燃料发生改变， 只需把原、 燃料分析数据进行更新， 然后调整 配料2， 一般试凑两、 三次即可得到 所需要的三率值控制目标值， 此方 法简便易懂， 达到人人都会用的效 果。

——————————【第一作者简介】 魏元芳 （1968-） ， 女， 山东省建材行业首席技师， 长期从事水泥代用材料的应用研究及水泥生产原料配料方案的优化调整研究编辑： 刘翠荣）（收稿日期： 2010-10-29）图4调整配料后的计算结果图5湿基原料配比计算砂岩配比由10.0降到了9.7KH经调整后， 满足要求随着三率值的 变化， 矿物组成 也自动发生了 变化SMSMIMKHC3SC2SC3AC4AFSiO2Al2O3Fe2O3Al2O3Fe2O3SMIMKHKHSMIMC3SC2SC3AC4AFC3SC2S--37。