水泥工艺毕业论文

第一篇：水泥工艺毕业论文

水泥联合粉磨系统节能优化措施

水泥粉磨系统的节能优化措施有很多，而选择一套合适的水泥粉磨系统是粉磨系统节能优化措施中的首要条件，人类在水泥粉磨方面的不断发展进步、设备的不断更新中由传统的单一球磨机粉磨系统逐步发展到今天的水泥双循环粉磨系统，经过对比双循环系统的综合优势明显较高。双循环粉磨系统主要是由辊压机、V型选粉机、球磨机、O-sepa选粉机组成的两个循环粉磨系统，本文还主要介绍各设备由传统系统改进为双循环系统后需要的具体改进，从而更好的适应优化更新的粉磨系统，达到增产的目的。另外水泥双循环粉磨系统的增产优化还可以从入磨物料的物理性质（如颗粒大小及水分含量等）及加入的助磨剂有很大的关系。

第1章 水泥粉磨系统的综述

1.1 辊压机和球磨机组成的开流系统

此系统主要由V型选粉机、辊压机、旋风收尘器和球磨机组成。球磨机系统为开流系统，辊压机系统放风与球磨机通风共用一套收尘系统。流程见图1-1，主机配置见表1-1。此系统其特点是:流程简单，设备及土建投资较少，但水泥颗粒级配中细粉较多，单位产品装机功耗较高，特别是水泥温度高，部分石膏有脱水现象。

1.2 辊压机和球磨机组成的半开流系统

此系统组成与图1-1系统基本相似，只是增加了一个O-Sepa选粉机(流程见图1-2)，把辊压机系统中一部分合格的细粉选出来当成品。其中0-Sepa选粉机规格N1500；最大喂料量270 t/h；成品量5490t/h(S=340-380㎡/kg)；选粉风量90 000 m3/h;装机功率为75 kW。由于增加了选粉机，磨机的通风量可以增加。此系统的特点与图1-1系统基本差不多，只是系统产量略有增加，水泥温度略有降低，但仍较高;另产品装机功耗(只考虑主机功率)也高，达45.83 kWh/t

1.3 辊压机和球磨机(带组合式选粉机)组成的联合粉磨系统

此系统主要由V型选粉机、辊压机、旋风收尘器、球磨机和组合式选粉机组成，球磨机系统为闭路系统，流程图见图1-3，主要的主机配置见表1-2。其中辊压机系统设有单独放风系统，球磨机单独通风与组合式选粉机放风共用一套收尘系统。

此系统特点是：流程复杂，设备及土建投资较高，特别是组合式选粉机外形体积较大，占用的厂房面积较多，其选粉效率也不高；另外风机数量较多，增加了系统电耗；但成品水泥颗粒级配比开流更合理，产量也比开流系统高，特别是水泥温度较低，水泥品质明显比开流好。由于辊压机配长球磨系统还存在一些过粉磨现象，因此此系统把细、长球磨改为短、粗球磨

1.4 辊压机和球磨机(不带组合式选粉机)组成的联合粉磨系统

此系统组成和流程基本上与图1-3一致，主要不同是图1-3中的组合式选粉机被性能更优的。O-sepa选粉机(外形小，选粉效率高)替代；其系统优、缺点也与图1-3系统基本相同；其产品装机功耗(只考虑主机功率)为43.73 kWh/t。其中0-sepa选粉机规格N4000；最大喂料量750 t/h；成品量140240 t/h(S=340380 m3/kg)；选粉风量240 000 m3/h；装机功率220 KW

1.5 辊压机和球磨机(带涡流选粉机)组成的联合粉磨系统

此系统主要由V型选粉机、辊压机、球磨机和涡流选粉机组成，球磨机系统为闭路系统，流程见图1-4。该系统的V型选粉机、辊压机、水泥磨和出磨提升机的配置及其性能完全同表1-2，其他主机配置见表1-

31.6 立磨和球磨机组成的联合粉磨系统

此系统主要由立磨、组合式选粉机、球磨机和0-Sepa选粉机组成，球磨机系统为闭路系统，流程图见图1-5，主要的主机配置见表1-4

由图1-5可知，本系统中立磨作为预粉磨设备，系统设有单独放风系统。从球磨机抽出的气体作为0-Sepa选粉机的一次风、二次风和三次风为环境空气。此系统其特点是：流程相对复杂，设备投资与第4系统相当，但土建费相对较少，因为立磨可以露天布置；另外立磨的维修量比辊压机要少，所以运转率要高些。

1.7立磨终粉磨系统

此系统主要由立磨、高浓度袋收尘器和风机组成，流程图见图1-6，主要的主机配置见表1-5。此系统其特点是:流程简单，系统电耗低;厂房占地少，立磨又可以露天布置，因此土建费用相对较少;另外立磨的维修量比辊压机要少，所以运转率较辊压机系统高

第2章 水泥联合粉磨技术的优化措施

联合粉磨的主要优点是：能保证产品的粉磨细度合格率，能把磨内已经合格的产品及时地作为产品选出来。消除产品过粉磨现象，增加产量，降低电耗。达到水泥粉磨系统的节能优化目的。

2.1 球磨机的技术改造

2.1.1 适当扩大隔仓板蓖缝

2.1.2 合理调整各仓位置比例

2.1.3 合理调整研磨体级配

2.1.4 控制好合理的循环负荷率

2.2 采用挤压粉磨新技术

辊压机及挤压粉磨技术，经过十余年的应用，完善已日趋成熟。其高效节能的特点得以充分体现，而且随着可靠性的提高和工艺系统的日益完善，系统的运转率得到大幅度提高。无论是新建水泥生产线还是老厂工艺改造，都是粉磨系统的优选方案。此外，由于辊压机、打散机、球磨机、选粉机等组成多种粉磨工艺流程，可满足不同生产线的产量要求和产品质量要求。

2.3 选粉机

由于O-Sepa选粉机不带细粉收集装置，需要配备与其处理风量相匹配的大规格的袋收尘器或电除尘器用于收集成品，这无疑较大幅度地增加了系统投资，也使工艺布置复杂，操作控制困难，在一定程度上限制了它的推广和应用。上世纪90年代南京化工学院张少明教授等研究、开发的转子式旋风选粉机，简称为转子式选粉机。将笼型转子选粉原理嫁接于旋风选粉机而形成的一种实用于立窑水泥厂的中、小型高效选粉机。针对“分散”、“分级”和“收集”3个关键技术，它在结构上比旋风式选粉机有了突破性的改进。在相同产量的情况下，与高效涡流选粉机相比效率相当，但可降低系统投资20%一30 %；与旋风式及高效离心式选粉机相比，不但可减少设备规格，而且可提高效率20%-40%。2.3 辊皮和衬板松动

第3章 物料性质对联合粉磨系统节能的影响

3.1 缩小入磨物料的粒度

在水泥生产过程中，粉磨设备使物料粒度缩小300-400倍，而破碎过程一般仅使物料粒度缩小5-20倍。粉磨电耗远远大于破碎电耗。以石灰石为例，粉磨1吨石灰石消耗电量约为20-30kw/h，而破碎1吨石灰石仅需消耗电童1-3kW/h，粉磨消耗的电量是破碎消耗电量的10-20倍。据统计，缩小入磨物料粒度所节约的粉磨电量是破碎增加电量的27倍。所以，适当缩小入磨粒度是节电的有效途径之一。表1为试验磨入磨物料粒度与电耗的关系

3.2 合理控制入磨物料水分

当粉磨水泥时，物料水分对水泥粉磨的影响涉及到两个方面，一是调节排料速度，其次是影响磨内温度。在强力通风条件下，适当向磨内加水，可以降低磨内温度，减少研磨体和衬板的“包球”和粘聚现象，从而提高粉磨效率。水泥磨内加水应视不同情况加以不同的控制。一般来说，入磨物料温度高，加水量可适当增加。各厂可根据自己工厂的具体情况，由试验确定具体的加水比例，切不可盲目从事。

3.3 助磨剂

水泥助磨剂是一种添加剂，适量地加入到被粉磨的物料中，能通过它对颗粒表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗

3.3.1 作用机理

3.3.2 使用效果

合理科学地使用水泥助磨剂提高台时产量10%-20%；普通水泥加助磨剂，提高台时产量15%左右；矿渣水泥加助磨剂，提高台时产量10%以上。同时助磨剂能提高水泥3d和28 d抗压强度3-5 MPa，可多掺混合材6%-10%。水泥助磨剂的节能作用很容易理解，一方面：水泥助磨剂的使用能提高水泥磨的台时产量，从而直接降低了粉磨电耗；另一方面，因水泥助磨剂的增强作用，导致水泥熟料的使用量减少，从而减少了因生产熟料而造成的煤电消耗。两者相加，即是使用助磨剂对水泥工业节能减排的贡献。大家知道，助磨剂对节能和减排的功效是相辅相成的，在实现上述节能功效的同时也实现了优化、减排的目的结 论

水泥双循环粉磨系统的节能优化措施有很多，作者仅根据自己的所学及实习所见总结有以下几方面：

第一、本文通过对水泥联合粉磨系统及传统的单一球磨机水泥粉磨系统的综合对比，并举例说明了水泥联合粉磨系统在流程简单、设备及土建投资较少及设备维修耗资少等方面突出了水泥双循环粉磨系统的明显优势。水泥的联合粉磨系统是人类在水泥粉磨方面不断发展进步中逐渐总结积累而成，是当今比较成熟的水泥粉磨系统。

第二、由传统的粉磨系统改进为水泥联合粉磨系统后，为了保证产品的粉磨细度合格率，消除产品过粉磨现象，原有的水泥设备需在原有的结构基础上加以改进之外，由传统的单一球磨机粉磨系统改为辊压机、斗式提升机及V型选粉机和球磨机、斗式提升机及O-Sepa选粉机组成的两个循环粉磨系统，这样可以更好的优化水泥粉磨系统，从而达到增产的目的。

第三、水泥粉磨系统的增产除了以上两点涉及到的之外还与入磨物料的物理性质有着紧密的关系，例如：物料的颗粒大小、含水量；是否加入水泥助磨剂对粉磨效果及台时有着直接关系，适量地加入水泥助磨剂，能通过它对物料颗粒表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗，达到水泥联合粉磨系统的节能优化。

第二篇：水泥工艺实习报告

水泥烧成工艺实习报告

实习目的：通过六个月实习试用期，了解烧成生产流程，为烧成操作工作打好基础；通过本部实习。了解烧成车间生产流程和设备性能，并接手相关安全管理岗位工作，同时对烧成系统提出自己的看法

实习时间：2010-12-8至2011-4-10

实习单位：铜陵上峰水泥有限公司生产部烧成车间

工作范围：工艺、现场培训并参与安全管理。

实习内容:

一：12月初进入公司报道后，我就按照实习计划由公司安排实习，第一个月主要是由公司组织培训，以便对公司制度、考核、现场、安全、性质有个基本了解。其中主要还是对公司的性质重点了解，公司是一家生产水泥的股份制有限公司。既然是生产水泥的公司，自然就一定的安全隐患，首当其冲就是树立安全意识，了解公司主要的危险源。当然对公司的规模、现场也是需要重点了解的。

在这一个月中我除了参加公司组织的内部培训外，还了解了公司的现场设备和生产工艺流程走遍公司厂区，较深入的了解了公司的基本情况和生产工艺流程，现将第一个月工作做如下汇报：

公司基本情况：铜陵上峰水泥股份制有限公司成立于2003年10月，由浙江上峰集团有限公司、上峰集团有限公司、铜陵有色金属集团控股有限公司、浙江富润股份有限公司、浙江黑猫神蚊香集团有限公司共同发起成立。总投资17亿元的一、二两期工程被列入安徽省和铜陵市“861”行动计划项目和铜陵市招商引资重点建设项目。三条日产4500吨水泥熟料生产线分别于2005年7月18日、2006年10月28日、2009年8月29日点火投产，配套的三套9000KW低温余热发电项目每年可发电1.8亿度。配套工程5000吨级长江水运码头及全长

7.8KM的主厂区至长江码头国内首条远程曲线双层送料长皮带输送机于2006年5月份投入运行，目前码头年吞水泥熟料和原煤的能力可达到700万吨。

矿石破碎下料入库 皮带输送备料进入配料站生料入磨粉化电收尘收尘进入均化库 入窑斗提进入预热器预热分解入窑煅烧篦冷机冷却熟料破碎皮带输送装运船只运输对外销售

进入企业后，来到人事管理员的岗位上时。本岗位人员早已离职。虽有文字交接。但全面接手仍有很多困难，在自己的努力和各位领导和同事的帮助下，顺利的得以接手，并相应的步入正轨。

二：经过一个月厂区部门的实习，在第二个月我进入本部门人事管理员岗位。这时正是恰逢经济危机好转。我们的公司订单逐步增加，企业产量相对增加。这样各部门对一线工人的需求量增加。在人资部韩经理的正确指导下，充分利用自身专业特点在我们通常的广告招聘、人员招聘、内部晋升选拔、从应届生中招聘、人才市场、网络招聘等手段中，根据岗位所需人员进行重点倾侧。例如，对于一线工人，我们通常采用人才市场招聘，并辅助网络招聘、人员招聘、广告招聘等；而对于管理层，主要采用网络招聘，并辅助人才市场，专场招聘，甚至猎头等方式；而对于一些需培养岗位，我们主要从应届生中招聘，辅助网络，专场招聘，人才市场等方式。也正于此。我们人资部根据企业发展需求参加内蒙古工业大学2010年应

届毕业生双选会。并协助高科参加内蒙古科技大学稀土学院专场招聘会，取得了良好的效果。

新员工招聘来后，针对整个招聘流程进行了梳理。这些主要是因为针对2008年新的劳动合同法出台后以及人们对法律的认知程度逐步提高，为减少企业用工风险而做的。其中包括录用通知书制造与细化，新员工上岗通知单，转正通知单等，同时为了整个招聘流程的细化还要梳理应聘登记表，入职登记表，劳动合同签订通知单等一系列文书，从而从招聘角度减少企业用工风险。

进入培训，通常人们都说企业培训的好坏决定企业发展长远的一把利剑。无论从HR所说的人力资源规划、招聘与配置、培训与开发、绩效管理、薪酬福利管理、劳动关系管理的六大模块还是细分为人力资源规划、企业文化、组织设计、流程设计、薪酬体系、激励体系、绩效体系、授权体系、招聘体系、员工关系、培训体系、人事配置、素质模型，职业生涯体系十四个小块说，培训都是企业发展的必不可少的组成部分。远不说海尔的商学院，近到蒙牛，伊利也在这方面逐步系统正规化。而对于我们公司所处北方，离总部比较远，不能充分的利

用总部培训资源。只能根据本地区实际情况来具体安排相应的培训，并做好全年的培训计划。

我们人资部每三个月都会定时对新员工基础培训，让员工更好的了解本企业文化、制度、辉煌的历史、企业发展蓝图等。从而让员工更好的融入韵升这个大家庭，同时各部门也要针对新员工做好相应的工作培训，使得员工能更好的在本职岗位上工作。针对老员工主要从管理和技术两方面着手进行培训。在培训技术创造价值的同时增加大家的管理艺术，从而 全面的提升企业附加值。在这三个月中我们组织了中层管理人员和骨干技术人员的《质量问题处理思路和方法》和新员工的基础培训，并取得了相应的效果。进入2010年，培训工作在以

2010年培训计划为主题，做好每个季度，每个月份的工作安排。并根据培训中存在的相关问题。做好培训调整和处理方案。

说道考核，我们最多谈到的是绩效考核，薪酬考核。而针对我的岗位这方面的主要工作是，月底的工资考核汇总，并相应检查各部数据的准确性等工作，在这份参与的工作中，我明确了各部的工作职责，并且明了很多与HR相关的考核原则。

三：转眼三个月的实习期来到尾声。我的收获颇丰，在这里针对我三个月的工作谈下我的看法，也是我这份实习报告的总结，也是我的一份思想汇报。如有不足之处，希望各位领导谅解。

人力资源部是我国企业存在较年轻的一个部门，从人事部到人力部，可以看到企业领导们观念的转变和对于人力资源的重视。通常人们都会说人力资源部是一个企业的润滑剂，同时也要起到老总的左膀右臂作用。人力资源部门要在人力资源管理的六大模块中结合本地区实际情况为领导出谋划策。从而创造部门存在的真正价值。

从我自身岗位工作来讲，在招聘到录用的一系列流程中，我们要树立企业用工的规范性，这样不仅有利于企业形象树立，而且有利于减少用工风险。当然这一点我们企业本身比其他企业做的相对较好。特别是新劳动合同法出台后。各种相应的细节更是体现尤为重要。当然北方地区，特别是工人这个群体，人们的法律意识不是很强，但谁又能保证每个上岗的人都不关注，如有关注的人，必然会存在相应的风险。所有这个流程每个细节都尤为重要。针对我们这个流程，有些协议签署不具有太多实际意义。比如保密协议不需每个人都签署，只需设计这方面的人员即可，实习协议，主要针对来我厂实习人员。而相对岗位的实习计划，这个协议又不是很适合。如果每个人都签署，既浪费资源，又不具有实际意义。

对于培训，从几次培训看来，企业部分人员对培训重视不够，我们的个别管理者、部分骨干人员和普通工人，对待培训就是以应酬的心理对待。不把培训看做再学习的机会。认为只要干好本职工作就万事大吉，却不知思想决定行动，观念改变人生。没有再学习的能力，很难跟上企业的发展，社会的进步。这需要我们加强培训重视程度，规范化培训体系。当然也要选定好培训课程。这项工作是个长期的过程。

对于考核，现在企业提倡组织扁平化管理，而我们Xx公司谈不上模具性组织扁平化管理，因到2010年1月25日统计人数为413人，现阶层管理基本符合管理要求。而对于宽带式薪酬体系却被广大企业的人们逐步认识到，这种薪酬体系能够有效的实现企业人员合理化运用，在行政与技术方面达成一个共赢点。无论从马斯洛需求层次理论，还是现代管理思想，以及斯蒂芬.罗宾斯的管理理念。每个管理者，特别是每个企业领导者都知道薪酬激励在员

工管理中的重要性。当然每种方式都不能一条腿走路，否则难走多远。

三个月的大家庭生活，深刻感触到“诚信下的责任”的寓意，收获了很多。同时也知道了自己的相对不足。这是我需要不断努力去增进的目标。人们常说“十年磨一剑”，我希望在这样一个融洽的大家庭中，使我百炼成钢，磨练出豪情，磨练出光芒。

感谢各位领导在实习期间对我的关系，感谢同事们对我的包容与支持，感谢老总一直对我的信心。更感谢人资部韩经理，管劳资的孟姐对我细心的指导。我会努力工作，虚心学习。在各位领导的指引下，铸就企业辉煌，展现Xx人的风采！

第三篇：水泥企业工艺质量知识

工艺相关知识

一、名词解释：

1、硅酸盐水泥熟料中的主要矿物有以下四种：C3S、C2S、C3A、C4AF。

2、样品保存主要是为对 质量纠纷、样品抽查、质量复检 时进行仲裁，因此样品一定要 密封妥善保存；

3、为确保检验数据的准确性和 重复性，化验室对各检验岗位人员要组织定期密码抽查和操作考核，生产控制岗位每人每月不少于4个样品，对化学全分析岗位每人每月不少于 2 个样品。

4、矿山“ 三率”是指回采率、贫化率、回收率。

5、生产时要保证物流的畅通性，发生物料断料时要及时采取有效措施，石灰石断料应立即停磨或止料，硅铝质原料和铁质原料断料5分钟以上，应减产运行，硅铝质原料和铁质原料断料10分钟以上时，立即停磨或止料处理。

6、生料均化库料位原则上要大于40%，月均不低于60%。

7、原则上烟煤立磨80um筛余细度应小于12%，球磨细度应小于6%，无烟煤立磨细度应小于6%，球磨细度应小于3%，以提高熟料煅烧质量。

7、入窑风、煤、料的配合应合理，统一操作，确保窑热工制度的稳定

8、水泥磨配料秤与喂料皮带应设连锁装臵，发生断料或不能保证物料配比准确性时，应立即采取有效措施予以纠正。

9、粉磨中改品种或强度等级由低改高时，应用高强度等级水泥清洗磨和输送设备，清洗的水泥全部按低强度等级处理，并做好相应的记录。

10、入磨熟料温度控制在100℃以下。出磨水泥温度不大于135℃。超过此温度应停磨或采取降温措施，防止石膏脱水而影响水泥的性能。

11、出窑熟料可用贮量应保证5天的使用量，出磨水泥要保持3天以上的贮存量。

12、出磨水泥应按相关产品标准的规定进行检验，检验数据经验证可以作为出厂水泥相关指标的确认依据，但不能作为出厂水泥的实物质量检验数据。

13、在生产过程中重要质量指标三小时以上或连续三次检测不合格或单点严重超标时，属于过程质量事故，质量管理部门应及时向责任部门反馈，责任部门应及时采取纠正措施，做好记录并报有关部门。

14、水泥和水泥熟料的出厂决定权属于质量管理部门。质量管理部门应配备出库主管负责出厂水泥和水泥熟料的检验和过程管理，水泥和水泥熟料出厂应有质量管理部门通知方可出厂。

15、子公司必须建立出厂水泥和水泥熟料质量合格确认制度，经确认合格后方可出厂。

16、为保证出厂产品的实物质量，各子公司应制定严于海螺标准要求的内控指标，出口产品和重点工程水泥内控指标必须优于合同约定指标，以保证出厂产品的实物质量受控。

17、严禁无均化功能的水泥库单库包装或散装，严禁上入下出。每季度应进行一次水泥28天抗压强度匀质性试验。

18、水泥出入库处要增加档板、连锁、热电阻等方式进行监控，防止水泥出错库、漏库事件发生。

19、袋装水泥出厂采取过磅验证方式确保袋重合格，不得采用补包方式弥补袋重不足的问题。散装水泥应出具与袋装水泥包装标志内容相同的卡片。

20、袋装水泥在确认或检验合格后存放一个月以上，质量管理部门应发出停止该批水泥出厂通知，并现场标识。经重新取样检验，确认符合标准规定后方能重新签发水泥出厂通知单。

21、出厂产品检验结果中任一项指标不合格时，应立即通知用户停止使用该批产品，子公司与用户双方将该编号封存样寄送省级或省级以上国家认可的建材行业质检机构进行复检，以复检结果为准。

22、质量事故分为：重大质量事故、质量事故、一般质量事故。

23、重大质量事故：出厂产品不符合国家标准或合同约定指标要求。

24、质量事故：出厂产品不符合海螺内控标准要求，出厂产品质量指标数据弄虚作假，生产工艺控制不执行质量管理通知，进厂原燃材料质量不符合要求并严重影响生产。

25、一般质量事故：过程控制指标连续三次达不到内控指标要求或单点严重超标，检验用药品、试剂、仪器或操作不符合要求导致错误的检验结果指导生产，生产单位不良质量行为。

26、重大质量事故和较大负面影响的曝光事件，追究子公司第一责任人和质量管理者代表相应的管理责任，按导致事故发生的原因追究相关部门负责人及责任人的直接责任和相应管理责任；并追究品质部相关人员相应管理责任。

27、质量事故，追究质量管理者代表相应管理责任，按导致事故发生的原因追究相关部门负责人及责任人的直接责任和管理责任。

28、一般质量事故，按导致事故发生的原因考核或追究相关责任人的直接责任。

29、硅酸盐水泥熟料Portland Cement Clinker：即国际上的波特兰水泥熟料（简称水泥熟料），是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当配比，磨成细粉，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要矿物成分的产物。30、按照水泥熟料的主要特性与用途分为:通用水泥熟料和特性水泥熟料。

二、名词解释

1、硅酸盐熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成份得水硬性胶凝物质。

2、铁质校正原料：用以补充配合生料中氧化铁不足的原料。

3、水泥：凡细磨成粉磨状，加入适量水后可成为塑性浆体，即能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。

4、质量：一组固有特性满足需求的能力。

5、比表面积：单位质量的物料所具有的总表面积。

6、KH:表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和生成硅酸三钙的程度。

7、烧失量:物料在高温灼烧产生一系列物理化学反应, 所引起的质量增加与减少的代数和。

8、初凝: 从加水到失去可塑性的时间。

9、安定性:水泥硬化体积变化的均匀性。

10、不溶物:经过酸碱处理不能被溶解的残留物。

11、误差:真实值与测量值之间的差值。

12、终凝时间：为水泥加水拌和时到水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度的时间。

13、细度：水泥颗粒的粗细程度。

14、水泥密度：水泥单位体积的质量。

15、标准稠度：为测定水泥的凝结时间、体积安定性等性能，使其具有准确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度。

16、活性混合材料：凡是天然的或人工制成的矿物质材料，磨细成粉，加水后其本身不硬化，但与石灰加水调和成胶凝状态，不仅能在空气中硬化，并能继续在水中硬化，这类材料称为活性混合材料或水硬性混合材料。

17、混凝土：一般是指以水泥为胶结料配制而成的一种复合材料，即水泥、水及砂、石、另外有时会掺入适当的掺合料（如粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、沸石粉等）和外加剂配制而成的复合材料。

18、粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。

19、火山灰质混合材：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成份的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰石混合后，再加水拌和，则不但在空气中硬化，而且能在水中继续硬化。

三、问答题

1、如何选择石膏最佳掺入量？在日常生产中，通常用同一熟料掺加不同百分比的石膏，磨到同一细度，然后进行凝结时间、安定性、强度试验，根据各龄期强度情况综合考虑，选择在凝结时间正常、安定性合格时达到最高强度的SO3掺入量，作为生产中的控制指标。

2、烧成系统对熟料产品质量的影响？配料是前提，煅烧是关键。烧结过程是熟料矿物形成的关键过程。在配料满足要求的前提下，优质熟料必须通过合理的煅烧来实现。烧成系统影响熟料质量的因素很多，归根结底仍集中在“风、料、煤”的合理匹配上。“风、料、煤”的合理匹配是熟料生产的永恒主题，直接影响熟料的f-CaO合格率及熟料强度，熟料质量优劣，与烧成系统工艺状况及操作状况密不可分。“风”对熟料煅烧的影响主要体现在系统用风、篦冷机用风、一次风、二次风、三次风等。

3、烧成系统有哪六大热工系统组成？

主要有：回转窑系统、预热器系统、燃烧器系统、蓖冷机系统、煤磨系统、分解炉系统。

4、生料为什么要控制0.2 mm以上的颗粒含量？ 生料细度偏粗：（1）细度大，特别是0.20mm筛余大，颗粒表面积减少了煅烧过程中颗粒之间的接触，同时颗粒表面积小，自由能减少，不易参加反应，致使生料中碳酸钙分解不完全，易造成f-CaO增加，熟料质量下降。（2）熟料矿物主要通过固相反应形成的。固相反应的速度除与原料的矿物性质有关外，在均化程度、煅烧温度和时间相同的前提下，与生料的细度成正比关系，细度愈细，反应速度愈快，反应过程愈易完全。

5、评价物料均匀性的指标？

1、标准偏差

2、变异系数

3、均化效果

6、熟料冷却目的是什么？

答：1）为防止出窑熟料C3S分解和C2S粉化，降低熟料强度；

2）回收热量，提高热使用效率，降低煤耗； 3）防止损坏输送设备，延长设备的使用寿命。

7、如何根据熟料的外状况来鉴别熟料的烧成质量？

根据熟料外观形状，可以将立窑熟料块大致分为：黑色致密块状；黑灰争葡萄串状太致密块状；棕色致密块状；白色块状；灰黑色料；黄球，黄粉等。

灰黑色葡萄串状及致密块状熟料（外表为深灰色或深黑色），特点是熟料质量较高，尤其是致密状黑色块更好。

棕色致密块状熟料处表为深棕色（少数呈红棕或黄棕），致密大块，孔隙很小，易粉化，属于立窑中心部位的产物。

白色块状熟料外表呈灰白色（少数呈乳白色或白色略带绿色）微密的块状。一般是在大粒煤块直接接触的周围或煤比较集中的地方包在棕色大块料中，属于立窑中心极不通风部位的产物。

灰黑色粒疏松多孔，一般是在通风过剩，底火太浅处形成，f-CaO含量较高。黄粉、黄球基本属于生烧料，一般在通风过强，或存有龇风孔眼、塌边塌洞的情况下漏出形成。

8、KH、SM、IM对煅烧的影响？

在实际生产中KH过高，工艺条件难以满足需要，f-CaO会明显上升，熟料质量反而下降，KH过低，C3S过少熟料质量也会差，SM过高，硅酸盐矿物多，对熟料的强度有利，但意味着熔剂矿物较少，液相量少，将给煅烧造成困难，SM过低，则对熟料温度不利，且熔剂矿物过多，易结大块炉瘤，结圈等，也不利于煅烧。IM的高低也应视具体情况而定。在C3A+C4AF含量一定时，IM高，意味着C3A量多，C4AF量少，液相粘度增加，C3S形成困难，且熟料的后期强度，抗干缩等影响，相反，IM过低，则C3A量少，C4AF量多，液相粘度降低，这对保护好窑的窑皮不利

9、分解率高低对熟料煅烧影响？ 预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装臵，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。分解率一般控制在90-95％，并不是越高越好，因为生料的分解率越高，分解炉需要的气体温度越高，当分解率超过95％时分解炉的气体温度也直线上升，热耗大大增加，还引起结皮和堵塞，同时延长了物料在炉内的停留时间。

10、液相对熟料形成有何影响，液相粘度和液相量的影响因素

1、熟料煅烧过程中液相量一般为20%-30%。如果液相量过多，则易结大块、炼过、结瘤；如果液相量过少，则料子发散，不易形成完整的底火，易发生垮边、塌窑等现象。液相量多，对于C3S的形成有利，少则对C3S不利。液相量的多少与生料成分、烧成温度有关。生料组分种数较多，则在同样温度下形成的液相量比组分种数较少时多，温度高时形成的液相量也多。

2、液相粘度与生料中Al2O3、Fe2O3的含量有关，IM高的生料则液相粘度大；IM低的生料则液相粘度小；温度高液相粘度小；加入适量的矿化剂（CaF2＜0.5%）液相粘度减少；反之则液相粘度增大。液相粘度大，则物料烧结范围较宽，物料不易被烧熔，底火严实，在落窑时，不易破坏，但对C3S的形成不利，这种熟料一般含Al2O3较高，熟料早期强度高。如果液相粘度小，则物料烧结范围较窄，物料易被烧熔，底火较软，易结大块，对C3S的形成有利。

11、煤质对煅烧的影响。

煤质的好坏直接影响着水泥企业熟料产、质量及综合效益。企业需根据地理环境合理定位，并严格按定位基准进行采购，保证窑产量、质量，降低消耗，最大限度的提高企业整体效益。煤灰分的变化，使掺入到熟料中的煤灰发生改变，会引起熟料的化学成分和率值变化，从而影响熟料强度。通过数据对比发现，煤灰每变化1%，熟料KH变化约0.008，可见煤质变化对熟料质量的影响。

煤的挥发分低，着火温度低；煤的挥发分高，着火温度高，燃烧速度快。煤的灰分高，热值低，容易造成不完全燃烧，预分解系统结皮赌塞；煤灰参量过多，使窑内的煅烧温度降低，易造成烧成带长厚窑皮。实践证明，煤的不完全燃烧是导致窑内结圈、结蛋的主要原因之一。

12、影响生料易烧性的主要因素

1、生料化学成分：KH、SM高，生料难烧；反之易烧，还可能易圈；SM、IM高，难烧，要求较高的烧成温度。

2、原料的性质和颗粒组成

原料中石英和方解石售量多，难烧，易烧性差；结晶质粗粒多，易烧性差。

3、生料中次要氧化物和微量无素

生料中含有少量次要氧化物，如MgO、K2O、Na2O等有利于熟料形成，易烧性好，但含量过多，不利于煅烧。

4、生料的均匀性和生料粉磨细度

生料均匀性好，粉磨细度细，易烧性好。

5、矿化剂

掺加各种矿化剂，均可改善生料的易烧性。

6、生料的热处理

生料的易烧性差，就要求烧成温度高，煅烧时间长。生料煅烧过程式中升温速度高，有利于提高新生态产物的活性，易烧性好。

7、液相

生料煅烧时，液相出现温度低，数量少，液相粘度小，表面张力小，离子迁移速度大，易烧性好，有利于熟料的烧成。

8、燃煤的性质

燃煤热值高，煤灰分少，细度细，燃烧温度高，有利于熟料的烧成。

9、窑内气氛 窑内氧化气氛煅烧，有利于熟料的形成。

三、计算题

1、根据以下熟料成份计算熟料率值及C3S、C2S、C3A、C4AF？ SiO2:22.23% Al2O3:5.35% Fe2O3:3.47% CaO:66.16% MgO:1.14% f-CaO:0.43% KH= CaO-fCaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3/2.8SiO2 =0.895 SM=SiO2/Al2O3+Fe2O3=2.52 IM=Al2O3/Fe2O3=1.54 C3S=3.8SiO2(3KH-2)=57.86 C2S=8.6SiO2(1-KH)=20.1 C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)=8.29 C4AF=3.04Fe2O3=10.55

第四篇：浅谈水泥粉磨工艺

浅谈水泥粉磨工艺-饱磨

辊压机-球磨机联合粉磨系统：即在物料进入球磨机终粉

前，先经过以辊压机作为主要设备的预粉磨系统，然后分级符合要求的细料进入球磨进行终粉磨，这种方式比立磨-球磨机联合粉磨系统效率更高，而且最后由球磨机进行终粉、颗粒级配及颗 粒表面形状好。

出现磨机饱磨的原因有许多，有粗磨仓堵塞，细磨仓堵塞。从以下几个方面可判断出来：

1、现场听磨音低沉；

2、磨机电流下降；

3、水泥磨出口负压上升；

4、出磨提升机电流下降。采取措施：应立即停止喂料，增大磨机通风量。

总之，造成磨机饱磨和影响台产的因素有很多种，例如：

熟料、煤渣、石灰石、粉煤灰的易磨性差；辊压机的挤压效果不好；入磨物料的粒度、水份过大；隔仓板损坏；研磨体级配不当；磨内通风不良；入磨物料温度过高等等，都会影响磨机的台产，而盲目的加大产量，极易造成饱磨。只要我们在工作中认真、正确的判断，一定可以提高磨机的台产，避免饱磨现象发生。

吉安南方粉磨工段：万奎

二〇一一年五月二十七日

第五篇：毕业论文《合成氨工艺设计》

摘要

氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

我国合成氨装置很多，但合成氨装置的控制水平都比较低，大部分厂家还停留在半自动化水平，靠人工控制的也不少，普遍存在的问题是：能耗大、成本高、流程长，自动控制水平低。这种生产状况下生产的产品成本高，市场竞争力差，因此大部分化肥行业处于低利润甚至处于亏损状态。为了改变这种状态，除了改变比较落后的工艺流程外，实现装置生产过程优化控制是行之有效的方法。合成氨生产装置是我国化肥生产的基础，提高整个合成氨生产装置的自动化控制水平，对目前我国化肥行业状况，只有进一步稳定生产降低能耗，才能降低成本，增加效益。而实现合成氨装置的优化是投资少、见效快的有效措施之一。合成氨装置优化控制的意义是提高整个合成氨装置的自动化水平，在现有工艺条件下，发挥优化控制的优势，使整个生产长期运行在最佳状态下，同时，优化系统的应用还能节约原材料消耗，降低能源消耗，提高产品的合格率，增强产品的市场竞争能力。

关键字 合成氨 农业 化学肥料 意义

目录

摘要.............................................................................................................................1 正文.................................................................................................................................3 一.前言............................................................................................................................3 1.1 物理性质：.........................................................................................................3 1.2化学性质.............................................................................................................3 二.合成氨工业产品的用途................................................................................................3 2.1氨气用途：..........................................................................................................3 2.2氨水用途.............................................................................................................3 三.合成氨的生产工艺.......................................................................................................4 ３．１原料气制备.....................................................................................................4 ３．１．１ 一氧化碳变换过程..........................................................................4 ３．１．２脱硫脱碳过程...................................................................................4 ３．１．３气体精制过程...................................................................................5 ３．１．４氨合成..............................................................................................5 ３．２合成氨的催化机理..........................................................................................5 ３．３催化剂的中毒.................................................................................................6 四．影响合成氨的因素：.................................................................................................6 ４.１温度对氨合成反应的影响..................................................................................6 ４.２压力对氨合成反应的影响..................................................................................7 ４.３空速对氨合成反应的影响..................................................................................7 ４.４氢氮比对氨合成反应的影响.............................................................................7 五．研究现状...................................................................................................................8 六.发展趋势.....................................................................................................................8 七.研究合成氨的意义:......................................................................................................9 ７.１、施用化肥之必然.............................................................................................9 ７.２.使用化肥的作用...............................................................................................9 ７．２．１提高粮食产量...................................................................................9 ７．２．２提高土壤肥力.................................................................................10 ７．２．３发挥良种潜力.................................................................................10 ７．２．４补偿耕地不足..................................................................................11 ７．２．５增加有机肥量..................................................................................11 ７．２．６发展绿色资源..................................................................................11 ７．３、化肥与生物能增值......................................................................................11 致谢...............................................................................................................................13 参考文献........................................................................................................................14

正文

一.前言

1.1 物理性质：

无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。1.2化学性质

蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。

氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。

水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。

遇热、明火,难以点燃而危险性较低;但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。

与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。

不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。

二.合成氨工业产品的用途

2.1氨气用途：

a：工业上用氨气来通过氧化制造硝酸，而硝酸是重要的化工原料。b：制造化肥。2.2氨水用途：

a.氨水是实验室重要的试剂

b.军事上作为一种碱性消毒剂，用于消毒沙林类毒剂。常用的是10%浓度的稀氨水（密度0.960），冬季使用浓度则为20%。c.无机工业用于制选各种铁盐。

d.毛纺、丝绸、印染等工业用于洗涤羊毛、呢绒、坯布，溶解和调整酸碱度，并作为助染剂等。

e.有机工业用作胺化剂，生产热固性酚醛树脂的催化剂。

f.医药上用稀氨水对呼吸和循环起反射性刺激，医治晕倒和昏厥，并作皮肤刺激药和消毒药。

g.也用作洗涤剂、中和剂、生物碱浸出剂。还用于制药工业，纱罩业，晒图等。

三.合成氨的生产工艺

３．１原料气制备

将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

净化，对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

３．１．１ 一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：

CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

３．１．２脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。

３．１．３气体精制过程

经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下： CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ

３．１．４氨合成

将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下： N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol ３．２合成氨的催化机理

热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为： xFe + N2→FexN FexN +〔H〕吸→FexNH FexNH +〔H〕吸→FexNH2 FexNH2 ＋〔H〕吸FexNH3xFe+NH3 在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335 kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。

３．３催化剂的中毒

催化剂的催化能力一般称为催化活性。有人认为：由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。

催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如，对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。

四．影响合成氨的因素：

４.１温度对氨合成反应的影响

氨合成反应是一个可逆放热反应。当反应温度升高时，平衡向着氨的分解方向移动；温度降低反应向着氨的生成方向移动。因此，从平衡观点来看，要使氨的平衡产率高，应该采取较低的反应温度。

但是从化学反应速度的观点来看，提高温度总能使反应的速度加快，这是因为温度升高分子的运动加快，分子间碰撞的机率增加，同时又使化合时分子克服

[1]阻力的能力加大，从而增加分子有效结合的机率。

总之，温度低时，反应有利于向合成氨的方向进行，但是氨合成的反应速度较低；提高温度不利于向氨的合成方向移动，但反应速度可以增加。在实际生产中反应温度的选择主要决定于氨合成催化剂的性能。４.２压力对氨合成反应的影响

氨的合成反应是一个分子的氮与三个分子的氢结合生成两个分子的氨，即氨合成反应是分子数目减少、体积缩小的反应，提高压力，可使反应向着生成氨的方向进行。对于氨合成反应来说，提高压力就是提高反应气体的浓度，从而增加反应分子间碰撞的机会，加快了反应的速率。

总之，增加压力对氨的合成反应是有利的，既能增大平衡转化率，又能加快反应速率。但压力也不宜过高，否则，不仅增加动力的消耗，而且对设备和材料的要求也较高。根据我国具体情况，目前在小型合成氨厂，设计压力一般为31.4MPa[2]。

４.３空速对氨合成反应的影响

气体与催化剂接触时间的长短，通常用空速来表示。它的物理意义是：在标准状况下，单位时间内在1m3的催化剂上所通过的气体体积。其单位为m3(标)气体/（m3催化剂·h）,或简写为h-1。在一定的合成条件下，空速增加，气体与催化剂接触时间减少，出合成塔气体氨含量降低。

例如：在29.4MPa、475℃下反应，空速由10000h-1增加到20000h-

1、40000h-1,出塔气体氨含量由25%降至21.5%、16.2%。这看来对生产不利，但由于空速的提高，单位时间内通过催化剂的气体增加，则氨的实际产量增加。在一定条件下，空速由10000h-1 增加到20000h-

1、30000h-

1、40000h-1，催化剂生产能力由1950kgNH3/(h·m3)增加到3340、4280、5040 kgNH3/(h·m3)。

由此看出，增加空间速度可以提高氨的产量。但由于空间速度的增加，每生产一吨氨所需的循环气量，输送气体所需克服的阻力等都要增大，因而消耗的能量也随之加大。尤其是空间速度过大，从合成塔出来的气体带出的热量增多，会使催化剂床层的温度难以控制，并使循环气中氨不易冷凝。在小型合成氨中，一般将空速控制在15000-25000 h-1。４.４氢氮比对氨合成反应的影响

一个根据平衡移动原理，如果改变平衡体系的浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动[3]。氨合成反应的进行，是按H2/N2=3：1的比例消耗的，因此提高氢气、氮气的分压，维持H2/N2=3：1可以提高平衡氨含量。从氨合成反应速度可知，在非平衡的状态下，适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利，因为氮的活性吸附是氨合成反应过程的控制步骤。在一般的生产条件下，氨产率只能达到平衡值的50%～70%，因此，在生产中应适当提高氮的比例，一般控制循环气中氢氮比在2.2～2.8之间较为适宜。

五．研究现状

解放前中国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而2009年达到7021.9万吨，成为世界上产量最高的国家。中国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。中国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。

化学模拟生物固氮的重要研究课题之一，是固氮酶活性中心结构的研究。固氮酶由铁蛋白和钼铁蛋白这两种含过渡金属的蛋白质组合而成[4]。铁蛋白主要起着电子传递输送的作用，而含二个钼原子和二三十个铁和硫原子的钼铁蛋白是络合N2或其他反应物（底物）分子，并进行反应的活性中心所在之处。关于活性中心的结构有多种看法，目前尚无定论。从各种底物结合物活化和还原加氢试验来看，含双钼核的活性中心较为合理。中国有两个研究组于1973—1974年间，不约而同地提出了含钼铁的三核、四核活性中心模型，能较好地解释固氮酶的一系列性能，但其结构细节还有待根据新的实验结果精确化。

国际上有关的研究成果认为，温和条件下的固氮作用一般包含以下三个环节：

①络合过程。它是用某些过渡金属的有机络合物去络合N2，使它的化学键削弱；

②还原过程。它是用化学还原剂或其他还原方法输送电子给被络合的N2，来拆开N2中的N—N键；

③加氢过程。它是提供H+来和负价的N结合，生成NH3。

化学模拟生物固氮工作的一个主要困难是，N2络合了但基本上没有活化，或络合活化了，但活化得很不够。所以，稳定的双氮基络合物一般在温和条件下通过化学还原剂的作用只能析出N2，从不稳定的双氮络合物还原制出的NH3的量相当微少。因此迫切需要从理论上深入分析，以便找出突破的途径。

固氮酶的生物化学和化学模拟工作已取得一定的进展，这必将有力地推动络合催化的研究，特别是对寻找催化效率高的合成氨催化剂，将是一个有力的促进。

六.发展趋势

①原料路线的变化方向。从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的10倍，自从70年代中东石油涨价后,从煤制氨路线重新受到重视,但因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,预计到20世纪末,世界大多数合成氨厂仍将以气体 燃料为主要原料。②节能和降耗。合成氨成本中能源费用占较大比重，合成氨生产的技术改进重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等。现在已提出以天然气为原料的节能型合成氨新流程多种，每吨液氨的设计能耗可降低到约29.3GJ。③与其他产品联合生产。合成氨生产中副产大量的二氧化碳，不仅可用于冷冻、饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品，则可以简化流程、减少能耗、降低成本。中国开发的用氨水脱除二氧化碳直接制碳酸氢铵新工艺，以及中国、意大利等国开发的变换气气提法联合生产尿素工艺，都有明显的优点。

七.研究合成氨的意义:

７.１、施用化肥之必然

生产和使用化肥，是农业生产和科学研究发展到一定阶段的必然产物。农业生产的不同历史阶段，有不同的主要肥源。20世纪初，由于大规模合成氨方法的问世，化肥工业获得迅速发展，并已成为发达国家传统的工业基础之一。当今一座年产30万吨合成氨或50万吨尿素的化肥厂，一年能生产的氮素，大约相当于种植80万公顷豆科绿肥或饲养3000万头猪的猪厩肥所能提供的氮素。更为重要的是，化肥作为一种新肥源，突破了农业（废）副产品还田和农业物质自然（有机）循环的局限。它可以完全不依赖于土地及作物本身，不受气候和其他自然条件的影响，采用现代工业生产的方法，大量提供作物必需的养分，从而在现代农业中大放异彩。农业发展的统计结果认为，粮食产量主要与这些化学指数（单位面积N+P2O5+K2O施用量）呈密切相关。人口密度高的国家，化学化发展越快，化学化指数越高。-这已为一个多世纪来不同国家的农业现代化实践所证明，那些耕地潜力有限的国家，如西欧各国和日本，农业现代都从增施化肥起步。即在一个时期内，主要以化肥形式对农业增加投入，以提高作物单产为首要目标，进而实现农业机械化。从20世纪70年代以后，发展中国家如中国、印度和一些亚洲国家，其化肥使用水平提高很快，这也是其农业生产快速发展的主要原因。

７.２.使用化肥的作用

７．２．１提高粮食产量

据联合国粮食组织（FAO）统计，在1950-1970的20年中，世界粮食总产增加近1倍，其中因谷物播种面积增加10600万公顷，所增加的产量占22％；由于单位面积产量提高所增加的产量占78％。而在各项增产因素中，西方及日本科学家一致认为，增加化肥要起到40％-65％的作用。据全国化肥试验网1981-1983年在29个省（区）18种作物上完成的6000个田间试验结果，其中对粮食作物（水稻、小麦、玉米），每千克化肥养分平均可增产粮食9.4kg（每千克N、P2O5和K2O分别增产10.8、7.3和3.4kg，其投入比例为1：0.4：0.1（加数平均）。进入20世纪90年后，由于化肥平均施用量的提高和肥效报酬递减等原因，氮、磷养分的增产作用有所降低，钾素养分的增产效果有所提高。按1986-1995年部分试验资料统计，平均肥效降低约20％，即每千克化肥养分平均可增产粮食7.5kg。这与鲁如坤（1998）据FAO在世界不同地区的试验结果相似。由于近半个世纪以来，在世界不同地区不同作物上的肥效试验结果颇为一致，故世界各国对化肥增产作用的评价也基本相同。大致而言，化肥在粮食增产中的作用，包括当季肥效和后效，可占到50％左右。据张世贤统计（1996），我国从1952-1995年，粮食产量与化肥投入量同步增长，密切相关。20世纪末，我国年生产粮食约5亿吨，年投入化肥约4200万吨。化肥中如按75％投放于粮食作物，并按我国近期千克化肥养分平均增产粮食7.5kg计，则由化肥增产的粮食每年为2.363亿吨，占年粮食总产的47.3％。

７．２．２提高土壤肥力

国内外10年以上的长期肥效试验结果证明，连续的、系统的施用化肥都将对土壤肥力产生积极的影响。什么是土壤肥力？笔者认为，土壤肥力可以明确地认为就是“土壤生产力”。威廉斯对土壤肥力基本描述“土壤能同时地，最大限度地满足作物对水分和养分需求的能力。”化肥如何影响土壤肥力？每年每季投入农田的化肥，一方面直接提高土壤的供肥水平。供应作物的养分；另一方面，在当季作物收获后，将有相当比例养分残留于土壤（N约30％，P约70％，K约40％），尽管其残留部分（如N）可能会经由不同途径继续损失，但其大部分仍留在土壤中，或被土壤吸持，或参与土壤有机质和微生物体的组成，进而均可被第2季、第2年以及往后种植的作物持续利用。这就是易被人们忽视的化肥后效。连续多年合理施用化肥，土壤有效养分持续增加，作物单产不断提高的一个重要证据，对一个地区不同阶段的同一种作物，在当季不施肥条件下，其单产呈现不断增加的趋势。这是土壤肥力（土壤生产力）持续提高的标志。可以认为，所谓培肥土壤或提高土壤肥力，说到底是提高土壤在无肥条件下的生产力，而连续和系统的施用化肥和有机肥，则是提高土壤肥力或生产力的最有效的方式。正确认识化肥对土壤肥力的影响的一个核心问题，就是化肥是否会单向消耗土壤有机质，使土壤有机质含量不断下降甚至消耗殆尽？土壤有机质是由土壤生产的有机物，以不同方式（根茬、秸秆或有机废弃物等）残留和归还土壤并长期积累的。作物产量越高，单位面积收获的农产品越多，自然残留和归还土壤的有机物也越多。当化肥施入土后被土壤微生物利用可转化为微生物体，也可直接参与土壤中有机物的降解和有机中间产物的再合成（如形成腐殖物质），也都能增加土壤有机质含量和促进有机物的代谢更新。另一方面，以多种方式施用和归还农田的有机废弃物（秸秆、有机肥等）也是补偿和增加土壤有机质的重要途径。增施化肥恰恰是通过作物生产以提高有机物的生产总量，增加根茬留量和有机物还田量的最基本手段。国外连续数十年至百年的长期试验结果表明，在化肥区的作物产量略高于有机肥区，无肥区产量仅为化肥或有机肥区35％-40％的水平，连续施用NPK的化肥区，其保持的土壤有机碳含量虽比有机肥区明显为少，但仍比无肥区高。英国、前苏联、丹麦、日本等7国平均经连续47年的长期试验结果为：无肥区、化肥区和有机肥区土壤有机碳的含量为1.12％（100％）；1.27％（114％）和1.75（156％）。由中国农科院土肥所主持，在我国不同轮作区完成的连续10年的肥效定位试验，获得相似结果。

７．２．３发挥良种潜力

现代作物育种的一个基本目标是培育能吸收和利用更多肥料养分的作物新种，以增加产量，改善品质。因此，高产品种可以认为是对肥料具有高效益的品种。例如，以德国和印度各自的小麦良种与地方种相比，每100kg产量所吸收的养分量基本相同，但良种的单位面积养分吸收量是地方种的2.0-2.8倍，单产是地方种的2.14-2.73倍。小麦育种专家 N.E.Borlaug一再强调，肥料对于以品种改良为突破口的“绿色革命”具有决定性意义。我国杂交稻的推广也与肥料投入量密切相关。据湖南农科院土肥所报告（1980），常规种晚稻随施肥量增加其单产增加不明显，而杂交晚稻（威优6号）则随施肥杂交晚稻较常规晚稻多吸收N21-54kg，P2O51.5-15kg、K2O19.5-67.5kg。因此，肥料投入水平成为良种良法栽培的一项核心措施。

７．２．４补偿耕地不足

对农业增施化肥，实质上与扩大耕地面积的效果相似。例如，按我国近几年化肥平均肥效，每吨养分增产粮食7.5t计，若每公顷耕地的平均粮食单产也是7.5t，则每增施化肥养分1t，即相当于扩大耕地面积1hm2。因此，那些人多地少的国家，无一不是借助增加投肥量一谋求提高作物单产，弥补其耕地的不足。日本、荷兰通过增加化肥投入量，使其耕地面积相对增加60-227％。

７．２．５增加有机肥量

化肥投入量的增加，与作物产量的提高和畜牧业的发展有关。统计表明，德国从1850-1965年的115年间，化肥从无到有，直至平均使用量增至300kg/hm2,随着粮食产量和畜牧业发展，施用于农田的有机肥也从1.8-2.0t/hm2增加到8-9t/hm2，增长达4.5倍。我国从1965-1990年，投入农田的化肥量增加14.7倍，有机肥实际投入量则增加1倍，而以秸秆和根茬等形式增加的有机质总量则更多。由此可见，农牧产品的生物循环必然将相当数量的化肥养分保存在有机肥中。有机肥成为化肥养分能不断再利用的载体。因此，充分利用有机肥源，不仅可发挥有机肥的多种肥田作用，也是充分发挥化肥作用，使化肥养分持续再利用的重要途径。

７．２．６发展绿色资源

化肥作为一种基本肥源，是发展经济作物、森林和草原等绿色资源的重要物质基础。据统计，我国在较充足的施用化肥，实现连年粮食丰收，人民温饱的条件下，经济作物也获得大幅度发展。1995年前的10年中，糖料、油料、橡胶、茶叶等作物增加50％-80％，瓜，菜增150％-170％，水果增加250％，极大地丰富了我国城乡市场和增进了农产品的出口能力。粮食和多种农副产品的丰足，也促进了退耕还林、还草的大面积实施和城乡的大规模绿化，为在宏观上治理水土流失，保护和改善生态环境提供了可靠的基础。我国有1.42亿公顷森林（FAO，1990）长期在雨养的自然条件下生长，如能有重点地施用肥料（尤其对那些次生林），即可加速成材和扩展覆盖率；我国有3.18亿公顷草原（FAO，1990），长期缺水少肥，载蓄率极低，有的每公顷年产肉量不到15kg，如能对有一定水源的草原适量施肥，可较快地提高生草量和载蓄率。一些发达国家，因其有相当数量化肥用于林业和草地，用于发展多种经济作物和实施城乡大规模绿化。使其农牧产品丰富，而且因其能充分开发和利用绿色资源而使其能保持优美的生态环境。

７．３、化肥与生物能增值

农作物生产的本质，就是利用绿色植物所含叶绿素的光合作用，将太阳能转化为作物贮藏的物能，进而将贮藏生物能的农产品供人类和动物利用。由于适量施用化肥，作物生长旺盛，叶面积扩展快，叶绿素含量高，单位时间内光合作用产物和转化贮藏的太阳能就多。随着化肥施用，作物产量及贮藏的生物能也将不断增值。据笔者计算，1964-1975年11年间，上海郊区化肥施用量（N）从115kg/hm2增加到287kg/hm2，相应的粮食产量由7.2t/hm2提高到10.1t/hm2，秸秆也随之增加，而每公顷农田收获得生物能总量也由278.8GJ（100％）提高到300.6GJ（140％）。美国20世纪70年代以玉米计算的资料表明，每投入4.1868KJ化学形式的矿物能，可从玉米籽粒中回收6-8倍即25.4-33.5KJ的生物能，其能量的投入产出比为1：6-8。如果计算化肥的连续后效，化肥增值生物能的效益将更高。由此可见，平衡和合理地施用化肥，实质上是一种利用矿物能以转化和增值生物能的有效手段，是发展现代农业的基本途径。因此，不同的肥源发展阶段，具有不同的农业物质与能量的循环方式，具有不断发展的循环量。很明显，在有机农业阶段，作物的单产主要受制于耕地土壤的自然肥力和有机物和还田量。因而，每年粪肥、绿肥等有机肥的使用量就是特别重要。当有机肥量不足时，只能采用轮休或轮作豆科植物，赖以恢复和保持地力。而当发展到无机-有机农业阶段，随着化肥投入农田量的增加，有机肥供肥（养分）作物将不断为化肥所代替，作物产量不断提高，农业物质循环量迅速增大，直至相对稳定在较高的循环量水平，即在一定的作物品种、气候及水利等生产条件下能达到的较高水平。无机-有机物质及其中能量的不断循环，也使化肥和有机肥的作用得到统一。这两种肥料都须通过土壤而为作物利用，都能促进作物增产，并随物质和能量的循环，相互发生形态的转化。前一年施入的化肥，增产了粮食（籽粒和秸秆），通过人和畜禽的利用，产生的有机废弃物（粪便、垫料等），将有相当部分变成下一年的有机肥。因此，施用化肥既是当季作物的直接肥源和增产手段，又可为下一季作物增加有机肥源。这也是我国农民通俗的称之为“无机”换“有机”的途径，或另一种形式的“肥（化肥）多粮多——粮多猪多——猪多肥（有机肥）多”的良性循环。由此可见，有机肥和化肥虽然形态不一，各具特点，但都是农业物质和能量循环中两种本肥料形态。在循环过程中对立而统一，殊途而同归，共同促进农作物的持续增产和土壤的不断提高。总之，化肥与世界上任何其他事物一样，也决不是完美无缺的。它同样具有值得人们充分重视的另一个侧面。大量连续地施用化肥，特别是在不平衡与不合理施用的状况下，化肥的一些负面影响或副作用，会日益显现出来。如对水体的富营养化，增加环境中硝态氮含量；对某些土壤物理性质（如结构性）的影响；对若干蔬菜、水果的口感质影响等，都是现实存在地问题。由此需要促进人们对平衡施肥概念的认识和发展，对有废弃物再循环和还田的高度重视，以及力求全面提高化肥在经济、社会和生态方面的综合效益。

致谢

参考文献

[1] 姜圣阶主编.《合成氨工艺学》第二卷，石油化学工业出版社，1996 [2] 赵玉祥.《合成氨工艺》.北京.化学工业出版社，1985 [3] 郭凯、唐小恒、周绪美编，《合成氨反应机理》，化学工业出版社，2005 [4] 陈华癸．土壤微生物学．北京：高等教育出版社，1997