4 硅酸盐水泥的原料及配料 水泥工艺学

水泥工艺学

§4 硅酸盐水泥的原料及配料

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§4.1 硅酸盐水泥的原料 一、主要原料(生产水泥熟料用) 1.石灰质原料(主要提供氧化钙) 石灰石、白垩、贝壳、泥灰岩、电石渣等

2.黏土质原料(主要提供氧化硅和氧化铝，也 提供部分氧化铁) 黏土、黄土、页岩、河泥、粉煤灰等

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二、校正原料(生产水泥熟料用) 硅质校正原料 常用的有砂岩、河砂、粉砂等。 铝质校正原料 一般有粉煤灰、煤渣、煤矸石、铝矾土等。 铁质校正原料 常用的有硫酸渣(硫酸厂的工业废渣)、铜矿 渣(工业废渣)、低品位的铁矿石。

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三、燃料 主要是煤 无烟煤——挥发份低于10%,热值20900~ 29700kJ/kg(5000~7000kcal/kg) 烟煤——挥发份15%~40%,热值20900~ 31400kJ/kg(5000~7500kcal/kg)

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§4.2 配料 一、 熟料组成的选择 ⑴ 水泥品种 ⑵ 原料品质 ⑶ 燃料品质 ⑷ 生料质量 ⑸ 生产窑型和规格 要求：优质、高产、低消耗、长期安全运转

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二、配料计算 1、计算基准干燥基：干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料 灼烧基：灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料 灼烧生料+煤灰=熟料

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一、熟料中煤灰掺入量

qAar S GA = = PAar S Qnet ,ar

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2.步骤 ⑴列出各原料、煤灰分的化学组成和煤的工业分析资料 ⑵ 计算煤灰掺入量qAar S GA = = PAar S Qnet,ar

GA-熟料中煤灰掺入量，% q -单位熟料热耗，kJ/kg熟料 Qnet,ar -煤收到基低热值，kJ/kg煤 Aar -煤收到基灰分含量，% S -煤灰沉落率，% P -单位熟料煤耗，kg煤/kg熟料

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⑶ 选择熟料矿物组成或率值 ⑷ 计算要求的熟料化学组成； ⑸ 求各原料配合比(递减试凑法、尝试误差法 等) ⑹ 核算所得熟料的化学组成和率值； ⑺ 计算湿原料配合比。

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递减试凑法 例：某预分解窑采用三组分原料配料。熟料率值 控制目标值为KH=0.89,n=2.1,p=1.3,熟料热 耗为3350kJ/kg。已知原料、煤灰的化学成分和 煤的工业分析资料、原料的水分如下表，试求各 原料的配合比。

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原料与煤灰的化学成分(%)名称 石灰石 粘土 铁粉 煤灰 SiO2 2.42 70.25 34.42 53.52 Al2O3 0.31 14.72 11.53 35.34 Fe2O3 0.19 5.48 48.27 4.46 CaO 53.13 1.41 3.53 4.79 烧失量 42.66 5.27 — —

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煤的工业分析数据项目 数值 Mar Aar Var Car Qnet,ar

4.49% 28.56% 20.12% 46.83% 20930kJ/kg

原料的水分(%)原料名称 水分 石灰石 0.8 粘土 1.5 铁粉 4

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解：1、将原料、煤灰的分析数据总和处理成 100%,将100-∑的差值作为“其他”项列出， 如下表名称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 0.31 其他 烧失量 42.66 5.27 — — ∑ 100.0 100.0 100.0 100.0

石灰石 2.42 粘土 铁粉 煤灰

0.19 53.13 1.29 5.48 1.41 2.87 2.35 1.89

70.25 14.72

34.42 11.53 48.27 3.53 53.52 35.34 4.46 4.79

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2、煤灰掺入量的计算：

q Aar S 3350 × 28.56 × 100 = = 4.57% GA = Qnet ,ar × 100 100 × 209303、根据率值计算熟料化学成分：设∑=97.5%Fe 2 O 3 ==

∑( 2 .8 KH + 1)( p + 1) n + 2 .65 p + 1 .35

× 100 %

97 .5 × 100 % = 4.50 % ( 2.8 × 0.89 + 1)(1.3 + 1) × 2.1 + 2.65 × 1.3 + 1.35

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Al 2 O3 = p Fe2 O3 = 1.3 × 4.5% = 5.85%SiO2 = n( Fe2 O3 + Al 2 O3 ) = 2.1 × ( 4.50 + 5.85) = 21.74%

CaO= (97.5-4.50-5.85-21.74)%=65.41% 4、递减试凑求配合比 以100kg熟料为基准计算 递减试凑法配料计算表

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计算步骤

SiO2

Al2O3 Fe2O3

CaO 65.41 0.23 65.18 64.82 0.36 0.32 0.04 0.20 -0.16 0.04

其他 2.50 0.09 2.41 1.57

计算过程说明 煤灰带入的SiO2 =4.57×53.52%=2.45kg

21.74 要求熟料成分 -4.57kg煤灰成分 2.45 差 -122kg石灰石 差 -23kg粘土 差 -5.8kg铁粉 差 +2.6kg粘土 19.29 2.95 16.34 16.16 0.18 2.00

5.85 1.62 4.23 0.38 3.85 3.39 0.46 0.67

4.50 0.20 4.30 0.23 4.07 1.26 2.81 2.80 0.01 0.14

干石灰石=

65.18 = 122.7 kg 53.13%

0.84 干粘土 = 16.34 = 23.3kg 0.66 70.25% 0.18 0.13 0.05 0.07

2.81 干铁粉= = 5.8kg 48.27%干粘土配多了，应取出一 部分干粘土 = 1.82 = 2.6kg 70.25%

-1.82 -0.21 1.83 0.38

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续上表计算步骤 和 -0.3kg铁粉 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 其他 0.01 0.10 0.17 0.03 0.14 0 0.14 0.15 0.14 0.01 0 0.01 -0.12 0.12 0.01 0.01 -0.13 0.11 0.11 0 -0.02 0.11 计算过程说明

干铁粉 =

2.81 = 0.3kg 48.27%

-0.09 差 +0.2kg石灰石 0 余 -0.09

石灰石多了，取出一部分干石灰石 = 0.13 = 0.2kg 53.13%

偏差不大，不再递减

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由上表看出，熟料中尚缺少0.14%的Al2O3, 即Al2O3,略微偏低。但若再加粘土，则SiO2过高， 所以不再递减试凑。其他一项余数也不大，说明 ∑值假定尚合适。 据上表可求得煅烧100kg熟料所需各种原料用 量为： 干石灰石=122 –0.2=121.8kg 干粘土=23-2.6=20.4kg 干铁粉=5.8+0.3=6.1kg

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各原料的配合比为：121.8 干石灰石 = × 100% = 82.13% 121.8 + 20.4 + 6.1

20.4 干粘土 = × 100% = 13.76% 121.8 + 20.4 + 6.1 6 .1 × 100% = 4.11% 干铁粉 = 121.8 + 20.4 + 6.1

5、校验熟料化学成分与率值 根据所求得配合比，先计算生料成分，再换算 熟料成分，如下表所示。