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硅酸盐水泥的组成及配料计算

2020-07-22 12:46 作者:菠菜评级 点击:

  硅酸盐水泥的组成及配料计算_临床医学_医药卫生_专业资料。一、CaO—SiO2—Al2O3系统 ? 硅酸三钙C3S ? 硅酸二钙C2S ? 铝酸三钙C3A ? 铝酸一钙CA ? 二铝酸一钙CA2 ? 七铝酸十二钙 C12A7 ? 钙铝黄长石C2AS ? 六铝

  一、CaO—SiO2—Al2O3系统 ? 硅酸三钙C3S ? 硅酸二钙C2S ? 铝酸三钙C3A ? 铝酸一钙CA ? 二铝酸一钙CA2 ? 七铝酸十二钙 C12A7 ? 钙铝黄长石C2AS ? 六铝酸一钙CA6 硅酸三钙C3S ? 纯C3S只在2065~1250℃温度范围内稳定。 ? 随着温度的降低,C3S在不同温度下存在多晶转变。 ? 硅酸三钙可以固溶少量的其它氧化物,将影响它的反应能力 和晶型。 ? 硅酸三钙加水调和后,初凝≥45min,终凝≤12h。 ? 水化较快。 ? 硅酸三钙可产生较高的强度,且强度发展比较快,早期强度 较高,且强度增进率较大,28d强度可以达到一年强度的70~ 80%。 ? 硅酸三钙水化热较高,抗水性较差。 ? 硅酸三钙固溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。 硅酸三钙的合成: 在CaO—SiO2二元系统中: ? 1800℃,几分钟; ? 1650℃,1h,C3S基本形成,游离CaO 1%左右; ? 1450℃,1h,只有少量C3S生成。 硅酸三钙单矿物在1450℃合成时,需要多次重复 粉磨再燃烧。如有足够的熔剂(液相)存在,就可使C2S在 液相中吸收CaO,比较迅速地形成硅酸三钙。 硅酸二钙C2S 纯C2S在1450 ℃下,进行下列多晶转变: γ型C2S无水硬性 C2S由β型转变为γ型,体积膨胀10%而导致物料粉化。 硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同, 同一 晶型的硅酸二钙与水反应后所得的强度不同。 纯硅酸二钙色洁白当有氧化铁时呈棕黄色。 硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢,28天仅有20%左 右反应。 凝结硬化较慢,早期强度低,但后期强度增进率较 高,一年后可赶上或超过硅酸三钙固溶体。 硅酸二钙固溶体的水化热较小,耐水性好。 铝酸三钙C3A ? 等轴晶系,可固溶部分其他氧化物,呈多晶形态。 ? 在偏光镜下,无色透明。 在反光镜下,快冷呈点滴状,慢冷呈矩形或柱状。 反光能力弱,呈暗灰色。 ? 水化迅速,放热多,凝结很快,如不加缓凝剂,就会急凝。 ? 硬化很快,它的强度3天内就大部分发挥出来,故早期强度 较高,但绝对值不高,以后几乎不再增长,甚至倒缩。 ? 干缩变形大,抗硫酸盐性能差。 ? 铝酸一钙CA 二铝酸一钙CA2 七铝酸十二钙C12A7 钙铝黄长石C2AS 六铝酸一钙CA6 Fe2O3? 铁铝酸四钙C4AF ? 斜方晶系,常呈棱柱状和圆粒状晶体。 密度为3770Kg/m3。 在偏光镜下,具有从浅褐到深褐的多色性,二轴晶, 负光性,光轴角中等。在反光镜下,由于反射能力强, 呈亮白色,故在硅酸盐水泥熟料中又称白色中间相。 ? 铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙 之间,但随后的发展不如硅酸三钙。 ? 早期强度类似于铝酸三钙,而后期还能不断增长,类似 于硅酸二钙。 ? 铁铝酸四钙的抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好,水化热 较铝酸三钙低。 四种矿物性能比较 28d内绝对强度:C3S>C4AF>C3A>C2S 水 化 速 度:C3A> C4AF> C3S>C2S 水化 ? 热: C3A> C3S> C4AF> C2S 硅酸盐水泥的组成设计及配料计算 一、硅酸盐水泥的组成设计 1. 硅酸盐水泥对矿物组成的要求 硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料,因此水泥熟料矿物 必须具备: ? 良好的与水反应的能力 ? 相当的强度与良好的耐久性 ? 反应速度可以满足生产的要求 2. 硅酸盐水泥组成矿物的选择 对硅酸盐水泥而言,最符合硅酸盐水泥性质要求的矿物 组成是硅酸三钙和硅酸二钙。 C2S C3S 3 C3S C2S y k C3A C3A 均以固溶体的形式存在。 硅酸盐水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四种矿物组成。 A矿——在硅酸盐水泥熟料中固溶了其它少量氧化物的C3S 称为阿利特(Alite),又称为A矿; 在反光显微镜下为黑色多角形颗粒 B矿——C2S固溶体称为贝利特(Belite),又称为B矿; 在反光显微镜下呈圆粒状,快冷常具有黑白交叉双晶条纹; 慢冷常具有黑白平行双晶条纹。 C矿——固溶了其它少量氧化物的C4AF称为才利特 (Celite),又称为C矿; 在偏光显微镜下反光能力强, 一般称为白 色中间相。 黑色中间相——C3A固溶体。 在偏光显微镜下反光能力弱, 一般称为黑 色中间相。 C3A和C4AF在煅烧中的作用 铁铝酸四钙和铝酸三钙在煅烧过程中熔融成液相,又称 熔剂矿物,可以促进硅酸三钙的顺利形成。 ? 如果物料中熔剂矿物过少,易生烧,氧化钙不易被吸收 完全,导致熟料中游离氧化钙增加,影响熟料质量,降 低窑的产量,增加燃料消耗。 ? 如果熔剂矿物过多,在立窑内易粘结度大的块影,响结?炉瘤;在回 转窑内易结大块,甚至结圈等。 液相的粘度,随C3A/C4AF比而增减。 3. 硅酸盐水泥的组成设计 硅酸盐水泥中含有C3S、C2S、C3A、C4AF四种矿物, 相应的组成氧化物为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。因为 Fe2O3含量较低,可以合并入Al2O3一并考虑,C4AF则相应 计入C3A,这样可以用CaO- Al2O3- SiO2三元系统来表示 硅酸盐水泥的配料组成。 CaO 62%~67% SiO2 20%~24% Al2O3+Fe2O3 6.5%~13% C3S C2S C3A+C4AF 50%~60% 20% 22% 4. 熟料中其他物质及其作用 玻璃体 冷却方式? 工厂中,通常熟料冷却较快, 有部分液相来不及结晶就成为玻璃 体。玻璃体的主要成分为Fe2O3、 Al2O3、CaO,也有少量的MgO和 碱(K2O和Na2O)等。 游离氧化钙 性质: 水化很慢; 水化生成氢氧化钙时,体积膨胀97.9%,在硬 化水泥石内部造成局部膨胀应力。 作用: 游离氧化钙含量增加: 强度降低,甚至倒缩; 严重时甚至引起安定性不良,使水泥制品变形或 开裂,导致水泥浆体的破坏。 应严格控制游离氧化钙的含量。 游离氧化钙(f-CaO) 种类 产生原因 特点 对水泥安 定性的影 响 欠烧游离氧化钙 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生, 结构疏松多 (欠烧f-CaO) 在1100~1200℃低温下形成 孔、 不大 一次游离氧化钙 因配料不当、生料过粗或煅烧不 (一次f-CaO) 良,尚未与S、A、F反应而残留 的CaO 呈“死烧状 态”,结构 致密, 二次游离氧化钙 (二次f-CaO) 熟料慢冷或还原气氛下,C3S分 经过高温, 解而形成的 水化较慢 大 较大 方镁石 方镁石——系游离状态的氧化镁晶体。 氧化镁的作用:熟料含有少量氧化镁时,能降低熟料液相 生成温度,增加液相数量,降低液相粘,有利于熟 料形成,还能改善熟料色泽。 方镁石性质:方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢; 水化生成氢氧化镁时,体积膨胀148%,也会 导致安定性不良。水化时会导致安定性不良。 方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。 二、配料计算 1. 熟料的率值 水泥熟料是一种多矿物集合体,而这些矿物又是由四种 主要氧化物化合而成。因此,在生产控制中,不仅要控制熟料 中各氧化物的含量,还应控制各氧化物之间的比例,即率值。 这样,可以比较方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系, 明确地表示对水泥熟料的性能和煅烧的影响。因此,在生产中, 用率值作为生产控制的一种指标。 我国目前采用的是石灰饱和系数KH、硅率SM和 铝率IM三个率值。 石灰饱和系数(KH) 当A2O3/Fe2O3≥0.64时,熟料CaO与另外三种酸性氧 化物化合形成C3S、C2S、C3A、C4AF四个主要熟料矿物。 理论上在熟料四个主要氧化物中,酸性氧化物应形成碱 性最高的熟料矿物——C3S、C3A、C4AF。 CaO存在一个极限石灰含量。 古特曼与杰耳:石灰理论极限含量的观点。 将C4AF看作为“C3A”和“CF”,并把“C3A”与C3A 视为同一相。 每1%酸性氧化物所需石灰含量分别为: 1%Al2O3形成C3A所需CaO = 3CaO分子量 / Al2O3 分子量 = 1.65 1%Fe2O3形成 CF所需CaO = CaO分子量/ Fe2O3 分子量 = 0.35 1%SiO2形成C3S所需CaO = 3CaO分子量/ SiO2分子量 = 2.8 1%酸性氧化物所需石灰量,既石灰理论极限含量计算公式: CaO = 2.8SiO2 十 1.65 Al2O3 + 0.35 Fe2O3 金德和容克——Al2O3和Fe2O3始终为CaO所饱和,唯有 SiO2石可灰能饱不完和全系被数饱KH和是和熟Ca料O中生全成部C3氧S,化而硅存生在成一部分C2S。 否则硅,酸熟钙料(就C3会S十出C现2S游)所离需氧的化氧钙化。钙因量此与应全在部公二式中的SiO2之 前加氧一化系硅数理—论—上石全灰部饱生和成系硅数酸KH三。钙所需的氧化 钙C含aO量=的K比H值×。2即.8KSiHO表2 十熟1料.6中5A二l2O氧3化十硅0.被35Fe2O3 氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。 KH = (CaO - 1.65 Al2O3- 0.35 Fe2O3 )/ 2.8SiO2 考虑到熟料中有游离CaO、游离SiO2和石膏, KH式可写为: KH=[(CaO-f-C因aO此),-(在1.正65A常l2O硅3十酸0盐.35水Fe2泥O3熟+0.料7SO中3),]/2石.8(SiO2-f- SiO2) 石灰饱和系数灰K饱H与和熟系料数矿KH物应组控成制的在关0系.6式67:~1.0 之 间。为了使水泥具有较好的力学性能, KH应=适(C当3S提+高0.C883S38在C熟2S料) / 中(C的3S含+ 量1.3,25K6CH2S) 一般控制在0.88~0.94。 ? 当C3S=0时,KH=0.667,即此时的熟料矿物只 有C2S、C3A、C4AF而无C3S; ? 当C2S=0时,KH=1,即此时的熟料矿物只有 C3S、C3A、C4AF而无C2S。 硅率SM 硅率又称为硅酸率,其数学表达式是: SM= SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3 ) 式中:SiO2、Al2O3、Fe2O3分别代表熟料中各该氧 化物的质量百分数。 物理意义:硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、 氧化铁之和的质量比。也表示了熟料中 硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。 当Al2O3 / Fe2O3大于0.64时: SM = (C3S + 1.3256C2S) / (1. 434C3S + 2.046C2S) 的质式量中百:分C数?3通。S、常C2,S、硅C酸3A盐、C水4A泥F熟分别料代的表硅熟率料在中各该矿物 ?1.7~2.7之间, 硅率随硅酸盐矿物与熔剂矿物之比而增减。 ?有的白色硅酸盐水泥熟料的硅率可高达 ? 熟料中硅率过高,液相量显著减少,热料煅烧困难。 特别当氧化钙含量低?,4.0硅左酸右二。钙含量多时,熟料易 于粉化。 ? 硅率过低,硅酸盐矿物太少而影响水泥强度,且由 于液相过多,易出现结大块、结炉瘤、结圈等,影 响窑的操作。 铝率IM 率铝又称为铁率,其数学表达式为: IM = Al2O3 / Fe2O3 物理意义:铝率是表示熟料中氧化铝和氧化铁含量的 质量比,也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙 与铁铝酸四钙的比例。 当IM铝大于0.64时,铝率和矿物组成关系的数学式是: IM = 1.15C3A + 0.64 C4AF 式中:C3A、C4AF为熟料中各该矿物的质量百分数。 铝率高低,反映了水泥煅烧过程中高温液相的粘度。 ? 铝率高,熟料中C3A多、相应C4AF较少,则液相粘度大, 物料难烧。 ? 铝率过低,虽然液相粘度较小,液相中质点易于扩散,对 硅酸三形成有利,但烧结范围变窄,窑内易结大块,不利 于窑的操作。 1. 2. 2 无机非金属材料的组成设计及配料计算 二、配料计算 KH, SM, IM 1. 熟料的率值 (4)熟料矿物组成的计算 熟料矿物组成可用岩相分析、X射线定量分析等方法 测定,也可以根据化学成分进行计算。 ? 岩相分析 ? X射线定量分析 ? 红外光谱分析 ? X射线光谱分析仪 常用的从化学成分计算熟料矿物组成的方法有两种,即 石灰饱和系数法和鲍格法。 石灰饱和系数法 先列出有关摩尔质量的比值: C3S中的MC3S/MCaO = 4.07; C2S中的2MCaO/MSiO2=1.87; C4AF中的MC4AF/MFe2O3=3.04; C3A中的MC3A/MAl2O3=3.04 CaSO4中的MCaSO4 /MSO3=3.04 MAl2O3/MFe2O3=0.64 KH = (CaO - 1.65 Al2O3- 0.35 Fe2O3 )/ 2.8SiO2 CaO - 1.65 Al2O3- 0.35 Fe2O3 = 2.8KH SiO2 设与SiO2反应的CaO为Cs;与CaO反应的SiO2为Sc,则 Cs = CaO -(1.65Al2O3 + 0.35Fe2O3 + 0.7SO3) = 2.8KH·Sc (1) Sc = SiO2 (2) C2S中的2MCaO/MSiO2=1.87 正常煅烧情况下,CaO与SiO2反应先生成C2S,剩余的CaO 再与部分C2S反应生成C3S。则由该剩余的CaO量(Cs-1.87Sc),可以 算C3出S中C的3SM含C量3S:/MCaO = 4.07 C3S = 4.07(Cs-1.87Sc)= 4.07Cs-7.6Sc (3) 将(1)、 (2)代入(3)式中,整理后得: C3S = 4.07(2.8KHSc)-7.6Sc = 3.8(3KH-2)SiO2 (4) 由Cs+Sc=C2S+C3S,可计算出C2S含量: C2S = Cs+Sc- C3CS3=S=83.6.8S(c -33K.0H7C-2s )SiO2 将式C2(S 1=)8.、6((12-)KCH代2S)入=S8(.i6O(52)1-,K整H理)后SiO得2: (5) (6) C4AF含量可直接由CFe4A2OF3=含3.量04算Fe出2O:3 C4ACF3A= 含3.0量4C的F3Ae计2=O2算.365,(应A先l2O从3-总0.A64l2FOe32量O3中)将去形成(C47A)F 所需的Al2O3的量,则Ca可S知O4用=1于.7S形O成3 C3A的Al2O3的量: C3A = 2.65(Al2O3-0.64 Fe2O3) CaSO4 = 1.7SO3 (8) (9) 鲍格法(代数法) 以C3S、C2S、C3A、C4AF、CaSO4以及CaO、SiO2、 Al2O3、Fe2O3、SO3分别代表熟料中各矿物和氧化物的百分 含量,则四种矿物和硫酸钙的化学成分百分数可列成下表。 氧化物 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 C3S 73.69 26.31 C2S 65.12 34.88 C3A C4AF CaSO4 62.27 46.16 41.19 37.73 20.98 32.86 58.81 依据表中数值,可以列出以下方程式: C=0.7369C3S + 0.651C2S+0.6227C3A+0.4616C4AF+0.4119CaSO4 S=0.2631C3S + 0.3488C2S A=0.3773C3A + 0.2098C4AF F=0.3286C4AF 解上述联立方程组,即可得由氧化物计算各矿物的 百分含量公式: C3S = 4.07C - 7.60S - 6.72A -1 .43F - 2.86SO3 C2S = 8.60S + 5.07A + 1.07F + 2.15SO3 - 3.07C = 2.87S - 0.754C3S C3A = 2.65A - 1.69F C4AF = 3.04F CaSO4 = 1.70SO3 由率值计算化学组成的公式如下: Fe2O3 = ∑/[(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35)] Al2O3 = IM·Fe2O3 SiO2 = SM (AI2O3+Fe2O3) CaO = ∑- (SiO2+Al2O3+Fe2O3) 式中:∑为熟料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物 的总量估计值,一般在95~97%。 (5)熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异 硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算,是假设熟料平衡冷却, 并生成C3S、C2S、C3A和C4AF四种纯矿物,其计算结果与熟 料真实矿物组成并不完全一致,有时甚至相差很大。 ? 固溶体的影响 ? 冷却条件的影响 ? 碱和其他微量组分的影响 尽管计算的矿物组成与实测值有一定差异,但它能基本 上说明对熟料燃烧和性能的影响。当设计某一矿物组成水泥 熟料时,利用理论计算生料组成是唯一可行的方法,因此, 在水泥工业中应用广泛。 2. 配料 (1)熟料组成的选择及影响因素 熟料组成的选择,一般应该根据水泥品种、原料、燃料 的品质、生料制备、生料的易烧性与熟料煅烧工艺等进行综合 考虑,以达到保证水泥质量、提高产量、降低消耗和设备长期 安全运转的目的。 ? 水泥品种 ? 原料品质 ? 燃料品质 ? 生料细度和均匀性 ? 窑型与规格 ? 水泥生料的易烧性 硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料,石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥(即国 外通称的波特兰水泥) 硅酸盐水泥 Ⅰ型硅酸盐水泥(P.Ⅰ) (不掺加混合材料) (混合材料掺量﹤5%) Ⅱ型硅酸盐水泥(P. Ⅱ) 硅酸盐水泥强度等级 28天强度 ? 普通型:42.5 52.5 62.5 P·Ⅰ、P·Ⅱ ? 早强型:42.5R 52.5R 62.5R 注:“R”表示早强型 原料品质 硅酸盐水泥生产所采用的原料是:石灰石、粘土以及 校正原料。而原料的化学成分与工艺性能,往往对熟料组成 的选择有很大影响。在一般情况下,为了简化工艺流程,便 于生产控制,即使熟料组成略为偏离理想要求,也仍然应采 用两种或三种原料的配料方案,除非这种配料不能保证正常 生产时,才考虑更换某种原料或掺加另一种校正原料。为此, 必须进行全面的技术经济分析。 燃料品质 其他燃料? 用煤作燃料时,煤的灰分将大部分或全部掺入熟料中。 据统计,由于煤灰的掺入,将使熟料饱和系数降低0.04~0.16; 硅率降低0.05~0.20;铝率提高0.05~0.30。 水泥回转窑 在配料计算中把煤灰作为一个原料组分考虑。 生料细度和均匀性 ? 生料均匀性好,KH可高些; ? 若生料成分波动大: 对回转窑而言,其熟料KH应适当降低; 对立窑而言,由于低KH易引起立窑结大块, 为了保证立窑正常燃烧,宜采用高KH低SM方案。 ? 若生料粒度粗,由于化学反应难以进行完全,KH 也应适当降低。 窑型与规格 阿联酋UCC10000t/d水泥生产线 易烧性和反应活性可基本反映固、液、气相环境下,在规定的 温度范围内,通过复杂的物理化学变化,形成熟料的难易程度。 水泥生料的易烧性可用如下两种表达方式: 第一种方式:在某一已知温度下测量经规定时间后的f-CaO, f-CaO的降低数值与易烧性的改善相对应; 测量规定温度下达到f-CaO≤2.0%的时间(t),t的减少 数值与易烧性的改善相对应。 所谓“实用易烧性”即是在1350℃恒温下,在回转窑内燃烧 生料达到CaO<2%所需的时间。 第二种方式: 用各种易烧性指数或易烧性值来表示: BI1 = C3S /(C4AF + C3A) BI2 = C3S /(C4AF + C3A + M + K + Na) BF1= LSF + 10SM- 3(M + K + Na) BF2= LSF + 6(SM - 2)-(M + K + Na) Bth = 55.5 + 11.9R + 90μm + 1.58(LSF - 90)2 - 0.43LC2 式中:C3S、C4AF、C3A分别代表计算生料的潜在矿物组成; R+90μm为生料在90μm筛的筛余量; LC为在1350℃时的液相量(按L·A·Dabl计算)。 生料易烧性愈好,生料煅烧的温度愈低;易烧性愈差, 煅烧温度愈高。 通常生料的煅烧温度为1420~1480℃。 生料的最高煅烧温度与生料成分也就是熟料潜在矿物 组成的关系,如下列回归方程式所示: T(℃)= 1300 + 4.15C3S - 3.74C3A - 12.64C4AF 影响生料易烧性的主要因素: 生料的潜在矿物组成 KH、SM高,生料难烧;反之易烧,易结圈; SM、IM高难烧,烧成温度高。 原料的性质和颗粒组成 石英和方解石含量多、结晶质粗粒多难烧,易烧性差。 生料中的次要氧化物和微量元素 次要氧化物MgO、Na2O、K2O等有利于熟料形成, 但量过多,不利于熟料煅烧并影响质量。 生料的均匀性和细度 生料的均匀性好、细度细,易烧性好。 矿化剂 掺加各种矿化剂,均可改善生料的易烧性。 生料的热处理 生料易烧性差,烧成温度就高,煅烧时间越长。生料 煅烧过程中升温速度快,有利于提高新生态物质的活性。 液相 液相出现温度低,数量多,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。 燃煤的性质 燃煤热值高、煤灰分少、细度细,燃烧速度快,燃 烧温度高,有利于熟料的烧成。 窑内气氛 窑内氧化气氛煅烧,有利于熟料的形成。 (2)配料计算 目的:求出符合要求熟料组成的原料配合比。 Ⅰ.配料:根据水泥熟料成分的要求,将各种原料 按比例配合,以制得符合熟料要求的生料 Ⅱ.配料计算:根据设计熟料成分以及所用原料的 化学组成,进行每一种原料用量的计算,(求出 符合要求的熟料组成的原料配合比) (2)配料计算 Ⅲ.配料计算的依据 ——物料平衡 反应物的量等于生 成物的量 (2)配料计算 Ⅳ.配料计算基准: 基准? 物料随温度升高的一些变化: 物理水:H2O(液)——H2O(气) 粘土中结晶水:高岭石(2SiO2·Al2O3·2H2O) 有机物:CO2 碳酸盐:CaCO3 ——CaO+CO2 过程中有水分、CO2等逸出 物料处于不同状态 (2)配料计算 干燥基:蒸发物理水以后,生料处于干燥状态。以干燥 状态质量所表示的计算单位,称为干燥基准。 干燥基应用:计算干燥原料的配合比和干燥原料的化学成分。 如果不考虑生产损失,则 干石灰石 十 干粘土 十 干铁粉 = 干生料 灼烧基:去掉烧失量(结晶水、二氧化碳与挥发物质等)以后, 生料处于灼烧状态。以灼烧状态质量所表示的计算 单位,称为灼烧基准。 灼烧基应用:计算灼烧原料的配合比和熟料的化学成分。 如果不考虑生产损失,无灰分掺入时: 回转窑 灼烧石灰石 十 灼烧粘土 十 灼烧铁粉 = 灼烧生料 = 熟料 如果不考虑生产损失,有灰分掺入的燃煤时: 灼烧生料 十 煤灰(掺入熟料的) = 熟料 配料计算时必须统一基准 熟料中的煤灰掺入量 式中 GA ——熟料中煤灰掺入量,% q ——单位熟料热耗,kJ/kg熟料 QY ——煤的应用基低热值,kJ/kg煤 AY ——煤的应用基灰分含量,% S ——煤灰沉落率,% (煤灰沉落率因窑型而异) P——煤耗,kg/kg熟料 Ⅴ.配料计算的方法与步骤 (1)方法:代数法、图解法、尝试误差法、矿物 组成法、最小二乘法 人工计算比较繁琐,且不够精确,尤其是当所用 原料的各类较多时 随着计算机及各种应用软件的普及,用计算机进 行配料已解决了繁琐的人工计算问题 生料配料计算方法繁多,现主要介绍累加试凑法。 原理:根据熟料化学成分要求,依次加入各种原料, 同时计算所加入原料的化学成分。然后进行熟料成分累计 验算,如发现成分不符要求,再进行试凑,直至符合要求 为止。 例:已知原、燃料的有关数据如下表所示,假设用预分解窑 以三种原料配料进行生产,要求熟料的三个率值为:KH=0.89, SM=2.1,IM=1.3;单位熟料热耗为3350kJ/kg熟料,计算其配合 比。 原料与煤灰的化学成分 名称 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 其他 合 计 石灰石 42.66 2.42 0.31 0.19 53.13 0.57 0.72 100.00 粘 土 5.27 70.25 14.72 5.48 1.41 0.92 1.95 100.00 铁 粉 0.00 34.42 11.53 48.27 3.53 0.09 2.16 100.00 煤 灰 0.00 53.52 35.34 4.46 4.79 1.19 0.70 100.00 WY (%) 0.60 煤的工业分析 VY (%) AY (%) CY (%) 22.42 28.56 49.02 QY (kJ/kg) 20930 解:1)确定熟料组成 据题已知熟料率值为:KH=0.89±0.02 ,SM=2.1± 0.1 ,IM=1.3± 0.1 。 2)计算煤灰沉落率 GA= QAYS / 100QY = PAYS/100 = 4.57(%) 3)计算要求熟料的化学成分 设:∑ = 97.5%Fe2O3 = ∑/[(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35)] Fe2O3 = 4.51 % Al2O3 = IM·Fe2O3 = 5.86 % SiO2 = SM (Al2O3+Fe2O3) = 21.78% CaO =∑- (SiO2+Al2O3+Fe2O3) = 65.35% 计算步骤 SiO2 要求熟料成分 21.78 煤灰(+4.57) 2.446 Al2O3 5.86 1.615 Fe2O3 4.51 0.204 CaO MgO 其他 合计 65.35 97.50 06.251.9131/00..5035143=102.023.62≈122 差 19.334 石灰石(+122) 2.952 146.2.14558/0.704.23506=23 65.131 -0.054 -0.032 0.378 0.232 64.819 0.695 0.878 差 16.382 3.867 粘土(+23) 16.158 3.386 4.0742.8104.3/012.4827-=05.7.84299 -≈50..891 1.260 0.324 0.212 0.449 差 0.224 1.707.428/01.70252.=8214.522-≈02..0612 -0.961 -1.359 铁粉(+5.8) 1.996 0.669 2.800 0.205 0.005 0.125 差 -1.772 -0.188 粘土(-2.6) 1.827 0.383 0.014 0-.105.721/07.4-8207.9=606.3-251.≈4084.3 0.143 0.037 0.024 0.051 差 0.055 0.195 0.157 -0.18 -0.942 -1.433 铁粉(+0.3) 0.103 差 -0. 048 累计熟料成分 21.828 0.035 0.16 5.700 0.145 0.012 4.498 0.011 0.000 0.006 -0.191 -0.942 -1.427 65.541 0.942 1.427 99.94 5)计算干原料料耗(熟料料耗) 由表可知,配制100kg熟料所需的干原料如下: 石灰石=122/99.94×100=122.06kg 粘 土=(23-2.6)/99.94×100=20.41kg 铁 粉=(5.8+0.3)/99.94×100=6.10kg 6)计算生料的干原料配合比 石灰石=122.06/(122.06+20.41+6.10)×100 %=82.16 % 粘 土=20.41/(122.06+20.41+6.10)×100 %=13.74 % 铁 粉=6.10/(122.06+20.41+6.10)×100 %=4.10 % 作业: 已知原、燃料的有关数据如下表所示,假设用预 分解窑以三种原料配料进行生产,要求熟料的三 个率值为:KH=0.90,SM=2.2,IM=1.3;单位 熟料热耗为3350kJ/kg熟料,计算其配合比。 原料与煤灰的化学成分 名称 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 其他 合 计 石灰石 41.48 0.67 0.44 0.24 55.27 0.39 1.51 100.00 粘 土 5.22 71.26 14.59 5.27 1.77 0.37 1.52 100.00 铁 粉 2.61 28.12 11.20 50.46 3.87 2.06 1.68 100.00 煤 灰 0.00 60.38 32.80 3.23 2.61 0.51 0.47 100.0 WY (%) 0.31 煤的工业分析 VY (%) AY (%) CY (%) 10.36 33.22 56.42 QY (kJ/kg) 22417

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