原料及配料计算《水泥工艺学》.ppt
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1、第四章第四章 硅酸盐水泥的原料硅酸盐水泥的原料 及配料计算及配料计算配料:配料:根据水泥品种、原料的物理、化学性能与具体根据水泥品种、原料的物理、化学性能与具体的生产条件,确定原料的配合比,称为生料的配的生产条件,确定原料的配合比,称为生料的配合,简称配料。合,简称配料。本章主要内容:本章主要内容:1.原料的种类及特征原料的种类及特征2.生料的易烧性生料的易烧性3.熟料组成的选择熟料组成的选择 4.4.配料计算配料计算4.1 4.1 原料的种类及特征原料的种类及特征生产硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的主要原料:主要原料:石灰质原料石灰质原料和粘土质原料。和粘土质原料。通常,生产通常,生产1t硅酸盐
2、水泥熟料约消耗硅酸盐水泥熟料约消耗1.6t左左右的干原料,其中干石灰质原料约占右的干原料,其中干石灰质原料约占80左右,干粘土质原料约左右,干粘土质原料约1015。生产硅酸盐水泥所用原料生产硅酸盐水泥所用原料原料名称主要提供的成分配比(%)石灰质原料CaO80粘土质原料SiO2、Al2O3少量Fe2O31015校正原料铁质校正原料Fe2O3硅质校正原料SiO2铝质校正原料Al2O3外加剂矿化剂、晶种、助磨剂如:CaF2熟料制造水泥的原料应满足以下工艺要求制造水泥的原料应满足以下工艺要求:化学成分必须满足配料的要求;化学成分必须满足配料的要求;有害杂质的含量应尽量少;有害杂质的含量应尽量少;应具
3、有良好的工艺性能。应具有良好的工艺性能。一一.石灰质原料石灰质原料1.定义定义凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。料。水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石。水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石。石灰石2.分类分类天然石灰质原料天然石灰质原料 分类分类 人工石灰质原料人工石灰质原料天然石灰质原料天然石灰质原料 石灰石:石灰石:由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩 主要成份主要成份:CaCO:CaCO3 主要矿物:主要矿物:方解石(方解石(CaCOCaCO3 3),常含有白云石,常含有白云石(CaCO(Ca
4、CO3 3MgCOMgCO3 3)、硅质(石英或燧石属结晶、硅质(石英或燧石属结晶SiOSiO2)、含铁矿物和粘土质杂质。含铁矿物和粘土质杂质。制水泥用石灰石:制水泥用石灰石:CaO CaO 4548 泥灰岩泥灰岩由碳酸钙和粘土物质同时沉积形成,属石灰岩向由碳酸钙和粘土物质同时沉积形成,属石灰岩向粘土过渡的岩石。粘土过渡的岩石。高钙泥灰岩:高钙泥灰岩:CaOCaO45%KH0.9545%KH0.95,应与粘土配合,应与粘土配合低钙泥灰岩:低钙泥灰岩:CaOCaO43.543.5,KHKH0.80.8,应与石灰石配,应与石灰石配合合 天然水泥岩:天然水泥岩:CaO=43.5CaO=43.545%
5、45%,各率值与熟料相近,各率值与熟料相近白垩:白垩:由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩 主要成分:碳酸钙,含量主要成分:碳酸钙,含量80%-90%80%-90%,甚至高于,甚至高于90%90%。性能:易于粉磨和煅烧,是立窑水泥厂的优质石灰性能:易于粉磨和煅烧,是立窑水泥厂的优质石灰质原料。质原料。贝壳:贝壳:含碳酸钙含碳酸钙90左右左右人工石灰质原料人工石灰质原料电石渣:电石渣:是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含水约水约85%90%的的消石灰浆。消石灰浆。其主要成分其主要成分Ca(OH)2,可替代部分
6、石灰质原料。常用于湿法生产。可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造纸厂的白泥:其主要成分都是纸厂的白泥:其主要成分都是CaCO3,均可做石灰,均可做石灰质原料。质原料。3.3.石灰质原料的选择石灰质原料的选择 质量要求质量要求 石灰质原料使用最广泛的是石灰石,其主要成分石灰质原料使用最广泛的是石灰石,其主要成分是是CaCOCaCO3 3,纯石灰石的,纯石灰石的CaOCaO最高含量为最高含量为56%56%,其品位由,其品位由CaOCaO含量确定。有害成分为含量确定。有害成分为MgOMgO、R R2 2O O、
7、(、(NaNa2 2O O、K K2 2O O)和游)和游离离SiOSiO2 2。石灰质原料的质量要求石灰质原料的质量要求成分成分CaOCaOMgOMgOf-SiOf-SiO2 2(燧(燧石或石英)石或石英)SOSO3 3NaNa2 2O+KO+K2 2O O含量含量()()484833441 10.60.6石灰质原料的选择石灰质原料的选择搭配使用;限制MgO含量;(白云石是MgO的主要来源,含有白云石的石灰石在新敲开的断面上可以看到粉粒状的闪光);限制燧石含量(燧石含量高的石灰岩,表面常有褐色的凸出或呈结核状的夹杂物);新型干法水泥生产,还应限制K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量组分。白
8、云石、石灰石的判定方法:白云石、石灰石的判定方法:用用10%10%盐酸滴在白云石上有少量的气泡产生,滴在石灰盐酸滴在白云石上有少量的气泡产生,滴在石灰石上则剧烈地产生气泡。石上则剧烈地产生气泡。二二.粘土质原料粘土质原料1.1.定义定义 主要提供水泥熟料中主要提供水泥熟料中SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3 和少量和少量 FeFe2 2O O3 3 等成分原料的总称。等成分原料的总称。2.2.分类分类 天然粘土质原料天然粘土质原料 其它其它粘土质原料粘土质原料 天然粘土质原料天然粘土质原料黄土黄土(华北与西北地区)(华北与西北地区)黄土是没有层理的粘土与微粒矿物的天然混合黄土是没有
9、层理的粘土与微粒矿物的天然混合物。成因以风积为主,也有成因于冲积、坡积、洪物。成因以风积为主,也有成因于冲积、坡积、洪积和淤积的。颜色以黄褐色为主。积和淤积的。颜色以黄褐色为主。粘土矿物:粘土矿物:伊利石为主,还有蒙脱石与拜来石等,伊利石为主,还有蒙脱石与拜来石等,以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。化学成分:化学成分:SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3为主为主 ,SMSM=3.54.0 IM=2.3 2.8 塑性指数:塑性指数:8 12粘土粘土 是多种微细的呈疏松或胶状密实的含水是多种微细的呈疏松或胶状密实的含水铝硅酸盐矿物的混合体,它
10、是由富含长石等铝硅酸盐矿物的混合体,它是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经漫长地质年代风化而铝硅酸盐矿物的岩石经漫长地质年代风化而成。成。华北、西北地区的红土华北、西北地区的红土 包括包括 东北地区的黑土与棕壤东北地区的黑土与棕壤 南方地区的红壤与黄壤等南方地区的红壤与黄壤等 主要特征:粘粒占主要特征:粘粒占40407070 根据粘土中主导矿物不同,粘土可分为以下根据粘土中主导矿物不同,粘土可分为以下高岭石类高岭石类:如:红壤、黄壤如:红壤、黄壤类类型:型:蒙脱石类蒙脱石类:水云母类水云母类:如黄土如黄土共同化学式:共同化学式:mSiO2Al2O3nH2O主导矿物:主导矿物:粘土类同时含有几种粘
11、土矿物粘土类同时含有几种粘土矿物时,其含量最多的矿物。时,其含量最多的矿物。粘土种类粘土种类名名称称主导矿物主导矿物SMIM塑性指塑性指数数红土红土伊利石与高岭石,还有长石、石英、方解石、白云母等SO2低1.4-2.6Al2O3Fe2O3高2-51827黑土与黑土与棕壤棕壤水云母与蒙脱石,还有石英及长石、方解石、云母等SiO2高2.7-3.12.6-2.91720红壤与红壤与黄壤黄壤主要高岭石,其次伊利石、叙永石、三水铝矿,还有石英、长石、赤铁矿2.5-3.32-317452025页岩页岩是粘土受地壳压力胶结而成的粘土岩,层理是粘土受地壳压力胶结而成的粘土岩,层理明显,颜色不定,一般灰色、褐色
12、或黑色。化学明显,颜色不定,一般灰色、褐色或黑色。化学成分与粘土类似,可作为粘土使用,但其硅率较成分与粘土类似,可作为粘土使用,但其硅率较低,通常配料时需掺加硅质校正原料。低,通常配料时需掺加硅质校正原料。主要矿物:主要矿物:石英、长石、云母、方解石硅率较低,一般为硅率较低,一般为2.12.8粉砂岩粉砂岩粉砂岩是由直径为粉砂岩是由直径为0.010.1mm的粉砂经长期的粉砂经长期胶结变硬后碎屑沉积岩。胶结变硬后碎屑沉积岩。主要矿物主要矿物:石英、长石、:石英、长石、黏土等,胶结物质有黏黏土等,胶结物质有黏土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡红、淡棕
13、色、紫红色等,质地一般疏松,但也有红、淡棕色、紫红色等,质地一般疏松,但也有较坚硬的。较坚硬的。粉页岩的硅率较高,一般大于粉页岩的硅率较高,一般大于3.0,可作为硅铝,可作为硅铝质原料。质原料。其它粘土质原料其它粘土质原料赤泥:制铝工业中用烧结法从矾土中提取氧化铝赤泥:制铝工业中用烧结法从矾土中提取氧化铝时所排出的赤色工业渣。含水时所排出的赤色工业渣。含水40%50 50%,含含大量大量C C2 2S S,故热耗低,但易沉淀结硬。,故热耗低,但易沉淀结硬。煤矸石:采煤时排出的含煤量很少的黑色废石。煤矸石:采煤时排出的含煤量很少的黑色废石。粉煤灰:发电厂排出的工业渣。粉煤灰:发电厂排出的工业渣。
14、(煤矸石和粉煤灰含氧化铝较高,硅率较低,应掺加硅质煤矸石和粉煤灰含氧化铝较高,硅率较低,应掺加硅质校正原料进行调整。)校正原料进行调整。)粒化高炉矿渣:高炉冶炼生铁时所排出的废渣。粒化高炉矿渣:高炉冶炼生铁时所排出的废渣。3.3.衡量粘土质量的指标衡量粘土质量的指标P P35粘土的化学组成(硅率、铝率)粘土的化学组成(硅率、铝率)含砂量含砂量含碱量含碱量粘土的可塑性粘土的可塑性热稳定性热稳定性正常流动度的需水量正常流动度的需水量品质品质要求要求品位nPMgO(%)R2O(%)SO3(%)塑性指数(立窑考虑)一级品2.73.51.53.53.04.02.012二级品2.02.7;3.54.0不限
15、3.04.02.0124.4.粘土质原料的品质要求及选择粘土质原料的品质要求及选择选择粘土质原料时应注意的问题选择粘土质原料时应注意的问题n、p值要适当。值要适当。尽量不含碎石、卵石,粗砂含量应小于尽量不含碎石、卵石,粗砂含量应小于5%。旋窑生产时对可塑性不做要求旋窑生产时对可塑性不做要求。三三.校正原料校正原料当石灰质原料和粘土质原料配合所得生当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求时,必须根料成分不能符合配料方案要求时,必须根据所缺少的组分掺加相应的据所缺少的组分掺加相应的校正校正原料,这原料,这种以补充某些成分不足为主的原料称为种以补充某些成分不足为主的原料称为校校正
16、原料。正原料。铁质铁质校正原料校正原料 补充氧化铁含量不足的原料,补充氧化铁含量不足的原料,FeFe2 2O O3 3含量含量4040 低品位铁矿石低品位铁矿石炼铁厂尾矿炼铁厂尾矿硫铁矿渣硫铁矿渣铅矿渣或铜矿渣铅矿渣或铜矿渣 铁矿石铁矿石硅硅质质校正原料校正原料 补充氧化硅含量不足的原料,补充氧化硅含量不足的原料,SiO27090,n4.0,R2O4.0。常用:砂岩、河砂、粉砂岩等。其中砂岩,河砂中常用:砂岩、河砂、粉砂岩等。其中砂岩,河砂中结晶结晶SiO2多,难磨难烧,尽量不用,风化砂岩易于粉磨,多,难磨难烧,尽量不用,风化砂岩易于粉磨,对煅烧影响小。对煅烧影响小。砂岩砂岩页岩页岩铝质铝质校
17、正原料校正原料 补充氧化铝含量不足的原料,补充氧化铝含量不足的原料,Al2O330。常用:低品位矾土、煤渣、煤矸石、粉煤灰等常用:低品位矾土、煤渣、煤矸石、粉煤灰等铝钙铝钙渣渣校正原料校正原料一览表一览表名名称称常常用用材材料料质质量量要要求求铁质校铁质校正原料正原料低品位铁矿石、炼铁厂的尾矿、硫铁矿渣铅矿渣铜矿渣Fe2O340%硅质校硅质校正原料正原料硅藻土、硅藻石、含SiO2多的河砂、砂岩、粉砂岩SiO2:70%90%n4.0;R2O4.0%铝质校铝质校正原料正原料炉渣、煤矸石、矾土Al2O330%兼作矿化剂四四.低品位原料和工业废渣的利用低品位原料和工业废渣的利用低品位原料:低品位原料:
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