水泥材料学34配料计算.ppt

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1、3.4 硅酸盐水泥熟料矿物组成设计与配硅酸盐水泥熟料矿物组成设计与配料计算料计算复习n硅酸盐水泥熟料的矿物组成：硅酸三钙硅酸三钙 3CaO SiO2 阿利特阿利特 55%65%硅酸二钙硅酸二钙 2CaO SiO2 贝利特贝利特 15%25%铝酸三钙铝酸三钙 3CaO Al2O3 8%14%铁相固溶体铁相固溶体 4CaOAl2O3 Fe2O3 8%12%玻璃体、方镁石、游离钙玻璃体、方镁石、游离钙n硅酸盐水泥熟料的化学组成硅酸盐水泥熟料的化学组成nCaOCaO 62-67%62-67%nSiOSiO2 2 20-24%20-24%nAlAl2 2O O3 3 4-7%4-7%nFeFe2 2O

2、O3 3 2.5-6.0%2.5-6.0%n另外另外:MgOMgO、K K2 2O O、NaNa2 2O O、f-CaOf-CaO等（等（5%5%）复习水泥原料水泥原料原材料：一般为原材料：一般为3434种种n 钙质原料（石灰质）钙质原料（石灰质）n 硅质原料（粘土质）硅质原料（粘土质）n 校正原料（铁质、铝质、硅质）校正原料（铁质、铝质、硅质）CaOCaO、SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3、AlAl2 2O O3 3 水泥原料水泥原料n钙质原料：主要提供钙质原料：主要提供CaOCaOn天然钙质原料：天然钙质原料：石灰岩、泥灰岩石灰岩、泥灰岩、白垩、白垩n主要成分：主要成分：Ca

3、OCaO，少量，少量SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3n主要矿物：方解石（主要矿物：方解石（CaCOCaCO3 3），），少量白云石少量白云石n特点：灰白色到灰黑色，结构致密，强度高特点：灰白色到灰黑色，结构致密，强度高 n （80140MPa80140MPa）n品质要求：品质要求：CaOCaO大于大于45%45%天然石灰质原料的化学成分天然石灰质原料的化学成分编号编号名称名称烧失量烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合计合计1石灰岩石灰岩43.410.120.210.0455.390.5999.41242.781.230.700.2053.8

4、31.32100.06339.835.821.770.8249.741.1699.14441.843.041.020.6449.613.1999.345泥灰岩泥灰岩40.244.862.080.8050.690.9199.58638.028.642.200.9946.981.3098.137白垩白垩36.6210.242.161.8046.281.9599.01836.3712.223.261.4045.840.8199.90水泥原料水泥原料替代钙质原料的工业废渣：替代钙质原料的工业废渣：n电石渣电石渣化工废渣化工废渣n糖滤泥糖滤泥碳酸法制糖废渣碳酸法制糖废渣n碱渣碱渣氯碱法制碱废渣氯碱法制碱

5、废渣n白泥白泥造纸厂造纸厂水泥原料水泥原料n硅铝质原料：主要提供硅铝质原料：主要提供SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3n天然硅质原料：砂岩、页岩天然硅质原料：砂岩、页岩n主要成分：主要成分：SiOSiO2 2，少量少量CaOCaO、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3n主要矿物：石英主要矿物：石英n特点：特点：SiOSiO2 2含量多，硬度大，难磨含量多，硬度大，难磨天然硅质原料的化学成分天然硅质原料的化学成分编号编号名称名称烧失烧失量量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合计合计1砂岩砂岩8.4662.9212.745.224.341.3595.032砂岩砂

6、岩3.7978.759.674.340.470.4477.463河砂河砂0.5389.686.221.341.180.7599.724粉砂岩粉砂岩5.6367.2812.335.142.802.3395.51水泥原料水泥原料替代硅质原料的工业废渣：替代硅质原料的工业废渣：n粉煤灰（火力发电厂废渣）粉煤灰（火力发电厂废渣）n煤矸石（煤炭业废渣）煤矸石（煤炭业废渣）n赤泥（烧结法制铝废渣）赤泥（烧结法制铝废渣）替代原料的化学成分替代原料的化学成分名称名称烧失烧失量量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOTiO2R2O粉煤灰粉煤灰8.3646.5130.3110.452.650.761.2711.

7、5045.4035.004.602.000.603.2552.5220.807.834.550.871.19煤矸石煤矸石48.6042.003.812.420.3358.8822.375.206.272.07石煤石煤64.6610.828.681.7181.416.725.562.22赤泥赤泥4.212.216.124.05.37.74.012.542.550.60.43.92.07.52.43.9电石渣电石渣22.026.02.05.01.54.00.20.665.071.00.221.32水泥原料水泥原料n校正原料：校正原料：n铁质铁质硫铁矿渣、铁尾矿、铜矿渣等硫铁矿渣、铁尾矿、铜矿渣等（

8、要求（要求FeFe2 2O O3 3大于大于40%40%）n铝质铝质铝矾土（铝矾土（要求要求AlAl2 2O O3 3大于大于30%30%）n硅质硅质含硅高的河砂、江砂（含硅高的河砂、江砂（SiOSiO2 2含含量量70%90%70%90%）铁质校正原料的化学成分铁质校正原料的化学成分编号编号名称名称烧失量烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOFeOCuO合计合计1低品位低品位铁矿石铁矿石46.0910.3742.700.730.14100.032尾矿尾矿3.4823.387.6855.245.001.5296.313硫铁矿硫铁矿渣渣3.1826.456.4560.302.342.22

9、100.944铜矿渣铜矿渣38.404.6910.298.455.2730.9098.005铅矿渣铅矿渣30.566.9412.9324.200.6027.300.1399.99铝质校正材料的化学成分铝质校正材料的化学成分名称名称烧失量烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合计合计矾土矾土22.1139.7835.360.931.6099.78煤灰渣煤灰渣9.5452.4027.645.082.341.5698.5655.6829.327.545.020.9398.49水泥工业用燃料水泥工业用燃料主要是煤（用来提供水泥熟料矿物形成所需的热量）主要是煤（用来提供水泥熟料矿物形成所需的热量

10、）少量重油（开窑点火时用）少量重油（开窑点火时用）对煤的品质要求：对煤的品质要求：l热值热值l挥发分挥发分:影响着火温度和燃烧速度影响着火温度和燃烧速度l灰分：影响热值和熟料成分灰分：影响热值和熟料成分l水分：影响燃烧速度和火焰温度（水分：影响燃烧速度和火焰温度（1.01.5%1.01.5%）l细度：影响燃烬程度（细度：影响燃烬程度（0.080mm0.080mm方孔筛筛余方孔筛筛余8%8%15%15%）煤煤种种产产地地煤的工业分析煤的工业分析煤灰化学成分（煤灰化学成分（%）Af（%）Vf（%）Cf（%）QfDW（KJ/Kg）水分水分（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO烟烟煤煤淮淮南南

11、24.6328.1047.27232894.052.9234.945.423.921.15大大同同11.4029.6158.99258471.0855.1416.4216.136.141.30平平顶顶山山22.2025.2352.5724.3390.9958.0832.424.984.400.55褐褐煤煤开开远远12.8661.9725.351327222.6813.683.612.8042.251.30无无烟烟煤煤阳阳泉泉102079272143140140553540105京京西西103037209342847040551040515530我国部分地区煤的成分分析我国部分地区煤的成分分析石

12、膏n石膏：二水石膏（石膏：二水石膏（CaSO42H2O）、无水石膏）、无水石膏（CaSO4）n石膏掺量通过控制水泥中石膏掺量通过控制水泥中SO3的含量的含量nSO3波动：波动：1.5%2.5%n二水石膏波动：二水石膏波动：3%5%n工业废弃物替代：磷石膏、脱硫石膏等工业废弃物替代：磷石膏、脱硫石膏等纯净的天然二水石膏矿石呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色，褐色，黄色，红色，黑色等颜色。纤维石膏普通石膏雪花石膏氟铝石膏混合材n综合利废、节能减排综合利废、节能减排n常用：粒状高炉矿渣、粉煤灰、火山灰常用：粒状高炉矿渣、粉煤灰、火山灰生料配料生料配料n水泥生料：按照熟料设计的要求，将

13、原材料按照一定水泥生料：按照熟料设计的要求，将原材料按照一定的比例配合，通过一定的方法制备的成分均匀稳定的的比例配合，通过一定的方法制备的成分均匀稳定的粉状物料。粉状物料。n生料配料步骤：生料配料步骤：n按照性能要求，设计熟料矿物组成，确定配料方案按照性能要求，设计熟料矿物组成，确定配料方案n分析原材料化学成分，确定原材料种类分析原材料化学成分，确定原材料种类n根据煤的分析数据和熟料烧成热耗，计算熟料中煤根据煤的分析数据和熟料烧成热耗，计算熟料中煤灰掺入量灰掺入量n计算熟料的化学组成计算熟料的化学组成n验算配料的准确性验算配料的准确性n求出原材料配比求出原材料配比熟料组成设计的依据或基础熟料组

14、成设计的依据或基础不同组成表示方法之间的换算：不同组成表示方法之间的换算：n已知已知化学组成化学组成，计算率值和矿物组成，计算率值和矿物组成n已知已知矿物组成矿物组成，计算率值和化学组成，计算率值和化学组成n已知已知率值率值，计算化学组成和矿物组成，计算化学组成和矿物组成化学组成与率值化学组成与率值nKH=KH=（CaO-1.65AlCaO-1.65Al2 2O3-0.35FeO3-0.35Fe2 2O O3 3）/2.8SiO2/2.8SiO2KH=0.88KH=0.880.920.92nSM=SiO2/SM=SiO2/（AlAl2 2O O3 3+Fe+Fe2 2O O3 3）SM=2.4

15、SM=2.42.72.7nIM=AlIM=Al2 2O O3 3/Fe/Fe2 2O O3 3IM=1.4IM=1.41.71.7化学组成与率值化学组成与率值nFeFe2 2O O3=3=/（2.8KH+12.8KH+1）（）（IM+1IM+1）SM+2.65IM+1.35SM+2.65IM+1.35nAlAl2 2O O3=3=IMIM*FeFe2 2O O3 3nSiOSiO2 2=SM=SM（AlAl2 2O O3+3+FeFe2 2O O3 3）nCaOCaO=-（SiOSiO2+2+AlAl2 2O O3+3+FeFe2 2O O3 3）化学组成与矿物组成化学组成与矿物组成水泥熟料矿

16、物的化学组成水泥熟料矿物的化学组成氧化物（氧化物（%）C3SC2SC3AC4AFCaSO4CaO73.6965.1262.2746.1641.19SiO226.3134.88Al2O337.7320.98Fe2O332.86SO358.81化学组成与矿物组成化学组成与矿物组成n CaOCaO=0.7369C=0.7369C3 3S+0.6512CS+0.6512C2 2S+0.6227CS+0.6227C3 3A+0.4616CA+0.4616C4 4AFAF +0.4119CaSO +0.4119CaSO4 4 n SiO SiO2 2=0.2631C=0.2631C3 3S+0.3488C

17、S+0.3488C2 2S S n Al Al2 2O O3 3=0.3773C=0.3773C3 3A+0.2098CA+0.2098C4 4AFAF n Fe Fe2 2O O3 3=0.3286C=0.3286C4 4AFAFn SO SO3 3=0.5881CaSO=0.5881CaSO4 4由化学组成计算矿物组成由化学组成计算矿物组成nC C3 3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SOS=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3 3nC C2 2S=8.60S+5.07A+1.07F-3.07C+2.15SOS=8.60S+5.07A+

18、1.07F-3.07C+2.15SO3 3nC C3 3A=2.65A-1.69FA=2.65A-1.69FnC C4 4AF=3.04FAF=3.04FnCaSOCaSO4 4=1.70 SO=1.70 SO3 3矿物组成与率值矿物组成与率值nKH=KH=（C C3 3S+0.8838CS+0.8838C2 2S S）/（C C3 3S+1.3256CS+1.3256C2 2S S）nSM=SM=（C C3 3S+1.3256CS+1.3256C2 2S S）/1.4341C/1.4341C3 3A+2.0464CA+2.0464C4 4AFAF）nIM=IM=（1.1501C1.1501C

19、3 3A/CA/C4 4AFAF）+0.6383+0.6383矿物组成与率值矿物组成与率值nC C3 3S=3.80S=3.80（3KH-23KH-2）SiOSiO2 2nC C2 2S=8.6S=8.6（1-KH1-KH）SiO SiO2 2nC C3 3A=2.65AlA=2.65Al2 2O O3 3-1.69Fe-1.69Fe2 2O O3 3nC C4 4AF=3.04FeAF=3.04Fe2 2O O3 3生料配料生料配料 -物料平衡物料平衡生料配料方法：生料配料方法：n尝试误差法尝试误差法n递推法递推法n代数法代数法n图解法图解法生料配料计算举例生料配料计算举例(递推法递推法)原

20、料化学成分原料化学成分物料物料名称名称烧烧失失量量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合合计计石灰石灰石石423416904403854410559981砂岩砂岩279823610082011240769924铁铁粉粉352490164528215211549961煤灰煤灰5228352516548078999煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析组组分分WfAfVfCfQfDW（KJ/Kg）%30026002780432023275设计熟料率值设计熟料率值nKH=0.89KH=0.89 nSM=2.5SM=2.5 nIM=1.5IM=1.5熟料热耗熟料热耗n熟料烧成热耗熟料烧成

21、热耗3200 KJ/Kg KJ/Kg计算煤灰掺入量计算煤灰掺入量nGA=(熟料热耗/煤热值)煤灰分 =(3200/23275)26%=3.57%计算熟料中由煤灰带入的化学成分计算熟料中由煤灰带入的化学成分nSiO2=3.57%52.28%=1.86%nAl2O3=3.57%35.2%=1.25%nFe2O3=3.57%5.16%=0.18%nCaO=3.57%5.48%=0.19%由设计率值计算熟料的化学成分由设计率值计算熟料的化学成分n设=97.5%=97.5%n根据率值与化学成分计算公式求出熟料根据率值与化学成分计算公式求出熟料化学成分化学成分:nFe2O3=3.59%nAl2O3=5.3

22、8%nSiO2=22.42%nCaO=66.11%进行递推计算进行递推计算以以100Kg100Kg熟料为基准熟料为基准递推计算表递推计算表物料物料掺掺加量加量（KgKg）SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaO备备注注要求熟料要求熟料组组成成222242425 538383 3595966661111煤灰煤灰3 357571 186861 125250 018180 01919石灰石石灰石1201202 203030 053530 0464665652929依据依据CaOCaO粉砂岩粉砂岩3131202025254 444441 155551 1606

23、0依据依据SiOSiO2 2铁铁粉粉6 645451 160600 010103 340400 09898依据依据FeFe2 2O O3 3石灰石石灰石-3.58-3.58-0.06-0.06-0.02-0.02-0.01-0.01-1.95-1.95依据依据CaOCaO粉砂岩粉砂岩-5.08-5.08-3.32-3.32-0.72-0.72-0.25-0.25-0.26-0.26依据依据SiOSiO2 2铁铁粉粉-3.78-3.78-0.94-0.94-0.06-0.06-2-2-0.57-0.57依据依据FeFe2 2O O3 3计计算熟料成算熟料成分分21.4221.425.525.52

24、3.333.3365.2865.28计算率值并与目标值对比计算率值并与目标值对比nKH=0.917KH=0.917 nSM=2.42SM=2.42 nIM=1.65IM=1.65n需要继续调整需要继续调整生料配料计算举例生料配料计算举例已知：已知：原料化学成分（见表）原料化学成分（见表）煤的工业分析（见表）煤的工业分析（见表）熟料烧成热耗熟料烧成热耗2885KJ/Kg2885KJ/Kg 设计熟料率值设计熟料率值KH=0.89 KH=0.89 SM=2.5 SM=2.5 IM=1.5 IM=1.5在表中输入数据在表中输入数据假设原料配比假设原料配比计算生料成分计算生料成分计算生料成分计算生料成分计算灼烧基生料成分计算灼烧基生料成分计算煤灰掺入量计算煤灰掺入量计算煤灰掺入量计算煤灰掺入量计算熟料成分计算熟料成分计算熟料成分计算熟料成分计算熟料成分计算熟料成分计算熟料成分计算熟料成分求解原料配比求解原料配比求解原料配比求解原料配比求解原料配比求解原料配比求解原料配比求解原料配比求解原料配比求解原料配比生料中有害成分的计算及处理生料中有害成分的计算及处理n生料中的生料中的R3O、SO32-、Cl-引起窑炉系统结皮引起窑炉系统结皮堵塞堵塞n验证有害组分是否和要求验证有害组分是否和要求