课件：第五章熟料率值及配料计算.ppt

无机非金属材料工学,第五章 熟料率值与生料的配料计算,一、硅酸盐水泥的原料,主要化学成分： CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，约95%,3,硅酸盐水泥熟料 主要矿物组成 C3S、C2S、 C3A、C4AF,钙质原料,硅质原料,铝质原料,铁质原料,石灰石,粘土,铁粉,一、硅酸盐水泥的原料,一、硅酸盐水泥的原料,校正原料 粘土中氧化硅含量不足时，可用高硅原料校正；如砂岩、 沙子等 粘土中氧化铝含量偏低时，可用高铝原料校正；如煤矸石、粉煤灰、煤渣等 粘土中氧化铁含量偏低时，可用高铁原料校正；如铁粉,矿化剂 为了改善易烧性，需要加入少量矿化剂；如萤石、石膏、重晶石尾矿、铅锌尾矿或铜矿渣等,一、硅酸盐水泥的原料, 常用天然石灰石原料：石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等, 我国大部分水泥厂使用：石灰岩、泥灰岩, 石灰岩中主要矿物为方解石，少量白云石、硅质、含铁矿物和粘土质原料。其中氧化钙含量不低于4548%, 石灰石中的白云石（CaCO3.MgCO3）是熟料中氧化镁的主要来源！ 燧石：结晶二氧化硅，呈结核状或透镜状；色黑、质地坚硬，难以磨细；影响窑磨产量及熟料质量；石灰石中控制含量4%,其它非天然石石灰石原料：电石渣、糖滤泥、碱渣、白泥,A、石灰石, 泥灰岩是由碳酸钙和粘土物质同时沉积形成的均匀混合的沉积岩，是一种由石灰岩向粘土过渡的岩石。,一、硅酸盐水泥的原料,为使熟料中氧化镁含量小于5%，应控制石灰石中氧化镁含量小于3% 石灰石中碱性氧化物含量应低于1%，以免影响煅烧！,一、硅酸盐水泥的原料,天然粘土质原料有：黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等；黄土、粘土应用最广,粘土原料质量的衡量：化学成分（硅率、铝率）、含砂量、含碱量、可塑性、热稳定性、正常流动时的需水量等,B、粘土,一、硅酸盐水泥的原料,粘土中碱含量控制（低热水泥 K2O+Na2O1.0%） 粘土中MgO的控制（3.0%）,赤泥：制铝工业中用烧结法从矾土中提取氧化铝时排出的赤色工业渣。每生产1吨氧化铝产生1.51.8吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨 煤矸石：采煤时排出的含煤量较少的黑色废石，煅烧后呈粉红色 粉煤灰：火力电厂排出的煤粉燃烧灰渣,其它非天然粘土质原料,一、硅酸盐水泥的原料,一、硅酸盐水泥的原料,C、校正原料,常用铁质校正原料：低品位铁矿石、炼铁厂尾矿、硫酸厂工业废渣硫酸渣（硫铁矿渣）、铜矿渣、铅矿渣,一、硅酸盐水泥的原料,常用硅质校正原料：砂岩、河砂、粉砂岩,扩大原料资源，充分合理利用低品位原料和工业废渣,一般要求硅质原料的SiO2含量为7090%,二、水泥生料的易烧性,定义：所谓生料易烧性是指在水泥窑实际操作中，熟料煅烧的难易程度。一般是以生料在某一设定温度下，经过一定时间煅烧后，熟料中所含游离钙f-CaO的多少来表示，游离氧化钙越多，易烧性越差；游离氧化钙越少，则易烧性越好。 在选定矿山及确定配料方案时，都要做此工作，可按相关标准进行,参考标准：JC/T 735-2005 水泥生料易烧性试验方法,二、水泥生料的易烧性,水泥熟料的煅烧温度以满足阿利特相形成为目的。生料易烧性越好，煅烧温度越低；易烧性不好，煅烧温度高。通常 14201480,T（）=1300+4.51C3S-3.74C3A-12.64C4AF,二、水泥生料的易烧性,生料易烧性的影响因素：,生料的潜在矿物组成 原料的性质和颗粒组成 原料中次要元素和微量元素的含量 生料的均匀性和生料粉磨细度,矿化剂的含量（种类及掺入量） 生料的热处理（升温速度） 液相量（粘度、表面张力、离子迁移） 燃煤的性质（热值、灰分、细度） 窑内气氛（氧化气氛有利）,率值对烧成温度和易烧性的影响,MS 硅率,MA 铝率,LSF(KH)高、SM(MS)高，生料难烧；反之易烧，但是可能易结圈。,SM高、IM(MA)高，生料难烧,要求较高的烧成温度。,石英和方解石含量高，难烧，易烧性差；结晶质粗颗粒多，易烧性差！,MgO/K2O/Na2O等有利于熟料形成，含量过多，不利于煅烧,均匀性好、粉磨细度细，易烧性好,熟料中的主要矿物均由各主要氧化物经高温煅烧化合而成，熟料矿物组成取决于化学组成，控制合适的熟料化学成分是获得优质水泥水泥熟料的中心环节，根据熟料化学成分也可以推测出熟料中各矿物的相对含量高低。,三、化学成分与矿物组成间的关系,（1） CaO C 形成 C3S、C2S、C3A、C4AF C C3S，熟料质量 C f-CaO,影响安定性,熟料难烧 C C3S，C2S，早期强度，熟料好烧 故在实际生产中， CaO 的含量必须适当，就硅酸盐水泥熟料而言，一般为 62% 67% 。,（2） SiO2 S 形成 C3S + C2S S C3S，C2S，早期强度 相应 A、F，溶剂矿物，熟料难烧 S C3S + C2S ，熟料质量 相应 A、F，溶剂矿物，易烧， 液相量，影响窑操作,（3） Al2O3 A 形成 C3A + C4AF 当溶剂矿物一定时， A C3A，极早期强度，易快凝 液相粘度大，熟料难烧 A C3A,三、化学成分与矿物组成间的关系,（4） Fe2O3 F 形成 C4AF F C4AF，液相粘度，液相量， 易结大块，烧结范围窄，影响窑操作,（5） 其他少量氧化物和微量元素 少量有利增加液相量，降低液相粘度，降低熟料烧成温度，有利熟料烧成。 氧化物和微量元素多，易结大块，烧结范围窄，预热器易堵，影响窑操作,三、化学成分与矿物组成间的关系,、从硅酸盐水泥熟料的化学组成看，CaO的低限大约为60%。过低会降低胶凝性，易粉化;CaO高限可达67%，此时要求几乎全部酸性氧化物与CaO反应生成C3A、C4AF和C3S而甚少C2S。实际生产中一般倾向于CaO含量稍高一些，使熟料中含有较多的C3S 。 、Al2O3和Fe2O3的含量过少时，由于要求较高的煅烧温度，因而增加煅烧费用，不经济。 Al2O3含量过高时，液相粘度过大，不利于熟料形成；同时，此种熟料水化时，凝结时间往往太短而难控制；当C3A含量大约高于15%时，有时加石膏也难以控制规定的凝结时间。 C4AF不像C3A那样，故有时Fe2O3多一些是允许的；但Fe2O3过多，易使窑内结大块，甚至结圈，操作不易控制。,三、化学成分与矿物组成间的关系,19,四、水泥熟料的率值,1、目前中国水泥生产中普遍采用的率值为石灰饱和系数KH，硅率SM (silica Modulus)，和铝率IM (Iron Modules) 2、硅率：水泥熟料中SiO2与Al2O3、Fe2O3含量之和的比值，用SM表示，有时也用n表示，计算式如下： SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3) 3、铝率：熟料中Al2O3与Fe2O3含量之比，用IM表示，有时也用p来表示，计算式如下： IM=Al2O3/Fe2O3 硅酸盐水泥熟料硅率和铝率的一般控制范围为： SM：1.72.7，IM：0.81.7之间。 特种硅酸盐水泥，硅率和铝率的取值会超出上述范围。 如，白色水泥：SM 4.0，IM 10；抗硫酸盐水泥：IM 0.7,20,硅率SM与熟料矿物组成之间的关系,假定熟料矿物中只有C3S、C2S、C3A、C4AF，利用简单的质量守恒关系，可以推得硅率与熟料矿物组成之间存在以下关系： SM=(C3S+1.32C2S)/(1.434C3A+2.046C4AF) （3-4） 硅率间接地反映了熟料中硅酸盐矿物与熔剂性矿物之比。这就反过来说明，提出硅率的概念同时利用硅率来控制水泥熟料的成分和生产在理论上是合理的。 硅率越大水泥熟料中硅酸盐矿物越多，熔剂性矿物越少，如果熟料中有足够的CaO就有可能形成较多的阿利特，水泥将具有良好的早强特性，但这样的熟料比较难以烧成； 如果熟料中CaO并不多，则熟料中可能形成较多的贝利特，水泥虽然早期强度较低，但放热量较小，耐蚀性较好。,四、水泥熟料的率值,21,硅率SM与熟料煅烧之间的关系,水泥熟料的烧成过程是一个固液相反应过程，液相量在很大程度上起着促进熟料烧成过程过程的作用。 在一定范围内，SM低，体系液相多，熟料易于烧成。但是，过多的液相可能造成窑的操作控制困难，如易出现结大块、结炉瘤、结圈等不正常现象；同时，熟料中硅酸盐矿物减少，强度低。 相反，SM高，体系液相量少，熟料就难以烧成；特别是当氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。,四、水泥熟料的率值,22,铝率IM与熟料矿物组成之间的关系,利用简单的质量守恒关系，可以推得熟料的铝率IM与矿物组成之间存在以下关系： IM=1.15C3A/C4AF+0.64 （IM0.64） （3-5） 显然，铝率间接地反映了水泥熟料中C3A与C4AF含量之比,一定程度上反映了水泥煅烧过程中高温液相的粘度。 铝率高，熟料中C3A含量就高，C4AF含量就少。高温下液相的粘度大，不利于质点在液相中的移动，从而对熟料的烧成并不十分有利。但是铝率高的生料烧结范围宽，有利于窑的操作控制。 铝率低,生料高温下液相粘度低，有利于质点的移动；有利于硅酸三钙的烧成过程，但是铝率低的生料烧成温度下烧结温度范围变窄，不利于窑的操作控制，易结大块。,四、水泥熟料的率值,23,石灰饱和系数,假设：熟料体系中酸性氧化物形成最高碱性矿物应该是：C3S、C3A、C4AF（计算时C4AF分解为C3A+CF） 则每1%的酸性氧化物反应生成上述最高碱性矿物熟料矿物所需的CaO分别可以计算如下： CC3S=3 MCaO/MSiO2=356.08/60.09=2.8 CC3A=3 MCaO/MAl2O3=356.08/101.96=1.65 CC4AF=MCaO/MFe2O3=56.08/159.70=0.35 CaOmax=2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3,四、水泥熟料的率值,古特曼（A.Guttmann） 杰耳（F.Gille） 石灰理论极限含量,24,石灰饱和系数 （续）,实际情况：并不是所有的酸性氧化物都会按预期目标全部与氧化钙反应生成最高碱度的熟料矿物。尤其是不可能全部形成C3S，而是会形成一部分C2S，同时残留一部分游离氧化钙。 于是，定义石灰饱和系数0 1，乘于2.8SiO2项之上，便可得实际氧化钙的量应为： CaO=2.8 SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3 变换后可得石灰饱和系数的计算公式如下： =(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/2.8/ SiO2 （IM0.64）,四、水泥熟料的率值,苏联学者金德(.)和容克(.) 石灰石饱和系数,25,石灰饱和系数的意义,定义：水泥熟料中所有氧化硅SiO2反应生成硅酸盐矿物（C3S+C2S）所需的氧化钙CaO的量与所有氧化硅反应后全部形成C3S所需的氧化钙的量的比值。 也就是说，石灰饱和系数是水泥熟料中氧化硅被氧化钙饱和成C3S的程度。 所以，石灰饱和系数是一个具有明确物理意义的参数。 从理论上讲，石灰饱和系数值越大，熟料中C3S矿物越多；反之，石灰饱和系数越小，熟料中C3S矿物就越少。,三、水泥熟料的率值,26,石灰饱和系数与熟料矿物组成之间的关系,当 =1.0时，熟料矿物组成为：C3S、C3A、C4AF，没有C2S。 当 =2/3时，熟料矿物组成为：C2S、C3A、C4AF，没有C3S。 当 =2/31.0之间时，熟料矿物组成为：C3S、C2S、C3A、C4AF。 所以，理论上硅酸盐水泥熟料的石灰饱和系数值应当控制在2/31.0之间。实际生产中石灰饱和系数往往控制在0.820.94之间（0.860.92）。,三、水泥熟料的率值,27,石灰饱和系数的校正,若考虑烧成反应的不完全性，水泥熟料中往往残留游离氧化钙f-CaO、游离氧化硅SiO2和游离三氧化硫SO3，这时石灰饱和系数应当作如下修正： =(CaOf-CaO)(1.65Al2O3+0.35Fe2O3+0.7SO3)/2.8/ (SiO2f-SiO2) （IM0.64） 当IM0.64时，熟料中的矿物组成改变为：C3S、C2S、C2F、C4AF， 的计算公式相应地修正如下： =(CaO1.10Al2O30.70Fe2O3)/2.8/ SiO2 （IM0.64） 当水泥生料配料过程中添加CaF2和CaSO4等物质作矿化剂时， 的计算公式也需作相应的调整。,三、水泥熟料的率值,28,石灰饱和系数与熟料矿物组成之间的关系, =（C3S+0.8833C2S）/（C3S+1.3256C2S） (3-14),（3-14）推导过程如下： 设熟料中用于形成C3S和C2S的CaO质量为Cs，用于形成C3S和C2S的SiO2质量为Sc，则有： =Cs/2.8Sc 又假定熟料形成过程中先是Sc与部分Cs反应形成C2S，此时所消耗的CaO为C1，而剩余的CaO（C2）再与先前形成的C2S作用形成C3S。这就是说，剩余多少分子的CaO就可以生成多少分子的C3S。在上述条件下，就可以得到C3S、C2S与Cs和Sc之间的关系如下：,三、水泥熟料的率值,29,石灰饱和系数与矿物组成关系的推导,C1=2McSc/Ms=1.87Sc （Mc、Ms分别为CaO和SiO2摩尔质量） C2=Cs1.87Sc 则有：C3S=MC3SC2/Mc=4.07 Cs7.61 Sc （1） 由质量守恒定律，C2S=Cs+ScC3S =8.61 Cs3.07 Sc （2） 解方程组（1）、（2）便可得到Cs和Sc、与C3S、C2S之间的关系。再将KH=Cs/2.8Sc代入便可得到： =（C3S+0.8833C2S）/（C3S+1.3256C2S）,三、水泥熟料的率值,30,四、熟料矿物组成的计算,水泥熟料矿物组成计算的意义 （1）熟料矿物组成与水泥性能之间存在一定相关性，了解矿物组成有助于指导生产、预见所生产水泥的性能。 （2）设计水泥生料配合比时需要知道熟料矿物组成与化学组成之间的关系。 （3）水泥厂日常生产中需要知道熟料矿物组成。,熟料矿物组成可用岩相分析、X射线分析和红外光谱等分析；也可根据化学组分算出。,31,熟料矿物组成的计算方法,1. 石灰饱和系数法 假定水泥熟料的矿物组成为：C3S、C2S、C3A、C4AF、CaSO4，那么可以通过简单的质量关系得到，水泥熟料矿物组成与其率值之间存在以下关系： C3S=3.8（3 2）SiO2 C2S=8.6（1）SiO2 C3A=2.65（Al2O30.64Fe2O3） C4AF=3.04Fe2O3 CaSO4=1.70SO3,四、熟料矿物组成的计算,32,上述方法的推导过程如下,C3S和C2S的计算公式的推导过程与上述矿物组成与率值之间关系的推导过程完全一样，在中途将代入关系式，并整理成C3S和C2S的表达式，即可。 C4AF和CaSO4只要利用Fe2O3和SO3与相应矿物之间的质量关系便可得到上述计算式。 C3A的计算只要将总的Al2O3中扣除形成C4AF所消耗的Al2O3，剩下的Al2O3再乘上适宜的系数（C3A与Al2O3之间的比例系数为2.65），便可得到其计算式。,四、熟料矿物组成的计算,33,2. 鲍格（R.H.Bogue）法 鲍格法实质上是代数法，即直接根据熟料中氧化物组成计算水泥熟料矿物组成的方法。 设水泥熟料的矿物组成为C3S、C2S、C3A、C4AF、CaSO4，则每个熟料矿物的化学成分可计算得到，如下表所示：,四、熟料矿物组成的计算,34,由上表可以得到以下关系式： CaO=0.7369C3S+0.6512C2S+0.6227C3A+0.4616C4AF+0.4119CaSO4 SiO2=0.2631C3S+0.3488C2S Al2O3=0.3773C3A+0.2008C4AF Fe2O3=0.3286C4AF SO3=0.5881CaSO4,四、熟料矿物组成的计算,联立方程组，可以得到以下计算式： C3S=4.07CaO7.60 SiO26.72 Al2O3 1.43 Fe2O32.86 SO3 （3-22） C2S=2.87 SiO20.754 C3S （3-23） C3A=2.65（Al2O30.64Fe2O3） （3-24） C4AF=3.04Fe2O3 （3-25） CaSO4=1.70SO3 （3-26）,由熟料化学组成计算矿物组成 （A/F0.64）,35,四、熟料矿物组成的计算,由熟料化学组成计算矿物组成 （A/F0.64）,C3S=4.07CaO7.60 SiO26.72 Al2O31.43 Fe2O32.86 SO3 C2S=2.87 SiO20.754 C3S C3A=0 C4AF=2.100Al2O3+1.702Fe2O3 CaSO4=1.70SO3,36,对计算结果的评价,计算结果与实际情况往往存在一定的差别 ，主要原因在于： （1）水泥熟料中的矿物假定只有C3S、C2S、C3A、C4AF、CaSO4，而实际上除了上述矿物之外还有其他一些矿物，如游离氧化钙f-CaO、玻璃体等。 （2）实际熟料中酸性氧化物和碱性氧化物并不是完全按配合比化合的，往往存在f-C、f-S、f-A等。 （3）假定上述四种矿物的组成与分子式完全吻合，实际上并不是如此，往往形成固溶体，尤其是铁相固溶体的成分变化更大。 （4）化学分析本身也会带入误差。,四、熟料矿物组成的计算,对计算结果的评价,四、熟料矿物组成的计算,化学成分计算矿物组成的方法在水泥中广泛应用 1、生产实践证明：化学成分计算矿物组成虽然有一定误差，但所得结果基本上能说明它对煅烧和熟料性质的影响 2、当欲设计某一种矿物组成的水泥熟料时，它是计算生料组成的唯一可能的方法,38,熟料矿物组成的实测,实际测定熟料矿物的方法通常有光学显微镜定量方法、X-射线定量分析方法、红外光谱定量分析方法等。 光学显微镜定量分析方法和X-射线衍射定量分析方法的基本原理如下：,四、熟料矿物组成的计算,39,（1）光学显微镜法： 在镜下测出各单矿物所占面积百分比，然后再乘以相应矿物的密度。即可得到不同矿物所占百分比。各水泥熟料矿物的密度（g/cm3）如下：,该方法对操作者的熟练程度依赖性较大，当矿物尺寸较小、重叠严重时引入的误差就更大。另外，对玻璃体的分析比较困难。,四、熟料矿物组成的计算,40,（2）X-射线法： 根据各矿物的特征峰的强度确定各自的百分含量，但是水泥熟料矿物的特征峰之间相互重叠比较严重，给分析带来困难和误差。 在比较理想的情况下，X-射线衍射法分析结果的可能误差为：C3S：2-5%，C2S：5-9%，C3A：0.5-1.5%，C4AF：0.5-2%。,四、熟料矿物组成的计算,2019/8/5,41,可编辑,42,光学显微镜法和X-射线衍射法测得的结果与计算结果的比较,光学显微镜法实测结果与计算结果比较,四、熟料矿物组成的计算,43,X-射线衍射法实测结果与计算结果比较,四、熟料矿物组成的计算,44,熟料化学组成、率值和矿物组成的相互关系,设计水泥熟料中CaO/SiO2/Al2O3/Fe2O3四种氧化物组成总和为, 即：=CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3，将各氧化物组成与率值之间的关系代入KH的计算公式，可以得到如下关系式： Fe2O3=/(2.8KH+1) (IM+1) SM+2.65IM+1.35 Al2O3=IMFe2O3 SiO2=SM (Al2O3+Fe2O3) CaO=-(SiO2+Al2O3+Fe2O3) 的值一般为97左右,四、熟料矿物组成的计算,熟料化学成分、矿物组成、率值是熟料组成的三种不同表示方法，可相互换算！,45,熟料化学组成、率值和矿物组成的相互关系,四、熟料矿物组成的计算,石灰石饱和系数越高，熟料中C3S/C2S比值越高 硅率一定时，C3S越多，C2S越少。 硅率越高，硅酸盐矿物越少，熔剂矿物越少。 硅率高低，尚不能决定各个矿物的含量，还必须看KH和IM。,要使熟料易烧成，又能获得较高质量与所要求的性能，必须对三个率值或四个矿物组成或四个化学成分加以控制、协调！ 应考虑各厂的原料、燃料和设备等具体条件而异,46,熟料组成的选择和设计,（1）水泥品种：水泥性能、质量要求； （2）原料品质：有效成分及杂质； （3）燃料品质：热值、灰分、挥发物含量； （4）窑型及规格：新型干法窑外分解窑、其它窑型、规格； （5）生料成分均匀性：均化措施配置；生料成分均匀性，碳酸钙标准偏差小于0.5%； 标准偏差： S=(Xi-Xav)2/(n-1)1/2 （6）生料易烧性：原料的化学反应活性,五、硅酸盐水泥配料计算,国家标准仅规定了凝结时间、安定性、强度等指标，对矿物组成无特殊要求。,原料化学成分与工艺性能对熟料组成的选择有较大影响，应尽量简化工艺流程、便于生产控制。,回转窑内，物料不断翻滚，物料受热及煤灰掺入均匀，烧成带反应过程一致，可适当提高石灰石饱和系数。,带窑外分解的窑，一方面由于生料预热好，分解率高；另一方面为了防结皮、堵塞等，趋向低液相、高石灰石饱和系数的配料方案。,生料易烧性好，可以选择高石灰石饱和系数、高硅率、高铝率（或低铝率）的配料方案。,47,五、硅酸盐水泥配料计算及示例,配料的概念： 狭义地讲，配料计算的主要任务是计算出各种原料的配合比， 广义地讲配料计算主要包括以下内容： （1）原料的选择 （2）配料方案的确定 （3）原料配合比的计算 （4）熟料化学组成和矿物组成的计算,配料计算的概念,48,硅酸盐水泥生料的配料计算,配料计算的目的和意义 （1）计算出各种原料之间的配合比（灼烧基、干基、天然含水基）； （2）计算出配合生料的化学组成、熟料的化学组成和矿物组成。,五、硅酸盐水泥配料计算,干基：蒸发物理水后的干燥状态 灼烧基：去掉烧失量（结晶水、二氧化碳与挥发物质的状态） 天然含水基：未进行任何处理,49,配料计算的原理及计算步骤,计算原理：质量守恒定律，即： 各种原料（燃料）、配合生料、熟料之间的质量在理论上始终保持守恒关系 计算步骤： （1）配料计算的准备工作 （2）配料计算过程,五、硅酸盐水泥配料计算,50,配料计算的准备工作,（1）确定配料方案（ 三率值 、SM、IM） （2）原始数据准备 （3）确定水泥熟料的热耗（q）、煤灰沉入率（S）、计算熟料中煤灰的沉入量（Ga） （4）原料基准换算,五、硅酸盐水泥配料计算,51,（1）、确定配料方案（ 、SM、IM）,典型的配料方案示例： = 0.92 SM = 2.45 IM = 1.10,五、硅酸盐水泥配料计算,52,（2）、原始数据准备,原燃料化学成分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O、igloss、等。 煤的工业分析数据： 煤的应用基低位热值（Qy），挥发分（Vy），固定碳（Cy），灰分（Ay），水分（Wy）。 确定单位熟料的热耗（q）、煤灰沉入率（S）、计算熟料中煤灰的沉入量（Ga）,五、硅酸盐水泥配料计算,53,不同窑型熟料煅烧过程中煤灰的沉入率（S）,五、硅酸盐水泥配料计算,54,熟料热耗的确定,热耗根据窑型、生产方法和操作控制技术确定 湿法回转窑：12001400kcal/kg cli. （50205850kJ/kg cli.） 立窑：9001100kcal/kg cli. （37604600kJ/kg cli.） 预分解窑：750900kcal/kg cli. （31403760kJ/kg cli.）,五、硅酸盐水泥配料计算,55,煤灰沉入量Ga的按下式计算,以100kg熟料为基准 Ga = (q/Qy100) (Ay/100) (S/100) = (q/Qy) Ay S 100 (%),五、硅酸盐水泥配料计算,56,原料化学成分基准换算,应用基（y）、灼烧基（z） 设原料应用基水分为W，烧失量为L，则 Xz i=Xy i (100-L)/100 T = Xz i Xz i =Xz i/T,五、硅酸盐水泥配料计算,57,不同的配料计算方法,代数法 尝试误差法 递减试凑法 图解法,五、硅酸盐水泥配料计算,58,水泥生料配料计算代数法,原始条件及假定： （1）生料、熟料及各种原燃料（煤灰）的灼烧基化学成分如下表所示。 （2）所用主要原料为三组分，即石灰石、粘土、铁粉 （3）上述三种原料的灼烧基配合比为X1：X2：X3 （4）每100公斤熟料中沉入的煤灰量为Ga公斤 （5）水泥生料目标配料方案为KH0、SM0、IM0,五、硅酸盐水泥配料计算,59,各种物料的化学成分 （灼烧基）,五、硅酸盐水泥配料计算,60,100公斤熟料由X1公斤灼烧石灰石、X2公斤灼烧粘土和X3公斤灼烧铁粉，再加上Ga公斤煤灰组成。 由此可以计算出熟料的化学成分如下： Cc=（C1X1+C2X2+C3X3+CaGa）/100 Sc=（S1X1+S2X2+S3X3+SaGa）/100 Ac=（A1X1+A2X2+A3X3+AaGa）/100 Fc=（F1X1+F2X2+F3X3+FaGa）/100,五、硅酸盐水泥配料计算,61,再将上述化学成分代入石灰饱和系数计算公式KH、硅率计算公式SM、和铝率计算公式IM，并令KH、SM、IM分别等于KH0、SM0、IM0。再加上熟料总和=100，总共得到如下X1、X2、X3的四个方程： KH0=（Cc-1.65Ac-0.35Fc）/2.8/Sc SM0=Sc/（Ac+Fc） IM0=Ac/Fc X1+X2+X3+Ga=100,五、硅酸盐水泥配料计算,62,再经整理后可将方程式改写成如下形式：,a11X1+a12X2+a13X3 = k1 （1） a21X1+a22X2+a23X3 = k2 （2） a31X1+a32X2+a33X3 = k3 （3） a41X1+a42X2+a43X3 = k4 （4）,五、硅酸盐水泥配料计算,63,a1X1+b1X2+c1X3 = d1 （1） a2X1+b2X2+c2X3 = d2 （2） a3X1+b3X2+c3X3 = d3 （4）,五、硅酸盐水泥配料计算,如舍弃方程（3）解（1）（2）（4）方程组 形式如下：,64,整理后，得出,X1=d1(b2c3-b3c2)-d2(b1c3-b3c1)+d3(b1c2-b2c1) /a1(b2c3-b3c2)-a2(b1c3-b3c1)+a3(b1c2-b2c1) X2=a1(d2c3-d3c2)-a2(d1c3-d3c1)+a3(d1c2-d2c1) /a1(b2c3-b3c2)-a2(b1c3-b3c1)+a3(b1c2-b2c1) X3=a1(b2d3-b3d2)-a2(b1d3-b3d1)+a3(b1d2-b2d1) /a1(b2c3-b3c2)-a2(b1c3-b3c1)+a3(b1c2-b2c1),五、硅酸盐水泥配料计算,65,a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2、d2、a3、b3、c3、d3的值按下式计算：,a1=2.8KHS1+1.65A1+0.35F1-C1 b1=2.8KHS2+1.65A2+0.35F2-C2 c1=2.8KHS3+1.65A3+0.35F3-C3 d1=GaCa-(2.8KHSa+1.65Aa+0.35Fa),五、硅酸盐水泥配料计算,66,a2=SM(A1+F1)-S1 b2=SM(A2+F2)-S2 c2=SM(A3+F3)-S3 d2=GaSa-SM(Aa+Fa),五、硅酸盐水泥配料计算,67,a3=1 b3=1 c3=1 d3=100-Ga,五、硅酸盐水泥配料计算,68,水泥熟料配料计算的特殊性,由以上分析和推导过程可以得知： （1）水泥生料配料计算过程中，只有当采用四组分原料配料时，才有可能有确定的解 （2）通常的三组分配料工艺中，生料配料计算在数学上是一个无解的问题，只有当三种原料的成分比较合适时才能得到符合要求的解 （3）即使采用四组分配料工艺，如果原料成分超出一定范围，配料计算仍然不能得到符合要求的解,五、硅酸盐水泥配料计算,69,递减试凑法,（1）熟料四种氧化物组成总和的合理设定 （2）根据假定的值和预定的目标率值（KH0、SM0、IM0）计算出熟料的目标氧化物组成。 （3）以100公斤熟料为计算基准，首先扣除其中的煤灰，再就每一个氧化物的质量实施递减计算。 （4）计算递减总和，验算化学成分和各个率值的偏差。若偏差值大于规定范围，继续递减，重复递减计算，直至偏差值小于规定范围停止递减计算。 （5）计算出生料和熟料的化学组成、率值；