硅酸盐水泥熟料矿物组成附其配料计算

1、第三章 硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算第一节 硅酸盐水泥熟料矿物组成 如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO，SiO2，A1203，Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的 集合体。其结晶细小，一般为 30A-60lcm。因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的 结晶 细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物：硅酸三钙一3Ca0 .302，可简写为 C3S ;硅酸二钙2Ca0 Si02，可简写为 C2S ;铝酸三钙3Ca0 A1203，可简写为 C 3 A ;铁相

2、固溶体通常以铁铝酸四钙 4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4AF，此外，还有少量游离氧化钙（.f-Ca0 ）、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。 通常熟料中 C3S 和 C2S 含量约占 75 左右，称为硅酸盐矿物。 C3-ft 和 C，AF 的 理论含量约占 22 左右。在水泥熟料锻烧过程中 ，C 3 A 和 C，AF 以及氧化镁、碱 等在1250 A - 12800C会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。一、硅酸三钙C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为 50 左右，有时甚至高达60 以上。纯 C3S 只有在 2065A 1

3、2500C 温度范围内才稳定。在 20650C 以上不一致 熔融为 Ca0 和液相；在 1250 0 C 以下分解为 CZS 和 Ca0 ，但反应很慢，故纯 C， S 在室温可呈介稳状态存在。 C，S 有三种晶系七种变型：1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 CR Mm m n m I T 川 t n TIR 型为三方晶系， M 型为单斜晶系， T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相 近。但有人认为 ，R 型和 M ，型的强度比 T 型的高。在硅酸盐水泥熟料中 ， C3S 并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、 氧化铁等形成固溶

4、液，称为阿利特 （Alite ）或 A 矿。纯 C3S 在常温下，通常只能为三斜晶系 （T 型），如含有少量 Mg0，A1203 ，Fe2O3 ，503 ，ZnO，Cr203，R20 等氧化物形成固溶体则为 M 型或 R 型。由于熟料中 C3S 总 含 MgO，A12O3，Fe2O3 以及其他氧化物，故阿利特通常为 M 型或 R 型。据认为锻烧温度的提高 或锻烧时间的延长也有利于形成 M 型或 R 型。纯 C3S 为白色，密度为 3. 14g /cm3 ，其晶体截面为六角形或棱柱形。单斜晶系 的阿利特单晶为假六方片状或板状。在阿利特中常以 CS 和 CaO 的包裹体存在。C3S凝结时间正常，水

5、化较快，粒径 4050jum的颗粒28d可水化70 %左右。放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大， 28d 强度可达一年强度的 70 A-80 %，其28d强度和一年强度在四种矿物中均最高。阿利特的晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力，当烧成温度高时，阿利特晶形完 整，晶体尺寸适中，几何轴比大（晶体长度与宽度之比 L/B2-3） ，矿物分布均匀，界 面清晰，熟料的强度较高。当加矿化剂或用急剧升温等锻烧方法时， 虽然含较多阿利特， 而且晶体比较细小，但因发育完整、分布均匀，熟料强度也较高。因此，适当提高熟料 中的硅酸三钙含量，并且当其岩相结构良好时，可以获得优质熟料。但硅酸三钙的水化 热较高，

6、抗水性较差，如要求水泥的水化热低、抗水性较高时，则熟料中的硅酸三钙含 量要适当低一些。二、硅酸二钙C2S 在熟料中含量一般为 20 %左右，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一，熟料中 硅酸二钙并不是以纯的形式存在，而是与少量 MgO，A1203，Fe2O3，R20 等氧化物形 成固溶体，通常称为贝利特 （Belite ） 或 B 矿。纯 C2S 在 14500C 以下有下列多晶转 变。1425 0 C 1160 0 C 630- 680 0 C V 500 0 Ca = a H = = a L= = = = = B- Y780- 860 0 C（H 一高温型， L 一低温型）在室温下，a, a H

7、 , a L , B等变形都是不稳定的，有转变成 丫型的趋势。在熟料中a, a H型一般较少存在，在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于固溶有 少量A120， ， Mg0， Fe2O3等氧化物，可以B型存在。通常所指的硅酸二钙或 B矿即为B型硅酸二钙a a H型C2S强度较高，而丫型C2S几乎无水硬性。在立窑生产中，若通风 不良、还原气氛严重、烧成温度低、液相量不足、冷却较慢，则硅酸二钙在低于 5000C 下易由密度为 3. 28g /cm 的 R 型转变为密度 2. 97g /cm3 的 丫 型，体积膨胀 10 而导致熟料粉化。但若液相量多，可使溶剂矿物形成玻璃体将刀型硅酸二钙晶体包围住，

8、并采用迅速冷却方法使之越过尹 -丫 型转变温度而保留下来。贝利特为单斜晶系，在硅酸盐水泥熟料中常呈圆粒状，这是因为贝利特的棱角已溶 进液相而其余部分未溶进液相之故。已全部溶进液相而在冷却过程中结晶出来的贝利特 则可以自行出现而呈其他形状。在反射光下，正常温度烧成的熟料中，贝利特有交叉双晶条纹，而烧成温度低冷却 慢者，则呈现平行双晶条纹。纯硅酸二钙色洁白，当含有 Fe20,时呈棕黄色。贝利特水化反应较慢 ，28d仅 水化 2000A -: 右，凝结硬化缓慢，早期强度较低但后期强度增长率较高，在一年后可 赶上阿利特。贝利特的水化热较小，抗水性较好。在中低热水泥和抗硫酸盐水泥中，适 当提高贝利特含量

9、而降低阿利特含量是有利的。中间相 填充在阿利特、贝利特之间的物质通称中间相，它可包括铝酸盐、铁酸盐、组成不 定的玻璃体和含碱化合物以及游离氧化钙和方镁石。 但以包裹体形式存在于阿利特和贝 利特中的游离氧化钙和方镁石除外。中间相在熟料缎烧过程中，熔融成为液相，冷却时， 部分液相结晶，部分液相来不及结晶而凝固成玻璃体。（一）铝酸钙 熟料中铝酸钙主要是铝酸三钙，有时还可能有七铝酸十二钙。在掺氟化钙作矿化剂的熟料中可能存在 C 11 A 7 CaF2，而在同时掺氟化钙和硫酸钙作矿化剂低温烧成的 熟料中可以是 C 11 A 7 CaF2和C 4 A 2 S而无C 3 A。纯C 3 A为等轴晶系，无多 晶

10、转化。 C 3 A 也可固溶部分氧化物，如 K2O，Na20 ， Si02 ，Fe203 等，随固溶的碱含量的增加，立方晶体的 C，A向斜方晶体NCB A，转变。结晶完善的 C 3 A 常呈立方、八面体或十二面体。但在水泥熟料中其形状随冷却速 率而异。氧化铝含量高而慢冷的熟料，才可能结晶出完整的大晶体，一般则溶入玻璃相 或呈不规则微晶析出。C 3A 在熟料中的潜在含量为 7-15 。纯 C 3A 为无色晶体，密度为 3. 04g /cm 3 ，熔融温度为 15330C ， 反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱形。因反光能力差， 呈暗灰色，故称黑色中间相。C 3A 水化迅速，放热多，凝结很快，

11、若不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；硬化 快，强度 3d 内就发挥出来， 但绝对值不高， 以后几乎不增长， 甚至倒缩。 干缩变形大， 抗硫酸盐性能差。（二）铁相固溶体铁相固溶体在熟料中的潜在含量为 10-18 。熟料中含铁相较复杂， 有人认为是 C 2F - C 8A 3F 连续固溶体中的一个成分，也有人认为是C 6A 2F -C6AF2 连续固溶体的一部分。在一般硅酸盐水泥熟料中，其成分接近C，AF ，故多用 C， AF 代表熟料中铁相的组成。 也有人认为， 当熟料中 Mg0 含量较高或含有 CaF2 等降低液相粘度的 组分时，铁相固溶体的组成为 C 6A 2F 。若熟料中 A1203/Fe2

12、0356.08/101.96=1.651 %FezO3 所需 CaO=56.08/159.7=0.351 % Sioz 形成 C 3 S 所需 CaO= 3 56.08/60.09=2.8由每1 %酸性氧化物所需石灰量乘以相应的酸性氧化物含量，就可得石灰理论极限含量计算式：CaO = 2. 8SiOz + 1.651103-f-0. 35Fez03 ( 1-3-6 )金德和容克认为，在实际生产中，氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，而Si0 :可能不完全饱和成C35而存在一部分Cs，否则熟料就会出现游离氧化钙。因此就在 Sioz之前加一石灰饱和系数 KH。故Ca0=KH X 2. 8SiOz +

13、 1.65A 1203-1-0. 35Fez03 ( 1-3-7 将 1-3-7 改写成(1-3-8 )因此，石灰饱和系数 KH是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙 (C3S-I-CZS)所需的氧 化钙含量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值，也即表 示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。式1-3-8适用于IM0. 64的熟料。若IM 0.6)(1-3-10 )CaO-CaO#-l 1A1,O -0 7(,0, -0 7502(SiOj -SiO(A/F v 0.64 )( 1-3-11 )硅酸盐水泥熟料 KH值在0. 82-0. 94之间，我国湿法回转窑 KH值一般控制在

14、0.89 士 0. 0l 左右。石灰饱和系数与矿物组成的关系可用下面数学式表示:3( 1-3-12 )从上可见，当 C3 S = 0时KH= 0. 667， 即当KH = 0. 667时，熟料中只有 AC201%-3和C,AF而无30 .当C20=V时，KH=1，即当KH=1时，熟料中无 C20 而只有C301% -13A和C，AF，故实际上 KH值介于o. ss7-1. o之间。KH实际上表示了熟料中 C3S与Cps百分含量的比例。 KH越大，则硅酸盐矿 物中的C3S的比例越高，熟料质量(主要为强度)越好，故提高 KH有利于提高水泥 质量。但KH过高，熟料锻烧困难，保温时间长，否则会出现游离

15、 CaO，同时窑的产 量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。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。，为使熟料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组成稳定，应根据各厂的原料、燃料和设备等。 具体条件来选择三个率值，使之互相配合适当，不能单独强调其某一率值。一般说来， 不能三个率值都同时高，或同时都低。、石灰饱和系数法为了计算方便，先列出有关相对分之质量的比值。C 3 S=3.80 ( 3KH - 2 ) SiO 2C 2 S=8.60(1-KH) SiO 2C 3 A =2.65(AI 2 O 3 -0.64Fe 2 O 3 )C 4 AF=3.04Fe 2 O 3CaSO,= 1

16、 .7S03、鲍格(R. H. Bogue)法鲍格法也称代数法。根据四种主要矿物以及CasO ;的化学组成可计算出各氧化物的百分含量，见表1-3-1 .表1-3-1主要矿物中各主要级化物的百分含量()氧化物矿物C 2 SC 2 SC 3 AC 4 AFCaSO 4CaO73.6965.1265.1246.1641.19SiO 226.3126.31一一一AL 2 O 3一一37.7320.98一Fe 2 O 3一一一32.86一SO 2一一一一58.81根据上表数值可列出下列方程式：C=0. 7369C 3S + 0. 6512C 23 + 0. 0229C 3 A + 0. 4016C ,

17、AF +0.4119CaSQS=0: 2631C 3S-t-0. 3488CZSA=0. 3773C 3 A - 0. 2098C 4 AFF= 0.3286 C 4 AFSO 3 =0. 5881CaSO 4 .解上述联立方程，可得各矿物百分含量计算式0. 64 ):C3S=4. 07 C 7. 60 S 6. 72A 一 2. 86S03C2S=8. 60S + 5. 07A + 1 .07F + 2.15S0 3 一 3. 07C=2. 87 S 0. 754C 3SC 3A =2.6 5 1.09FC 4 AF=3. 04F ( 1-3-20 )同理，当I M V 0.64时，熟料矿物

18、组成计算式如下：C3 S=4. 07 C 7. 60 S 4. 47 a 2. 80 F 2. 86S03CZS = 8. 60S+3. 38A + 2. 15S03 3. 07C=2. 87S-0. 754C 3SC， AF=4. 77AC 2F =1. 70(F-1. 57A )CaSO ;= 1. 70S0 :三、熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异硅酸盐水泥洲料矿物组成的计算是假设熟料是平衡冷却并生成C3S， C2S， C， A 和四种纯矿物，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。 其原因是：1. 固溶体的影响计算矿物为纯 C3S， C2S， C 3A 和 C，

19、 F， 但实际矿物为固溶有少量其他氧化物 的固溶体，即阿利特、贝利特、铁相固溶体等。例如，若阿利特组成按 CsaS16MA 考 虑，则计算 C3S 的公式中 Si02 前面的系数就不是 3.80 而是 4.30， 这样实际含量就 要提高 11 ，而 C 3A 则因有一部分 A1203 固溶进阿利特而使它的含量减少。 又如， 铁相固溶体并非固定组成的 C， AF， 而在高温或有 MgO， CaF2 等条件下有可能是 C6 2F ， 其结果使实际矿物中铁相固溶液含量增加使 C 3A 含量减少。2. 冷却条件的影响硅酸盐水泥熟料冷却过程， 若缓慢冷却而平衡结晶， 则液相几乎全部结晶出 C 3A ，

20、C， AF 等矿物。但在工业生产条件下，冷却速度较快，因而液相可部分或几乎全部变成 玻璃体， 此时，实际 C 3A ， C， AF 含量均比计算值低， 而 C3S 含量可能增加使 C2S 减少。3. 碱和其他微组分的影响碱的存在可能与硅酸盐矿物形成 KC23S12 ，与铝酸三钙形成 NC 8A 3 ，而析出 CaO ，从而使 C 3A 减少而出现 NC 3A 3， 碱也可能影响 C3S 含量。其他次要氧化 物如 Ti02 ， MgO， P， 05 也会影响熟料的矿物组成。尽管计算的矿物组成与实测值有一定差异， 但它能基本说明对熟料锻烧和性能的影 响，也是设计某一矿物组成的水泥熟料时，计算生料组

21、成的唯一可能的方法，因此在水 泥工业中仍得到广泛应用。第三节熟料矿物组成的计算熟料的矿物组成可用岩相分析，X射线定量分析等方法测定，也可根据化学成分进行计算。岩相分析基于显微镜下测量出单位面积各矿物所占的面积的百分率再乘以相应的矿物的相对密度而得各矿物含量。这种方法较符合实际情况，但要求操作者要有熟练的 技巧，且劳动，强度大。此外，晶体较小，也可重迭而产生误差.X射线定量分析基于熟料矿物特征峰强度与基准单矿物特征峰强度之比求其含量。这种方法方便且准确，国 外现代化水泥厂都普遍采用。但限于设备条件，我国水泥厂使用的还不多，另外，此方 法对含量太低的矿物不适用。我国常用化学方法进行计算。此方法计算

22、出来的仅是理论 上可能生成的矿物，称之为 潜在矿物”组成。在生产条件稳定的情况下，熟料真实矿物 组成与计算矿物组成有一定的相关性，已能说明矿物组成对熟料及水泥性能的影响，因 此在我国仍普遍使用。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。?石灰饱和系数法为了计算方便，先列出有关相对分之质量的比值。C 3 S=3.80 ( 3KH - 2 ) SiO 2C 2 S=8.60(1-KH) SiO 2C 3 A =2.65(AI 2 O 3 -0.64Fe 2 O 3 )C 4 AF=3.04Fe 2 O 3CaSO,= 1 .7S03?鲍格(R. H. Bogue)法鲍

23、格法也称代数法。根据四种主要矿物以及CasO ;的化学组成可计算出各氧化物的百分含量，见表1-3-1 .表1-3-1主要矿物中各主要级化物的百分含量()氧化物矿物C 2 SC 2 SC 3 AC 4 AFCaSO 4CaO73.6965.1265.1246.1641.19SiO 226.3126.31一一一氧化物矿物C 2 SC 2 SC 3 AC 4 AFCaSO 4AL 2 O 3一一37.7320.98一Fe 2 O 3一一一32.86一SO 2一一一一58.81根据上表数值可列出下列方程式：C=0. 7369C 3S + 0. 6512C 23 + 0. 0229C 3 A + 0.

24、4016C , AF +0.4119CaSQS=0: 2631C 3S-t-0. 3488CZSA=0. 3773C 3 A - 0. 2098C 4 AFF= 0.3286 C 4 AFSO 3 =0. 5881CaSO 4 .解上述联立方程，可得各矿物百分含量计算式0. 64 ):C3S=4. 07 C 7. 60 S 6. 72A 一 2. 86S03C2S=8. 60S + 5. 07A + 1 .07F + 2.15S0 3 一 3. 07C = 2. 87 S 0. 754C3SC 3A =2.6 5 1.09FC 4 AF=3. 04F ( 1-3-20 )同理，当I M V 0

25、.64时，熟料矿物组成计算式如下：C3 S=4. 07 C 7. 60 S 4. 47 a 2. 80 F 2. 86S03CZS = 8. 60S+3. 38A + 2. 15S03 一 3. 07C = 2. 87S-0. 754C 3SC, AF=4. 77AC 2F =1. 70(F-1. 57A )CaSO ;= 1. 70S0 :?熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异硅酸盐水泥洲料矿物组成的计算是假设熟料是平衡冷却并生成C3S, C2S, C, A和，AF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。其原因是：1. 固溶体的影响计算矿物为纯 C3S，C2

26、S，C 3A 和 C， F， 但实际矿物为固溶有少量其他氧化物 的固溶体，即阿利特、贝利特、铁相固溶体等。例如，若阿利特组成按 CsaS16MA 考 虑，则计算 C3S 的公式中 Si02 前面的系数就不是 3.80 而是 4.30， 这样实际含量就 要提高 11 ，而 C 3A 则因有一部分 A1203 固溶进阿利特而使它的含量减少。 又如， 铁相固溶体并非固定组成的 C， AF， 而在高温或有 MgO ，CaF2 等条件下有可能是 C6 2F ， 其结果使实际矿物中铁相固溶液含量增加使 C 3A 含量减少。2. 冷却条件的影响硅酸盐水泥熟料冷却过程， 若缓慢冷却而平衡结晶， 则液相几乎全部

27、结晶出 C 3A ， C，AF等矿物。但在工业生产条件下，冷却速度较快，因而液相可部分或几乎全部变成玻 璃体，此时，实际 C 3A ，C，AF 含量均比计算值低， 而 C3S 含量可能增加使 C2S 减 少。3. 碱和其他微组分的影响碱的存在可能与硅酸盐矿物形成 KC23S12 ，与铝酸三钙形成 NC 8A 3 ，而析出 CaO ，从而使 C 3A 减少而出现 NC 3A 3， 碱也可能影响 C3S 含量。其他次要氧化 物如 Ti02 ， MgO ， P， 05 也会影响熟料的矿物组成。尽管计算的矿物组成与实测值有一定差异， 但它能基本说明对熟料锻烧和性能的影 响，也是设计某一矿物组成的水泥熟

28、料时，计算生料组成的唯一可能的方法，因此在水 泥工业中仍得到广泛应用。第四节 熟 料矿物组 成的选择 熟料矿物组成的选择，一般应根据水泥的品种和标号、原料和燃料的品质、生料制 备和熟料锻烧工艺综合考虑，以达到优质高产低消耗和设备长期安全运转的目的。? 水泥品种和标号若要求生产普通硅酸盐水泥， 则在保证水泥标号以及凝结时间正常和安定性良好的 条件下，其化学成分可在一定范围内变动。可以采用高铁、低铁、低硅、高硅、高饱和 系数等多种配料方案。但要注意三个率值配合适当，不能过份强调某一率值。例如，同 样生产 525 号硅酸盐水泥，华新水泥厂采取的配料方案为 X2 -v- 89-0. 93，SM=2.

29、0-V2. 2JM=1. 2-1. 4 ，而峨眉水泥厂限于原料、燃料的条件则采取高铁高饱和系数配料方案， KH 0. 90A-0. 93 , SM= 2. 00 士 0. 10J 材=0. 8t0. 1，也可生产出 525 号硅酸盐 水泥。生产专用水泥或特性水泥应根据其特殊要求，选择合适的矿物组成。若生产快硬硅 酸盐水泥，则要求硅酸三钙和铝酸三钙含量高，因此应提高KH和IM。而生产中热硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥则应减少铝酸兰钙和硅酸三钙含量，即降低KH和IM率?原料品质原料的化学成分和工艺性能对熟料矿物组成的选择有很大影响，在一般情况下，应 尽量采用两种或三种原料的配料方案。除非其配料方案不能保

30、证正常生产，才考虑更换 原料或掺加另一种校正原料。若石灰石品位低而粘土氧化硅含量又不高，则无法提高石灰饱和系数和硅率，熟料 强度难以提高，只有采用品位高的石灰石和氧化硅含量高的粘土才能提高饱和系数和硅 率，烧出标号较高的水泥。若石灰石的隧石含量较高而粘土的粗砂含量高，则因为原料 难磨，熟料难烧，其熟料的饱和系数也不能高。原料含碱量太高，KH宜降低。?燃料品质燃料品质既影响缎烧过程又影响熟料质量。一般说来，发热量高的优质燃料，其火 焰温度高，熟料的KH值可高些。若燃料质量差，除了火焰温度低外，还会因煤灰的 沉落不均匀，降低熟料质量。水泥窑用煤的质量要求见泥，则要求硅酸三钙和铝酸三钙 含量高，因此

31、应提高 KH和IM。而生产中热硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥则应减少铝 酸兰钙和硅酸三钙含量，即降低 KH和IM率。燃料品质既影响缎烧过程又影响熟料质量。一般说来，发热量高的优质燃料，其火 焰温度高，熟料的KH值可高些。若燃料质量差，除了火焰温度低外，还会因煤灰的 沉落不均匀，降低熟料质量。水泥窑用煤的质量要求见表 1-3-2。表1-3-2水泥烧成用煤的质要求窑型灰分（）挥发分（）干燥基低热值kJ/kg）湿法窑、预热窑、分解窑20900立波尔窑22900立窑20900煤灰掺入熟料中，除全黑生料的立窑外，往往分布不均匀，对熟料质量影响极大。据统计，由于煤灰不均匀掺入，将使熟料KH值降低0. V4-v.

32、 16 ;硅率下降0. 05 A- 0.20;铝率提高。.05八-0. 30。当煤灰掺入量增加时，熟料强度下降此时除了采用提高 煤粉细度和用矿化剂等措施外，还应适当降低熟料KH值，以利生产正常进行。当煤质变化时，熟料组成也应相应调整。对回转窑来说，采用的煤的发热量高，挥 发分低，则因挥发分低，火焰黑火头长，燃烧部分短，热力集中，熟料易结大块，游离 氧化钙增加，耐火砖寿命缩短，除设法使火焰的燃烧部分延长外，还应降低 KH 值并 提高 IM 值。若用液体或气体燃料， 火焰强度很高， 形状易控制，几乎无灰分，因此 KH 值可适当提高。? 生料细度和均匀性 生料化学成分的均匀性，不但对窑的热工制度的稳

33、定和运转率的提高有影响，而且 对熟料质量也有影响，因而也就对配料方案的确定有影响。一般说来，生料均匀性好， KH 值可高些。据认为，生料碳酸钙滴定值的均匀性 达士 0. 25 时，可生产 525 号以上的熟料。若生料均匀性差，其熟料 KH 值应比生 料均匀性好的要低一些，否则游离氧化钙增加，强度下降。若生料粒度粗，由于化学反 应难以进行完全， KH 值也应适当低些。? 窑型与规格物料在不同类型的窑内受热和锻烧的情况不同，因此熟料的组成也应有所不同。 回转窑内物料不断翻滚， 与立窑、立波尔窑相比， 物料受热和煤灰掺人都比较均匀， 物料反应进程较一致，因此 KH 可适当高些。立波尔窑的热气流自上而

34、下通过加热机的料层，煤灰大部分沉降在上层料面，上部 物料温度比下部的高， 因此形成上层物料 KH 值低，分解率高， 而下层物料 KH 值高、 分解率低，因此，其 KH 值应配得低一些。立窑通风、锻烧都不均匀，因此不掺矿化剂的熟料 KH 值要适当低些。对于掺复 合矿化剂的熟料，由于液相出现温度低且液相粘度低，烧成温度范围变宽，一般采用高 KH、低SM和高IM配料方案，例如，广西北流水泥厂的熟料各率值为：KH = 0.945 98, SM=1.60580， IM=1 .40A-1 .60。预分解窑生料预热好，分解率高，另外由于单位产量窑桐体散热损失少以及耗热最 大的碳酸盐分解带已移到窑外，因此窑内

35、气流温度高，为了有利于挂窑皮和防止结皮、 堵塞、结大块，目前趋于低液相量的配料方案。我国大型预分解窑大多采用高硅率、高 铝率、中饱和比的配料方案，即所谓 “二高一中 ”配料方案，例如，安徽宁国水泥厂的配 料方案为 IM =0. 89 ， SM=2.20-2. 30， IM=1. 45， 窑的规格对熟料组成的设计也有影 响。例如日产 700t 熟料的上海川沙水泥厂，由于窑的规格小，窑内的气流温度比宁国水泥厂的稍低，因此各率值也稍低，其KH0.89 , SM=2. 10, 1M =1 . 10影响熟料组成的选择的因素很多，一个合理的配料方案既要考虑熟料质量，又要考 虑物料的易烧性；既要考虑各率值或

36、矿物组成的绝对值，又要考虑它们之间的相互关系 原则上，三个率值不能同时偏高或偏低。不同窑型硅酸盐水泥熟料各率值的参考范围见表 1-3-3，表1-3-3不同窑型硅酸盐水泥熟料率值的参考范围窑型KHS MIM预分解窑0. 86-0. 892. 2A-2.61. 1-.L. 8湿法长窑0. 88-0. 911. 5A-2. 51. V-1. 8干法窑0. 86A-0. 892. 0-2. 351. 0A-1. 6立波尔窑0. 85A-0. 881. 9A-2. 31. 0A-1. 8立窑（无矿化剂）0. 85 士 0. 022. 0 士 0. 11.3 士 0. 1立窑（掺加复合矿化剂）0. 92A

37、-0. 961.6-2. 21. 1 1.5配料计算熟料组成确定后，即可根据所用原料，进行配料计算，求出符合要求熟料组成的原 料配合比.配料计算的依据是物料平衡.任何化学反应的物料平衡是：反应物的量应等于生成 物的量。随着温度的升高，生料缎烧成熟料经历着：生料干燥蒸发物理水；粘土矿物分 解放出结晶水；有机物质的分解、挥发；碳酸盐分解放出二氧化碳，液相出现使熟料烧 成。因为有水分、二氧化碳以及某些物质逸出，所以，计算时必须采用统一基准。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。干燥基准用于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，则干燥

38、原料的质量等于生料的质量，即：干石灰石+干粘土 +干铁粉干生料去掉烧失量（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 状质量所表示的计算单位，称为灼烧基准。灼烧基准用于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，在采用基本上无灰分掺入的气体或液体燃料时， 则灼烧原料、 灼烧生料与熟料三者的质量相等，即：灼烧石灰石+灼烧粘土 +灼烧铁粉=灼烧生料=熟料如果不考虑生产损失，在采用有灰分掺入的燃煤时，则灼烧生料与掺入熟料的煤灰 之和应等于熟料的质量，即：灼烧生料+煤灰（掺入熟料的）二熟料在实际生产中，由于总有生产损失，且飞灰的化学成分不可能等于生料成分，煤灰 的掺入

39、量也并不相同。因此，在生产中应以生熟料成分的差别进行统计分析，对配料方 案进行校正。熟料中的煤灰掺入量可按下式近似计算：I- PA 丫 S/100,式中G A,熟 料中煤灰掺入量，; q 单位熟料热耗，kJ/kg熟料；Q 丫品一煤的应用基低热值， kJ/kg煤；A 丫，煤应用基灰分含量，; S 煤灰沉落率，; P 煤耗，kg/kg。 煤灰沉落率因窑型而异，如表 1-3-4所示表1-3-4不同窑型的煤灰沉落率（% ）窑型无电收尘有电收尘湿法长窑（L/D=3050 ）有链条100100湿法短窑（L/D V 30 ）有链条80100湿法短窑带料浆蒸发机70100干法短窑带立筒、旋风预热器90100预

40、分立窑90100立波尔窑80100立窑100100注：电收尘窑灰不入窑者按无电收尘器者计算。生料配料计算方法繁多，有代数法、图解法、尝试误差法（包括递减试凑法）、矿物组成法、最小二乘法等。随着科学技术的发展，电子计算机的应用已逐渐普及到各个 领域。有的计算方法由于计算复杂，不够精确而被淘汰。现主要介绍应用比较广泛的尝 试误差法。尝试误差法计算方法很多，但原理都相同，其中一种方法是：先按假定的原料配合 比计算熟料组成，若计算结果不符合要求，则要求调整原料配合比，再行计算，重复至 符合为止。另一种方法是从熟料化学成分中依次递减假定配合比的原料成分，试凑至符 合要求为止（又称递减试凑法）。现举例说明

41、如下。已知原料、燃料的有关分析数据如表1-3-5、 1-3-6所示，假设用预分解窑以三种原料配合进行生产，要求熟料的三个率值为：KH=。89, SM=2.1, IM=1.3，单位熟料热耗为3350kJ/k9熟料，计算其配合比。表1-3-5中分析数据总和不等于100 %。这是由于某些物质没有分析侧定，或者某些元素或低价氧化物经灼烧氧化后增加重量所致。为此，小于100 %时，要以加上其他一项补足100 %;大于100 %时，可以不必换算。表1-3-5原料与煤灰的化学成分（）名称LossSiO 2Al 2 O 3Fe 2 O 3CaOMgO总和石灰石42.662.420.310.1953.130.5

42、799.28粘土5.2770.2514.725.481.410.9298.05铁粉-34.4211.5348.273.530.0997.84煤灰-53.5235.344.464.791.1999 .30表1-3-6煤的工业分析水分挥发物灰分固定碳热值(KJ/Kg)0.622.4228.5649.0220930例试以第一种方法计算原料配合比。1. 确定熟料组成根据题意，已知熟料率值为：KH=0. 89，SM=2. 1J材1.32. 计算煤灰掺入量据式(1-3-32 ):3350x28.56x10020930x100= 4.57(%)3. 计算干操原料配合比设干操原料配合比为：石灰石 81 %、粘土 15 %、铁粉4 %,以此计算生料的化学成分名称配合比烧失量SiO 2AL 2 O 3Fe 2 O 3CaO石灰石81.034. 5