水泥配料.doc
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电子课件 4.生料制备技术 4.1 生料的配料及计算 本节主要概念：生料 配料的目的和基本原则 配料方案 配料计算4.1.1 基本概念 4.1.2 配料计算 4.1.1.1 生料 4.1.2.1 配料的目的和基本原则 4.1.1.2 配料 4.1.2.2 配料计算的依据 4.1.2.3 配料方案的选择 4.1.2.4 配料计算的方法 4.1 生料的配料及计算4.1.1基本概念4.1.1.1 生料由石灰质原料、黏土质原料、少量校正原料(有时还加入适量的矿化剂、晶种等，立窑生产时还会加入一定量的煤)按比例配合，粉磨到一定细度的物料，称为生料原料可以采用天然矿山开采，也可采用工业废渣生料化学成分随产品品种、生产方法、原燃材料品质、窑型及其他生产条件等不同而有所差异生料形态有生料粉、生料浆两种1)生料粉干法生产用的生料为生料粉，其水分含量一般不超过1％根据生料中是否配煤及配煤方式的不同，又可分为白生料、全黑生料、半黑生料、差热料等。
①白生料是将各种原料按比例配合后粉磨而得出磨生料因不含煤，故称白生料干法回转窑、采用白生料煅烧法的立窑所用生料均属白生料②全黑生料将各种原料和煅烧所需的全部用煤一起配合入磨，所制得的生料称为全黑生料，即黑生料适合立窑生产使用③半黑生料将煅烧所需煤总量的一部分和原料配合共同粉磨，所制得的生料称为半黑生料另一部分煤在生料粉磨后成球以前外加适合立窑生产使用④差热料根据立窑的煅烧特点，在窑的中心和周边分别布置含煤量不同的生料，故仅立窑生产使用2)生料浆湿法生产所用的生料为生料浆是由各种原料掺入适量水后共同磨制而成的含水32％～40%的料浆4.1.1.2 配料根据水泥品种、原燃材料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，称为生料配料，简称配料4.1.2配料计算4.1.2.1 配料的目的和基本原则配料计算是为了确定各种原料、燃料的消耗比例和优质、高产、低消耗地生产水泥熟料在水泥厂的设计和生产中，都必须进行配料合理的配料方案既是工厂设计的依据，又是正常生产的保证设计水泥工厂时配料，是为了判断原料的可用性及矿山的可用程度和经济合理性，决定原料种类及配比，并选择合适的生产方法及工艺流程，计算全厂的物料平衡，作为全厂工艺设计及主机选型的依据。
在工厂组织生产的过程中，因各种条件已确定，则配料是为了更加合理地利用矿山资源，得到成分合格的生料和熟料以保证产品的质量配料的基本原则是：配制的生料易磨易烧，生产的熟料优质，充分利用矿山资源，生产过程易于操作控制和管理，并尽可能简化工艺流程4.1.2.2 配料计算的依据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，生料煅烧成熟料经历着生料干燥蒸发物理水、黏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、二氧化碳以及挥发物的逸出，所以计算时必须采用统一基准1)干燥基准物料中的物理水分蒸发后处于干燥状态，以干燥状态质量所表示的计量单位，称为干燥基准，简称干基干基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，则干燥原料的质量等于生料的质量，即干石灰石+干黏土+干铁粉=干生料(2)灼烧基准去掉烧失量(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准用于计算灼烧原料的配合比和熟料的化学成分如不考虑生产损失，在采用有灰分掺人的煤作燃料时，则灼烧生料与掺入熟料中的煤灰的质量之和应等于熟料的质量，即灼烧生料+煤灰(掺入熟料中的)=熟料(3)湿基准用含水物料作计算基准时称为湿基准，简称湿基。
各基准之间的换算如下已知某物质干基化学成分与烧失量，则该物料的灼烧基成分(％)为灼烧基成分= (4.1)物料的干基用量与灼烧基用量可按下式换算：灼烧基用量= (4.2)干基用量 (4.3)湿基成分 (4.4)式中A—干基物料成分，％；’L—干基物料烧失量，％；，W一物料水分含量，％1.2.3 配料方案的选择配料方案，即熟料的矿物组成或熟料的三率值配料方案的选择，实质上就是选择合理的熟料矿物组成，也就是对熟料三率值KH、n、p的确定确定配料方案，应根据水泥品种、原料与燃料品质、生料质量及易烧性、熟料煅烧工艺与设备等进行综合考虑不同品种的水泥，其用途和特性也不同，所要求的熟料矿物组成也不同，因而熟料率值就不同例如用于紧急施工或生产预制构件的快硬硅酸盐水泥，需要较高的早期强度，应提高熟料中硅酸三钙与铝酸三钙的含量；又如生产低热水泥，则应降低熟料中的硅酸三钙与铝酸三钙的含量原料和燃料的品质，对熟料组成的选择有很大影响熟料率值的选取应与原料化学组成相适应要综合考虑原料中四种主要氧化物的相对含量，尽量减少校正原料的品种，以简化工艺流程，便于生产控制。
如石灰石品位低而黏土氧化硅含量又不高，则无法提高KH和n值，而应适当降低KH值以适应原料的实际情况又如燃料煤质量差，灰分高，发热量低，一般烧成温度低，因而熟料的KH值不宜选择过高熟料率值的选取要与生料成分的均匀性、细度及易烧性相适应生料成分均匀性差或粒度较粗时，选取KH值低一些，否则熟料中的游离氧化钙会增加，熟料质量变差生料易烧性好，可以选择较高石灰饱和系数、高硅率、高铝率(或低铝率)的配料方案；反之，只能配低一些由于生产窑型和生产方法的不同，即使生产同一种水泥，所选的率值也应该有所不同对于湿法窑、新型干法窑，由于生料均匀性较好，生料预烧性好，烧成带物料反应较一致，因此KH值可适当高些预分解窑的生料预烧性好，分解率高，窑内热工制度稳定，窑内气流温度高，为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵塞、结大块，目前趋向于低液相量的配料方案中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如宁国水泥厂的配料方案中KH＝0.87～O.89，n＝2.3～2.5，P=1.4～1.6；而冀东水泥厂的配料方案曾是KH=0.87～0.88，n =2.5，P=1.6立窑煅烧、通风都不均匀，因此，不掺加矿化剂时熟料的KH值要适当低些。
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，煤灰的掺人量也并不相同因此，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计算：式中 GA——熟料中的煤灰掺入量，%；q——单位熟料热耗，kJ／(kg熟料)；QY——煤的应用基低热值，kJ／(kg煤)；——煤的应用基灰分含量，％；S——煤灰沉落率，％；P——煤耗，kg／(kg熟料)煤灰沉落率因窑型而异，见表4.1表4.1不同窑型的煤灰沉落率 单位：％窑 型无电收尘有电收尘 = 1 \* GB3 ①窑 型无电收尘有电收尘 = 1 \* GB3 ①湿法长窑(L／D=30～50)有链条湿法短窑(L／D<30)有链条湿法短窑带料浆蒸发机干法短窑带立筒、旋风预热器100807090100100100100窑外分解窑立波尔窑立窑 9080100 100100100 ①电收尘窑灰不入窑者，按无电收尘器者计算4.1.2.4 配料计算的方法生料配料计算方法很多，有代数法、图解法、尝试误差法(包括递减试凑法)、矿物组成法、最小二乘法等随着计算机技术的发展，计算机配料已代替了人工计算，使计算过程更简单，计算结果更准确。
下面主要介绍应用较广泛的尝试误差法(包括递减试凑法)及其用计算机编程的计算方法1)尝试误差法这种计算方法很多，但原理都相同其中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，又称递减试凑法另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，则调整配合比重新计算，直到符合要求为止现举例如下例4.1】试以尝试误差法计算原料的配合比已知原燃料的有关分析数据见表4.2及表4.3，假设用窑外分解窑以四种原料配合进行生产，要求熟料的三率值为：KH=0.90±0.02，SM=：=2.6±0.1，IM=-1.7±O.1，单位熟料热耗为3053kJ／(kg熟料)[730kcal／(kg熟料)]，试计算原料的配合比表4.2原料与煤灰的化学成分 单位：％名称烧失量Si02Al203Fe203CaOMgOS03K20Na20Cl- 总和石灰石砂页岩粉煤灰铁矿石煤灰42.862.723.702.65—1.6889.5947.5749.9652.550.602.8228.145.5l28.78O.391.678.9532.516.3051.621.774.182.566.492.210.740.521.951.450.050.070.50—2.20O.250.361.13—1.OOO.030.06O.21O.4５0.44O.019O.015———99.7199.8294.9095.5999.2l 表4.3原煤的工业分析 单位：％／(kJ／kg)1.7028.0026.1044.2022998 表4.2中化学分析数据总和往往不等于100％，这是由于某些物质没有分析测定，因而通常小于100％；但不必换算为100％。
此时，可以加上其他一项补足为100％有时，分析总和大于100％，除了没有分析测定的物质以外，大都是由于该种原燃料等，特别是一些工业废渣，含有一些低价氧化物，如FeO甚至Fe等，经分析时灼烧后，被氧化为Fe203等增加了质量所致，这与熟料煅烧过程相一致，因此，也可以不必换算解：(1)确定熟料组成根据题意，已知熟料率值为：KH＝0.90，SM＝2.6，IM＝1.7(2)计算煤灰掺入量据式(4.5)，得(3)计算干燥原料配合比通常，四组分配料为：石灰石配合比例80％左右；砂页岩(砂岩)10％左右；铁矿石4％左右；粉煤灰10％左右据此，设定干燥原料配合比为：石灰石81％，砂岩9％,铁矿石3.5％，粉煤灰6.5％，以此计算生料的化学成分单位：％名 称烧失量SiO2A1203Fe203Ca0MgOS03K20Na20Cl－石灰石砂页岩粉煤灰铁矿石生料灼烧生料34.720.240.240.0935.29—1.368.063.091.7514.2622.050.490.251.83O.19。
