生料配料知识

生料配料知识
水泥生料配料基本知识
2004.9.28
首先讲个故事：水泥的发明
1.人类在三千多年前就用石灰做建筑材料了。

然而发明水泥的历史却只有两百多年。

2.1756年，英国海峡群岛上的一座灯塔突然失火烧毁。

政府命令工程师史密顿以最快的速度建好。

3.两周后，石灰石运到了灯塔所在的小岛上。

史密顿却见石灰石中混有许多杂质，很不满意，但时间紧迫，只好将就了。

4.没有想到的是，用这种混有杂质石灰石烧出来的石灰，性能却好得出奇，将石头粘结得从来没有过的结实。

5.史密顿想：这石灰石中肯定有名堂。

于是，他马上检验了这些石灰，发现其中竟含有２０％的粘土。

1 配料计算1.1 配料计算的目的
1.1.1设计水泥厂时，配料计算的目的在于：
1.1.1.1 根据原料资源情况，确定矿山的可用程度和经济合理性，为生产水泥提供必要的原料条件，并尽可能地利用矿山资源；
1.1.1.2 根据已确定的原料特性和水泥品种的要求，决定原料种类、配比和选择合适的生产方法；
1.1.1.3 根据已确定的原料种类、配比及工艺要求，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。

1.1.2 生产中通过配料计算，可经济合理的使用矿山资源，确定各种原料的数量比例，以得到成分和乎要
求的水泥熟料，并为窑、磨创造良好的操作条件，保证工厂有较好的经济效益。

1.2熟料配料方案的选择
●配料方案是用率值表示的。

KH: n（SM）: p（IM）:
●确定熟料率值时，要充分考虑率值间的相互影响、相互制约的关系。

要考虑水泥的品种、原料的品质与生料的易烧性以及燃料的质量
1.2.1 KH值与n值的选择
N值要与KH值相适应，一般避免以下的倾向：KH高，N值也高；KH低，N值也低； KH低，N值高
1.2.2 IM的选择
选择P也应于KH相适应，一般情况下，KH高，要相应的降低P 值。

硅酸盐水泥熟料的化学成分与矿物组成
1.化学成分
1.1 硅酸盐水泥熟料的主要化学成分为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁四种矿物，占熟
料化学成分总量的近95%。

另外还含有氧化镁、三氧化硫、二氧化钛、五氧化二磷、氧化钾和氧
化钠等。

1.2硅酸盐熟料中四种主要氧化物的波动范围为：CaO：62--67%；SiO2：20-24%；
AI2O3：4-7%；Fe2O3:2.5-6%。

硅酸盐水泥熟料的率值及其意义
1.石灰饱和系数、水硬率和石灰系数
石灰饱和系数一般简称为饱和比，它表示水泥熟料中的氧化钙总量减去饱和酸性氧化物所需的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化和的氧化钙含量与理论上二氧化硅与氧化钙化合全部生成硅酸三钙所需的氧化
钙含量的比值。

简言之，饱和比表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和生成硅酸三钙的程度。

KH=(（Ca0-fCa0）-1.65AI2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/(2.8(SiO2-fSiO2))
国外也有国家使用水硬率和石灰系数
水硬率HM=Ca0/（SiO2+AI2O3+Fe2O3）一般控制在1.7-2.8
之间石灰饱和系数LSF= Ca0/
（2.8SiO2+1.1AI2O3+0.65Fe2O3）
2.硅酸率
–又称硅率，表示水泥熟料中的硅酸盐矿物和溶剂矿物的比值。

SM=SiO2/（AI2O3+Fe2O3）
硅酸率一般控制在1.7-2.7之间，多在2.1±0.3的范围内。

硅酸率过高，液相量少，煅烧困难；硅酸率偏低，溶剂矿物多，易接大块，结圈等
3.铝氧率
又称铝率和铁率，是水泥熟料中三氧化二铝与三氧化二铁的比值，它反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量。

熟料中铝氧率的选择一般控制在0.8-1.7之间，多在1.3±0.3的范围内。

熟料化学成分、矿物组成和各率值之间的关系
1.由已知化学成分计算矿物组成
C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3
C2S=2.87S-0.754C3S
C3A=2.65A-1.69F
C4AF=3.04F
2.由已知矿物组成计算化学成分
SiO2=0.2631C3S+0.3488C2S
AL2O3=0.3773C3A+0.2098C4AF
Fe2O3=0.3286C4AF
CaO=0.7369C3S+0.6512C2S+0.6227C3A+0.4616C4AF+fCa
O+0.4119 CaSO4
3.由已知矿物组成计算率值
KH=（C3S+0.8838C2S）/（C3S+1.3256C2S）
N=（C3S+1.3256C2S）/（1.4341C3A+2.0464C4AF）
P=(1.1501C3A/C4AF)+0.6383
4.由已知率值计算化学成分
Fe2O3=??/￡¨￡¨2.8KH+1)￡¨P+1￡?N+2.65P+1.35￡?
AL2O3=P* Fe2O3
SiO2=N（AL2O3+ Fe2O3 ）
CaO=??-SiO2-AL2O3- Fe2O3
5.由已知化学成分及率值计算矿物组成
C3S=3.80SiO2（3KH-2）
C2S=8.61SiO2（1-KH）
C3A=2.65 Fe2O3 （P-0.64）
C4AF=3.0 4Fe2O3
生料配料基本知识一、配料的基本原则: 1.烧出的熟料具有较高的强度和良好的物理化学性能；2.配制的生料易于粉磨和烧成；
3.生产过程易于控制、管理，便于生产操作；
4.结合工厂生产条件，经
济合理的利用矿山资二、配料计算的常用公式
1.率值及矿物组成的计算
KH= （Ca0-1.65AI2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/2.8SiO2
SM=SiO2/（AI2O3+Fe2O3）
P=AL2O3/Fe2O3
C3S=3.80SiO2（3KH-2）
C2S=8.61SiO2（1-KH）
C3A=2.65 Fe2O3 （P-0.64）
C4AF=3.0 4Fe2O3
Fe2O3=??/￡¨￡¨2.8KH+1)￡¨P+1￡?N+2.65P+1.35￡?
AL2O3=P* Fe2O3
SiO2=N（AL2O3+ Fe2O3 ）
CaO=??-SiO2-AL2O3- Fe2O3
2.单位熟料实物煤耗P和标煤耗M的计算
P=Q/Qnet.ar
Q:单位熟料的热耗，KJ/kg熟料
Qnet.ar：煤的收到基发热量，KJ/kg
M=（P* Qnet.ar）/29300=Q/29300（kg标煤/kg熟料）=
1000Q/29300 （kg标煤/t熟料）
3.熟料中煤灰的掺入量计算
q=P*Aar*B/100=Q* Aar*B/100Qnet.ar
式中：q:熟料中煤灰的掺入量；
Q:单位熟料的热耗；
Qnet.ar：煤的应用基发热量；
Aar：煤的应用基灰分；
B:煤灰分沉降率；
不同窑型
P:单位熟料的实物煤耗。

4.灼烧成分的计算及物料平衡方程
4.1灼烧基成分=（干基物料成分/（100-烧失量））*100
4.2物料平衡方程：不考虑生产损失：干石灰石+干黏土+干铁粉+其他干基物料=干白生料灼烧白生料+煤
灰（掺入熟料的）=熟料
5.灼烧基与干燥基（用量）的换算
（100-L）：灼烧基（用量）=100：干燥基（用量）
6.干湿基的换算公式
W干=（100-M）W湿/100 W湿=100 W干/（100-M）M：物料水分
三、配料计算方法
●依据：物料平衡。

反应物的质量应等于生成物的质量。

●计算时采用相同的基准。

不考虑生产损失：
干石灰石+干黏土+干铁粉=干生料
灼烧生料+煤灰（掺入熟料的）=熟料
●熟料煤灰掺入量
GA=q*A*S/100Q=（P*A*S）/100
煤灰沉降率因窑型而异。

●生料配料计算方法很多，有烧失量法、碳酸钙滴定法、尝试误差法、递减试凑法、代数法、图解法等。

白生料尝试误差法配料计算
计算步骤：1.确定熟料组成2.计算煤灰掺入量3.假设原料配比（干基），计算白生料成分。

4.计算灼烧基生料成分
5.计算熟料成分
6.计算熟料率值
7.调整配比，重复计算
8.将干基配比换算为湿原料配
比。

例题
已知原料、燃料的有关分析数据如表1，表2所示，假设该厂以4种原料配料进行生产，要求熟料的3个率值为：KH=0.89±0.02,N=2.60 ±0.1,P=1.50 ±0.10,单位熟料热耗为3900kj/kg熟料，试计算原料的配合比。

PL.xls
计算过程
2.1、确定熟料组成，根据题意已知熟料率值为：KH=0.89±0.02,N=2.60 ±0.1,P=1.50 ±0.10
2.2、计算煤灰掺入量GA=3900*20/24800=
3.1%
2.3、假设配比（干基），计算白生料成分。

石灰石84%，粘土12%，砂岩2.5%，铁粉1.5%
计算配合原料带入白生料的化学成分的方法为：原料配比* 该原料化学成分中各氧化物含量
2.4.计算灼烧基生料成分
灼烧基生料成分=100*白生料中各氧化物含量/（100-白生料烧失量）
2.5.计算熟料成分
熟料成分=灼烧生料中各氧化物百分比*（100-煤灰掺入量）+煤
灰成分中各氧化物百分含量*煤灰掺入量
2.6.计算熟料率值
KH=(CaO-1.65*Al2o3-0.35*Fe2o3)/(2.8*Sio2)
=0.979
N=SIO2/(Al2O3+Fe2O3)
=2.30
P=Al2O3/Fe2O3
=1.40
计算结果三率值中KH和N不符合原设计要求，故
需调整配比。

2.7.调整配比，重复计算
调整配比如下：
石灰石83%，粘土13.5%，砂岩3%，铁粉1.5%
2.8.将干基配比换算为湿原料配比。

1先求出湿物料质量配合比 2 将上述质量比换算成百分比。