无机非金属材料工学第五章熟料率值与生料配料相关计算
(12全)生料配料计算
江传胜 ########
灰分 30.90% ########
Qnet,ad 设计热耗 煤灰掺量 5207 800 4.74746
铜梁中联配料计算
物料（干基） 配比 石灰石 86.00% 石英砂 5.00% 砂岩 4.000% 钢渣 5.00% 煤灰 Loss
40.12 2.66 4.24 4.35
煤工业分析 Min 0.68 Vad 19.37 28.7 CRC 5 Sat 1.5 Qnet,ad 5694
热耗=770Kcal/kg.cl 熟料煤灰掺量=（770/5694）×28.70%=3.88% 生料 KH=1.017 SM=2.45 IM=1.38 熟料 KH=0.888 SM=2.36 FC=1.0%,KH=0.870 IM=1.60
物料 石灰石 砂岩 页岩 硫酸渣 煤灰 生料 0.6486 熟料
石柱科华配料计算 配比 Loss SiO2 AL2O3 Fe3O4 CaO 82.20% 41.82 2.98 0.91 0.59 16.200% 1.60% 100 4.73 -0.3 35.14 63.5 24.5 57.2 13.13 20.24 21.67 13.92 6.64 26.8 3.11 4.79 5.64 4.88 60.87 4.8 2.25 3.47 3.53
进厂煤
进厂Mar 10.9
Mad 1.27Aad 3源自.9Vad 21.00Fad 46.81
S，ad 1.47
Qnet,ad 5207
∑ 98.58 99.22983 96.04029 93.13478 93.89
98.2386
97.28925
98.6279 1.44182
灼烧生料 20.09867 3.817092 3.171672 68.40188 1.79993
率值公式推导
第二节熟料的率值及熟料矿物组成的计算n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，和铝率IMn一、石灰饱和系数KHn（一）石灰饱和系数KH的含义n水泥熟料中所有氧化硅反应生成硅酸盐矿物（C3S+C2S）所需的氧化钙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。
n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。
n所以，石灰饱和系数是一个具有明确物理意义的参数。
n从理论上讲，石灰饱和系数KH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。
（二）石灰饱和系数KH的公式推导n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）n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：n C C3S=3 ´ M CaO/M SiO2=3´56.08/60.09=2.8n C C3A=3 ´ M CaO/M Al2O3=3´56.08/101.96=1.65n C CF=M CaO/M Fe2O3=56.08/159.70=0.35n CaO max=2.8SiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3n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。
n于是，定义石灰饱和系数0＜KH＜1，乘于2.8SiO2项之上，便可得实际氧化钙的量应为：CaO=2.8KHSiO2+1.65Al2O3+0.35Fe2O3n变换后可得石灰饱和系数的计算公式如下：KH=(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/2.8/SiO2（IM≥0.64）（三）石灰饱和系数KH与熟料矿物组成之间的关系n当KH=1.0时，熟料矿物组成为：C3S、C3A、C4AF，没有C2S。
确定三个率值和熟料的热耗
确定三个率值和熟料的热耗1 绪论【摘要】本次毕业设计为乌苏青松⽔泥有限责任公司拟建⼀条3500t/d⽔泥熟料⽣产线，采⽤新型⼲法预分解⽣产⼯艺，年产⽔泥150万吨，其中年产P.C 32.5复合硅酸盐⽔泥100万吨，P.O 42.5 普通硅酸盐⽔泥50万吨。
主要进⾏了物料平衡计算，主机选择，储存设备选定，然后做了初步设计、全⼚总平⾯图以及⽣产⼯艺流程图。
1.1项⽬名称及业主项⽬名称：新疆乌苏青松建材有限责任公司150万吨/年⽔泥⼯程项⽬业主：新疆乌苏青松建材有限责任公司1.2项⽬性质本项⽬利⽤中电投乌苏热电⼚的粉煤灰和四棵松煤矿的废弃物煤矸⽯作为⽔泥的混合材来⽣产⽔泥，该⽣产线建成后，可以实现资源综合利⽤，并彻底消除了中电投乌苏热电⼚的粉煤灰和四棵松煤矿的废弃物煤矸⽯排放对环境造成的污染。
同时对调整⽔泥产品结构，淘汰了落后的⽴窑⽔泥⽣产线起到了积极的促进作⽤，达到满⾜市场对⾼性能⾼质量⽔泥需求的⽬的。
符合国家加快建设资源节约型和环境友好型社会，⼤⼒发展循环经济，实施可持续发展的战略决策。
1.3结论及建议本⼯程的实施符合国家产业政策，建设条件优越，技术⽅案先进成熟，建成后可以缓解⾼质量、⾼性能⽔泥产品的市场供需⽭盾，具有较好的经济效益和社会效益。
该项⽬的建设时⾮常必要的，也是⾮常及时的，建议上级主管部门批准项⽬的建设，抓紧开展初步设计⼯作，尽早实施，早⽇建成，快件成效。
2 配料计算2.1 配料⽅案的确定根据⽔泥的品种、原料与燃料的品质、⽣料的质量及易烧性、熟料的煅烧⼯艺与设备以及国内⼤中型⽔泥⼚的配料⽅案来确定。
配料⽅案⼀般由熟料饱和⽐、硅率和铝率三个率值来控制。
三率值的确定则应综合考虑原料特性、⽣产⽔泥品种和⼯艺⽅法等因素的影响，⽽⼯艺⽅法⼜是具有关键影响的因素。
对于预分解窑具有⽕焰温度⾼、烧成带长、窑转速快的热⼯特性，因此在配料⽅案上必须充分适应上述热⼯特性。
由国内外⼤量预分解窑实际操作的经验表明在现代预分解窑条件下，配料⽅案⼀般都采取“三⾼型”的⽅案，即⾼饱和⽐、⾼硅率、⾼铝率。
武汉理工2022年11月《无机非金属材料工学(新)》在线考试网考复习资料
一、计算( 每题参考分值5分 )1、 2. 某水泥厂生料和煤灰的化学成分（干燥基，wt%）如下表，已知每97kg2、已知陶瓷生料釉的实验式，用理论组成的原料钾长石（K2O·Al2O3·6SiO2）、钠长石（Na2O·Al2O3·6SiO2）、钙长石（CaO·Al2O3·2SiO2）、高岭土、白云石及石英配料，试用矿物组成满足法列表计算生料釉的配料组成，计算精度0.01。
陶瓷生料釉实验式如下：钠长石（摩尔质量524.5）、钾长石（摩尔质量556.7）、钙长石（摩尔质量278.2）、白云石（摩尔质量184.4）、高岭土（摩尔质量258.1）、石英（摩尔质量60.1）。
正确答案：解：（1）列表计算各原料引入量3、玻璃的设计成分见表1表1 玻璃的设计成分（质量%）纯碱挥散率 3.10%；玻璃获得率 83.5%；萤石含率 0.85%；芒硝含率 15%；煤粉含率 4.7%；计算基础 200kg玻璃液；计算精度 0.01。
表2各种原料的化学成分（%）4、已知瓷坯及所用原料的化学组成如下表所示，试列表计算瓷坯的配方。
瓷坯及所用原料的化学组成表（%）19.00 39.000.19 0.47 0.30 0.780.50 0.1316.0012.60正确答案： 6、．某建筑工程采用钢筋混凝土结构,需要设计混凝土屋面板用的配合比,设计强度等级C30，其施工要求坍落度为30mm,保证率为95%。
工程采用32.5Mpa 普通硅酸盐水泥(实测强度为40.2Mpa),密度 3.10；采用中砂,表观密度 2.60,堆积1.45g/cm3；采用碎石,最大粒径为20mm, 表观密度为2.70,堆积密度1.52g/cm3；请用绝对体积法设计该混凝土的实验室配合比。
(已知:σ0=5Mpa，A=0.46，B=0.07，保证率为95%，t=-1.645, 混凝土含气量百分数α取1；混凝土的每立米用水量采用确定10/3（T+K ）,其中K 为53,砂率取34%) 正确答案：答: (1)混凝土试配强度:R h=R d－tσ0=30-(-1.645×5)=38.2Mpa;（1分）(2)水灰比:,则：W/C=0.47（2分）(3)用水量:W0=(3+53)×10/3=186kg（1分）(4)混凝土单位水泥用量:C0=186÷0.47=396kg（1分）(5)根据绝对体积法原理,可得方程式:代入数据可得:S0=617kg （2分）G0=1186kg （2分）即混凝土每立方米的各种材料用量为:C0=396kg, W0=186kg, S0=617kg , G0=1186kg;混凝土配合比为:C:S:G:=1:1.56:2.99,7、试计算硅酸盐水泥熟料中的SiO2全部形成C2S时，相应的石灰饱和系数KH。
5000吨水泥厂生料车间工艺设计参考说明书
湖南工学院2014届毕业设计（论文）课题任务书 0湖南工学院本科生毕业论文开题报告 (3)湖南工学院毕业设计（论文）工作进度检查表 (6)湖南工学院2014届毕业设计（论文）指导教师评阅表 (7)湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表 (8)湖南工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表 (9)湖南工学院2014届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 (11)摘要 (12)ABSTRACT (13)第一部分：总体设计 (14)1新型干法水泥生产的简述 (14)1.1新型干法水泥生产的特点 (14)1.2新型干法水泥生产的发展 (15)2配料方案的确定 (16)2.1熟料率值的确定 (16)2.2熟料热耗的确定 (16)2.3矿渣、石膏加入量的确定 (17)3物料平衡的计算 (18)3.1配料计算 (18)3.1.1原料及燃料化学成分 (18)3.1.2煤灰掺入量的确定 (19)3.1.3计算干燥原料的配合比 (19)3.1.4 计算湿物料的配合比 (20)3.2物料平衡 (20)3.2.1工厂生产能力 (20)3.2.2原料消耗定额 (21)4.全厂工艺流程的确定 (24)4.1物料的储存与均化 (24)4.1.1物料的预均化的确定 (24)4.1.2物料破碎 (24)4.1.3生料的制备系统 (25)4.1.4生料粉均化系统 (27)4.1.5熟料烧成系统的确定 (27)4.1.6包装与散装系统 (29)4.2全厂主机设备的选型 (29)4.2.1各种主机小时产量（周平衡法） (29)4.2.2主机平衡表 (34)4.2.3全厂堆场及储库计算 (35)4.3全厂总平面布置图的设计 (44)第二部分：生料粉磨车间设计 (47)1车间工艺流程的确定 (47)1.1生料粉磨车间流程的确定 (47)1.2流程选择 (49)1.2.1配料系统的确定 (49)1.2.2配料设备的确定 (49)1.3 喂料设备的选型 (49)1.4磨机系统 (50)1.5输送设备 (51)1.6通风和收尘 (52)1.7车间安全设施的设计 (52)2提高生料粉磨系统产质量的措施 (54)结论 (55)谢辞 (56)结束语 (57)参考文献 (58)湖南工学院2014届毕业设计（论文）课题任务书学院：材料与化学工程学院 专业：无机非金属材料 指导教师 李坦平 学生姓名|刘磊课题名称日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计一、 设计题目与内容1、 设计题目日产5000吨水泥熟料生产线生料立磨车间工艺设计2、 设计内容（1） 完成全熟料生产线到熟料储库的物料平衡、主机平衡计算； 完成全 熟料生产线主机选型与堆场、储库选型；（2） 完成“生料立磨车间”的主机与附属设备的选型计算； （3） 完成“生料立磨车间”工艺布置设计，制图。
水泥生料的配料及计算
表2 煤的工业分析
Mad,% 0.60 Vad,% 22.42 Aad,% 28.56 FCad,% 49.02 Qnet,ad,kJ/kg 20930
11
五、生料的配料及计算
解：1)计算煤灰掺入量 100kg熟料中的煤灰掺入量可以按下式近似计算：
Ga PAad S qAad S 3350 28.56 100 4.57% 100 100Qnet, ad 100 20930
4
五、生料的配料及计算
◆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:选择合理的熟料矿物组成，即确定
熟料三率值KH、n、p值。 ◆如何确定配料方案: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。 确定率值 应注意
式中：Ga—熟料中煤灰掺入量，％； q—单位熟料热耗，kJ/kg熟料； Qnet,ad—煤的热值，kJ/kg； Aad—煤的空气干燥基灰分含量，％； S—煤灰沉降率，％； P—煤耗， kg/kg熟料。
12
五、生料的配料及计算
2) 根据熟料率值，估计熟料化学成分:
14
3) 计 算 干 燥 原 料 配 合 比
累 加 试 凑 过 程 （ 以
要求熟料成分 -4.57Kg煤灰成分 差 -122Kg石灰石 差 -23Kg粘土 差 -5.8Kg铁粉 差 +2.6Kg粘土 和 -0.3Kg铁粉 差 +0.2Kg石灰石 余
100kg
熟 料 为 基 准 ）
五、生料的配料及计算
◆ 生料
由石灰质原料、粘土质原料、少量校正原料（有时
还加入矿化剂、晶种等，立窑生产时还要加煤）按 比例配合，粉磨到一定细度的物料。 ◆ 生料的类型 干法生产——生料粉，水分含量一般不超过1%。
第五章 熟料率值及配料计算
三、化学成分与矿物组成间的关系
（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↓
◇ 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
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 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
一般要求硅质原料的SiO2含量为70~90% 扩大原料资源，充分合理利用低品位原料和工业废渣
二、水泥生料的易烧性
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
简明、精确的水泥生料配料计算方法——率值关系法
简明、精确的水泥生料配料计算方法—率值关系法赵东镐(吉林市建材总厂 132021)(上接第2期)5 配料计算实例以某立窑水泥厂复合矿化剂、半黑生料煅烧工艺为配料计算实例。
5.1 列出给定条件,求三组分石灰饱和系数,将原料化学成分折算为灼烧基 (1)、原燃材料化学成分、煤工业分析结果,见表5.1-1表5.1-1 原燃材料化学成分(%)和煤工业分析结果名称Loss SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3CaO SO 3Ca F 2石灰石粘土铁粉萤石石膏入磨煤灰入窑煤灰40.877.342.393.4821.874.0163.0021.7325.271.3162.3452.04 1.2515.687.081.300.6919.2931.010.765.9360.000.840.195.646.2951.003.513.990.6032.197.763.5938.4458.44煤工业分析结果M 'ar= 4.00%,M 'ad=0.80%,A 'ad=64.66%,Q 'net,ad =8.86K J /Kg ;M"ar=5.00%,M"ad=1.00%,A"ad =23.34%,Q"net,ad =25.50K J/Kg .表中:M 'ar 、M"ar —入磨煤、入窑煤收到基水分,%; M 'ad 、M"ad —入磨煤、入窑煤空气干燥基水分,%; A 'ad 、A "ad—入磨煤、入窑煤空气干燥基灰分,%; Q 'net ,ad 、Q "net ,ad—入磨煤、入窑煤空气干燥基低位发热量,KJ /kg (2)、熟料三率值期望值及其计算指示域、热耗、烧失量、SO 3、Ca F 2和游离CaO 的百分含量,见表5.1-2。
表5.1-2 KHq ±ΔK Hq SMq ±ΔSMq IMq ±ΔIMq Q 'Q"L S -'F -'fc0.94±0.012.0±0.11.3±0.11.003.000.502.00 1.002.00表中:Q ',Q"—入磨煤、入窑煤的熟料热耗K J/Kg; L 、S -'、F -'、fc —熟料的Loss 、SO 3、Ca F 2和游离CaO 百分含量,% (3)、三组分的石灰饱和系数、原料化学成分折算为灼烧基,见表5.1-3。
简捷通用的率值公式配料计算法
简捷通用的率值公式配料计算法《水泥》1997年12期刊登熊辅臣同志“率值公式法计算配料有通用性”的文章(以下简称“通文”)，虽然说明了由刘笃新同志推得的水泥生料配料计算公式在配料计算中具有通用、准确的特点，但公式系数计算较繁琐。
本文结合“通文”，以对比的形式介绍一种方程系数值小，计算过程简捷，结果准确，同样具有通用性的率值公式法。
1 计算公式1.1 原燃料化学成分及配比代表符号在原燃料化学成分代表符号相同的情况下，两种计算方法的配比设定对比见表1。
表1 原燃料化学成分及配比代表符号1.2 组合料中各物料配比及其化学成分黑生料中除石灰石、粘土、铁粉、校正原料以外的其它组分之和称为组合料。
(1)组合料中各物料配比的计算组合料中煤、萤石、石膏在黑生料中的配比G、E、D按“通文”方法计算(其中煤的配比G在配料计算时，许多工厂是直接给出的)，晶种(或某些添加剂)在黑生料中的配比J，一般由工厂依据生产实际直接给出。
(2)组合料在黑生料中的配比组合料在黑生料中的配比设为TT＝G＋E＋D＋J(3)组合料的化学成分式中：S、A T、F T、C T──分别为组合料中SiO2、Al2O3、Fe203和CaO的百分T含量，%。
1.3 干燥基白生料化学成分及其率值的计算(1)要求(100－T)%白生料的化学成分S′＝S O－S TOA′＝A O－A TOF′=F O－F TOC′＝C O－C TO式中：S、A O、F O、C O──分别为配料设计生料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO的O百分含量，%。
S′、A O′、F O′、C O′──分别为(100－T)%白生料中SiO2、Al2O3、Fe2O3、OCaO的百分含量，%。
(2)(100－T)%白生料率值分别为KH O′、n O′、P O′1.4 率值公式(1)满足设计要求S O、A O、F O、C O(或三率值KH O、n O、P O)的四组分配料计算方程组为：当T＝0时，S O′＝S O、A O′＝A O、F O′=F O、C O′＝C O，那么，KH O′＝KH O、n O′＝n O、P O′=P O。
水泥生料四组分配料计算方法
-14.97
P3'=100/(100-Loss)*(IM*Fe2O3-Al2O3)=
0.69
P4'=100/(100-Loss)*(IM*Fe2O3-Al2O3)=
117.71
P7=(IM*Fe2O3-Al2O3)=
-17.38
77.32 176.69 230.80 73.74
代入配料公式：
（K1'+K2')x+(K1'+K3')y+(K1'+K4')z=100*K1'-(K1'+K7)G （n1'+n2')x+(n1'+n3')y+(n1'+n4')z=100*n1'-(n1'+n7)G （P1'+P2')x+(P1'+P3')y+(P1'+P4')z=100*P1'-(P1'+P7)G
砂岩 0.69 90.68 1.47 1.20 2.15 0.12 0.30 3.39 100.00
铁粉 6.00 18.25 2.36 62.78 2.54 1.98 1.33 4.76 100.00
煤灰
53.09 26.600.00
刘东旭、苏伟著，用选铁尾矿替代铁粉配料生产硅酸盐水泥熟料，水泥技术，Vol137，2007(5)，97
原料与煤灰的化学成分：
原料 Loss 石灰石 43.56
SiO2 2.45
Al2O3 0.36
Fe2O3 0.21
第五章-熟料率值与配料计算
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
一般要求硅质原料的SiO2含量为70~90% 扩大原料资源，充分合理利用低品位原料和工业废渣
二、水泥生料的易烧性
一、硅酸盐水泥的原料
B、粘土
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、可塑性酸盐水泥的原料
✓粘土中碱含量控制（低热水泥 K2O+Na2O<1.0%） ✓粘土中MgO的控制（<3.0%）
石灰石 粘土 铁粉
3
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
A、石灰石
◇ 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45~48% ◇ 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。
➢燃煤的性质（热值、灰分、细度）
➢生料的均匀性和生料粉磨细度
➢窑内气氛（氧化气氛有利）
LSF(KH)高、SM(MS)高，生料难烧；反之易烧，但是可能易结圈。 MMSAS硅铝M率率高、IM(MA)高，生料难烧,要求较高的烧成温度。
生料配料--规划求解
步骤： 2：准备好各种原材料，煤灰的化学成分数据，原煤热值和灰份，以及所确定的熟料率值，窑系统的热耗。
例：在对应的熟料SiO2单元格中（本例为C10）输入“=sumproduct(C8SiO2。
其它的拖动即得.e:计算熟料各率值5：求解原料配比。
点击菜单“工具”，选择“规划求解”，弹出窗口-----规划求解参数，元格（注意不能选中最后的比例单元格，本例为M6）,本例为$M$3,$M$4,$M$5.按添加（A），弹出窗口----添加料的实际计算KH单元格，本例为$C$17,中间约束符合取“=”，“约束值”选择熟料KH目标值的单元格。
本例为束条件SM，四种配料时再按一次“添加（A）”加入约束条件IM值，下面步骤同上。
最后按“确定”。
在“规划示最后求解结果--原料配比·生料成分·灼烧生料成分·熟料成分·熟料实际各率值等。
保存时，在4：先假设原料配比，利用各自的计算公式，在电子表格上所对应的单元格a:生料成分。
生料化学成分=各原料化学成分与其配比的剩积之和。
（即规划求解） 例：在生料化学成分对应的Loss单元格中（本例为B7）输入“=sumproduct(B3:B6,$M3:$M6)/时电子表格中的sumproduct函数可以将对应的数组相剩后求和，按回车键后可得生料的Loss值，其它的成分拖动 b:灼烧基生料成分。
灼烧基生料成分=生料化学成分÷（1-Loss÷100）c:煤灰掺入量。
煤灰掺入量（煤灰占熟料的百分比）=烧成热耗÷煤热值×煤灰分。
灼烧基生 d:熟料成分。
熟料化学成分=灼烧基生料成分×灼烧基生料配比+煤灰成分×煤灰掺入量（即生料配料---规划求解1：先检查微软的电子表格是否安装了“规划求解”宏，若没有 “加载宏”，在弹 出窗口中选择"规划求解"按确定。
3:在电子表格中输入上述数据。
水泥厂配料计算
一、物料平衡式：（不考虑生产损失） 1、干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料2、灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料3、灼烧生料+煤灰（掺入熟料中的）=熟料4、熟料的率值 KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S SM=S/(A+F) IM=A/F 2.5 熟料的率值 一、石灰饱和系数： 公式：KH=232328.235.0065.1SiO O Fe Al CaO --意义：水泥熟料中的总CaO 含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后，所剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。
简言之。
KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
取值：0.87~0.96二、硅 率:公式: n(SM)= 含义: 反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂、矿物的相对含量。
取值： 三、铝 率:公式: p(IM)=3232O Fe O Al含义：说明熟料中C3A 、C4AF 的相对含量。
反映液相的性质。
(C3A 产生的液相粘度大；C4AF 产生的液相粘度小.) 取值：0.9~1.9 配料计算 配料方法1、尝试误差法先按假定的原料配合比计算熟料的组成。
若计算结果不符合要求，则调整原料的配合比再进行重复计算直至符合要求为止。
2、递减试凑法从假定的熟料化学成分中依次递减假定配分比的原料组分，试凑至符合要求为止。
3、酸碱滴定法根据已确定的生料碳酸盐滴定值和实际测得石灰石、粘土的滴定值按规定的公式作简单的计算，较快地得出各种原料的配合比 4、烧失量法水泥生料的烧失量一般为34～36%。
预先确定的生料烧失量数，按实测石灰石烧失量及实测粘土烧失量，计算原料的配合比。
配料计算实例已知原料、燃料的有关分析数据如表4－10、4－11，假设用窑外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 ＝0.89±0.02、SM ＝2.1±0.1、IM ＝1.3±0.1，单位熟料热耗为q=3350kj/kg 熟料，试计算原料的配合比。
无机非金属材料工程专业机械设备课程设计
湖南科技大学无机非金属材料工程专业机械设备课程设计辊压机设计说明书姓名王某某学号指导老师设计时间 2014年 12月 18日至 2015 年 1 月 1 日目录第一章、前言：机械课程设计的任务、目的和意义第二章、论文：辊压机的介绍与发展1、工作原理2、主要结构3、工作条件4、关键设备5、影响因素6、发展第三章、计算：工艺设计和计算3.1.1烧成工段生产能力和工厂生产能力计算3.1.2生料配比计算3.1.3原料及工艺制度的制定3.1.4原料需要量计算式3.1.5石膏、混合材需要量计算式3.1.6热量平衡计算表3.1原料与煤灰的化学成分表表3.2煤的工业分析参数表表3.3熟料率值、热耗和料耗表表3.4累加试凑过程表3.5烧失量表3.6物料天然水表3.7生产损失表3.8物料平衡表第四章、图纸：对所绘手工图和CAD图的说明第五章、小结：机械课程设计的收获第一章、前言：机械课程设计的任务、目的和意义1、《机械设备课程设计》任务书（1）论文：请围绕“水泥生产机械设备发展”为中心进行自行选题，小议水泥生产中某种主机设备的演变历史、目前的状况以及今后的发展。
（2）计算：水泥厂年设计产量为280+**万吨，产品为Ｐ.Ｃ42.5R 复合硅酸盐水泥，混合材粉煤灰掺加量为（4５－*.*）%，已知原料、燃料的有关数据如表1表2，假设以四种原料配合进行生产，要求的熟料率值和单位热耗见表3，计算其原料的配合比。
在课程设计中完成物料和热量平衡计算 表1 原料成分名 称 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 其他 合计水份生产损失石灰石 41.73+*.* 3.35 0.85 0.54 51.63-*.* 1.68 0.22 100.00 1 3 砂岩 1.10 93.1 1.70 0.6 1.83 0.86 0.81 100.00 2 1 铁粉 5.58 22.70 12.08 44.22 9.05 0.83 5.54 100.00 8 2 粉煤灰 5.90 61.35 25.77 2.95 1.33 1.18 1.52 100.00 4 3 煤灰0.0058.4030.152.993.750.773.94100.00表2 煤的工业分析表3熟料率值及料耗和热耗表KHSMIMq (kJ/kg 熟料)0.89±0.012.5±0.11.5±0.13100+**注：三表中**取各位同学学号的后两位数，其它数据各位同学都一样。
配料计算(2)
一、配料计算1、设定孰料的三个率值为：KH=0.90 SM=1.6 IM=1.5 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，分解率高，窑内热工制度稳定，窑内气流温度高，可以选着较高的石灰饱和系数、高硅率、高铝率的配料方案。
2、设单位孰料的热耗为：3000kj/kg-c （国内新型干法窑热耗一般在3000 kj/kg-c~3300 kj/kg-c 之间）。
3、计算煤灰掺入量G A=qA y S/(Q y*100)=（3000×3.93%1×100）/（2358×100）=1257600/2858000=0.5%4、用由孰料率值计算化学成分的公式计算所要求熟料的化学成分。
设：Σ=97.5则：ω（Fe2O3）=Σω/[（2.8KH+1）(IM+1)SM+2.65IM+1.35]=3.32%ω（Al2O3）=IM•ω（Fe2O3）=5.31%ω（SiO2）=SM[ω（Al2O3）+ω（Fe2O3）]=22.44%ω（CaO）=Σω- [ω（Al2O3）+ω（Fe2O3）+ω（SiO2）]=66.43% 5、以100kg孰料为基准,列表递减如下:计算结果表明，偏差不大，因此不再递减计算，说明Σω设定值合适。
按上表干原料质量比换算为百分配合比：干石灰石=123.43/（123.43+15+10+4.7）*100%=80.6%干砂岩=15/（123.43+10+4.7+15）*100%=9.80%干煤渣=10/（123.43+10+4.7+15）*100%=6.53%干硫酸渣=4.7/（123.43+10+4.7+15）*100%=3.07%6、计算湿原料配合比湿石灰石=80.6%/（100%-2%）*100%=82.24%湿砂岩=9.80%/（100%-2%）*100%=10%湿煤渣=6.53%/（100%-2%）*100%=6.66%湿硫酸渣=3.07%/（100%-2%）*100%=3.13%7、计算孰料矿物组成ω（C3S）=3.08（3KH-2)ω（SiO2）=3.80*(3*0.9-2)*22.05%=58.65%ω（C2S）=8.60(1-KH)ω（SiO2）=8.60（1-0.9）*22.05%=18.96%ω（C3A）=2.65[ω（Al2O3）-0.64ω（Fe2O3）]=2.65(5.217-0.64*3.193)=8.41%ω（C4AF）=3.04ω（Fe2O3）=3.04*3.193=9.71% 8、验算KH=(65.65-1.65*5.217-0.35*3.193-0.7*0.298)/2.8*22.05=55.73/61.74=0.902 (0.902-0.9=0.002 误差在允许范围内)SM=22.05/(5.217+3.193)=2.62（2.62-2.6=0.02误差在允许范围内）IM=5.217/3.193=1.63（1.63-1.6=0.03误差在允许范围内）二、物料平衡计算1、熟料的产量的计算（1）石膏掺入量 S水泥SO3的含量=0.2 C3A+0.05 C4AF=0.2*8.41+0.05*9.71=2.17外掺SO3的含量=水泥SO3的含量-熟料中SO3的含量=2.17-0.298=1.872石膏中SO3的含量为36.87%石膏掺入量S=外掺SO3的含量/石膏中SO3的含量*100%=1.872/36.87*100%=5.08%（2）混合材掺入量设P.O 425普通硅酸盐水泥粉煤灰掺入量为水泥的11%。
无机材料工艺原理03配方料设计与计算
配方研制的过程
• 确定目标 • 评价原料 • 初拟配方 • 加工配料 • 试烧产品 • 测定性能 • 评价效果
目标确定是配方研制的关键
在配方设计中，要准确全面地确定配方 的目标。一切工作都要围绕目标来安排。
产品的定位－－确定目标的出发点 新建厂或是老厂－－确定配方的基础 新研发产品或是老产品调整－－确定配 方的主要因素。
性能
白度 光泽度
热稳定性
吸水率 铅溶出量
mg/l 镉溶出量 抗折强度 抗冲击强度
/KJ/m2 釉面硬度
MPa
项目指标
国际
白玉瓷
强化瓷新 产品
国内某厂 强化瓷
台湾强化 瓷
-
>70
72.11
75.97
75.8
81.9
240 ～ 20 ℃ 水中热交 换一次不 裂
>85 180 ～ 20 ℃ 水中热交 换一次不 裂
熟建宁 59.01 36.21 0.22 0.06 0.10 0.30 3.84 0.26
- 100.00
宽城土 59.63 25.28 0.89 0.21
-
0.88 2.95
-
10.15 100.00
膨润土 66.40 13.17 0.22 0.04 4.44 3.34 1.99 1.77 9.29 100.00
MgO K2O 1.26 2.39 1.07 2.08 1.15 2.73 0.68 4.33 1.78 3.70
Na2O Li2O 0.35 0.33 0.35 0.44 1.85 0.45
合计 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
生料配料管理注意事项
生料配料管理注意事项1、生料配料原理简述生料配料本质上是配熟料，在定下一个熟料配料方案后，需要转换为生料的配料方案。
因：熟料=生料(煅烧)+煤灰，得出：生料=熟料-煤灰。
在煤灰固定，即入窑煤稳定的情况下，生料的成分及率值基本上与熟料的成分及率值成正比。
故生料成分的调整可以简化为率值的调整，按照熟料率值的变化，进行相应的等量的生料率值调整即可。
2、影响生料配料目标调整的几个因素2.1、配料目标值的调整幅度第一节已经说明，在入窑煤稳定的情况下，可以直接参照熟料当前率值偏离控制中心值的幅度，直接调整当前出磨生料的率值。
调整幅度等价于熟料率值偏低幅度值。
当涉及到换煤时，必须首先进行配料工艺计算后，才能定下调整幅度。
入窑生料对应率值-出窑熟料对应率值=生熟率值差一般来说，同一批煤对应的生熟率值差是固定的。
因此，当换一批煤后，需要及时了解这批煤对应的生熟率值差，此后只需要在率值差附近小幅度调整即可。
2.2 配料目标值的可行性配料目标值必须满足四组分配料的要求。
当发出的目标无法满足四组分配料时，需调整原料指标，主要是粘土的指标。
我司的状况：SM设定大幅度变动或者IM设定大幅度变动时，特别要注意高低硅的SiO2控制值：(经验表格)配料目标值设定后，最理想的状况是高硅和低硅用量比例大致相等。
当一种粘土用量低于5.00%时，应考虑调整高硅和低硅的指标。
高硅和低硅的指标调整应同时调整，高硅和低硅之间保持10.00%左右的SiO2差值，避免高硅和低硅成分过于接近，无法应对石灰石急剧变化时的配料波动。
因粘土库存关系，调整后粘土指标后不会立即改善当前配料状况，如果某种粘土用量为零持续超过一个班，可以考虑让粘土定点堆料，快速堆取，以立即扭转不利局面。
调整粘土的指标必须考虑粘土矿进料可行性。
我司大部分粘土成分在64.00%-85.00%之间，所以高硅指标尽量不要超过85.00%，低硅指标尽量不要低于64.00%。
当指标提至上限或下限依然不能改变三组分配料的状况，那只能减少高低硅之间的SiO2差值。
无机非金属工学12
KH 表示: 熟料中C3S与C2S的百分量比。 • KH 大: C3S比例高，熟料强度好 • KH 过高: 熟料煅烧困难，须延长煅
烧时间，否则会出现f-CaO，同时窑
的产量低，热耗高，窑衬工作条件 恶化。
6
• 率值公式：各国用于控制石灰含量的率值 公式有所不同。
• 类型： ➢ 水硬率
CaO
HM = SiO2 + A12O3 + Fe2O3
• SM：1.7~2.7
SM =
C3S +1.325C2S
1.434C3A + 2.046C4AF
8
硅率: 随硅酸盐矿物与熔剂矿物之比 而增减。
过高: 高温液相量减少，熟料煅烧困 难，C3S不易形成; 如果氧化钙含量低，C2S含量 过多而熟料易粉化。
过低: 硅酸盐矿物少, 强度低; 液相量过多，易结大块、结炉 瘤、结圈等，影响窑的操作。
4
石灰饱和系数~矿物组成：
KH C3S 0.8838C2S C3S 1.3256C2S
(1) C3S=0：KH=0.667，这时，熟料 中只有C2S、C3A、C4AF而无C3S。
(2) C2S=0：KH=1，此时，熟料中无 C2S，只有C3S、C3A、C4AF 。
(3) KH值：介于0.667~1.0之间 实际生产：0.82~0.96
烧结范围窄，窑内易结大块，不 利于窑的操作。
11
四、熟料矿物组成的计算
（一）石灰饱和系数法：根据摩尔量比计算
Cs：与SiO2反应的CaO Sc：与CaO反应的SiO2 Cs ＝ CaO – (1.65Al2O3 + 0.35Fe2O3 + 0.75SO3)
＝ 2.8 KH • Sc 因此：
无机非金属材料组成及配料计算
1. 2. 1 无机非金属材料的组成
元素周期表中的绝大多数元素的氧化物或单质都可以 组成无机非金属材料，但组成材料的性质却明显不同。由此， 选择不同的氧化物或单质，可以制得不同的无机非金属材料。
❖ CaO—SiO2—Al2O3 ❖ K2O—SiO2—Al2O3系统 ❖ Na2O—CaO—SiO2系统 ❖ 其他体系
游离氧化钙（f-CaO)
种类
产生原因
特点
对水泥安 定性的影
响
欠烧游离氧化钙 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生， 结构疏松多
（欠烧f-CaO） 在1100~1200℃低温下形成
孔、
不大
一次游离氧化钙 因配料不当、生料过粗或煅烧不 呈“死烧状
（一次f-CaO） 良，尚未与S、A、F反应而残留 态”，结构
的CaO
无机非金属材料组成及配料计算
硅率SM
硅率又称为硅酸率，其数学表达式是：
ＳＭ＝ SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3 ) 式中：SiO2、Al2O3、Fe2O3分别代表熟料中各该氧 化物的质量百分数。
物理意义：硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、 氧化铁之和的质量比。也表示了熟料中 硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。
冷却方式？
无机非金属材料组成及配料计算
游离氧化钙 性质： 水化很慢；
水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9％，在硬 化水泥石内部造成局部膨胀应力。
作用： 游离氧化钙含量增加： 强度降低，甚至倒缩； 严重时甚至引起安定性不良，使水泥制品变形或 开裂，导致水泥浆体的破坏。
应严格控制游离氧化钙的含量。 无机非金属材料组成及配料计算
2. 硅酸盐水泥组成矿物的选择
对硅酸盐水泥而言，最符合硅酸盐水泥性质要求的矿物 组成是硅酸三钙和硅酸二钙。
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◇ 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
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料
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1.5~1.8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
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。
无机非金属材料工学
第五章 熟料率值和生料的配料相关计算
一、硅酸盐水泥的原料
主要化学成分： CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，约95%
我国粘土氧化铝 高，氧化铁不足
校正原料
石灰石
粘土
铁粉
一、硅酸盐水泥的原料
钙质原料 硅质原料 铝质原料 铁质原料
硅酸盐水泥熟料
主要矿物组成
C3S、C2S、 C3A、C4AF
石英和方解石含 ➢矿化剂的含量（种类及掺入量）
➢生料的潜在矿物组成 ➢原料的性质和颗粒组成
M量g高O/，K难2O烧/N，a2易O 均等烧匀有性性利差好于；、熟结粉料晶磨形质细
➢生料的热处理（升温速度）
度成粗细，颗，含粒易量多烧过，性多易好，烧 ➢液相量（粘度、表面张力、离子迁移）
➢原料中次要元素和微量元素不性的利差含于！量煅烧
二、水泥生料的易烧性
实用公式 精确公式，考虑化学性质、 颗粒大小、液相量等
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 1420~1480℃
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：
一、硅酸盐水泥的原料
B、粘土
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
一、硅酸盐水泥的原料
✓粘土中碱含量控制（低热水泥 K2O+Na2O<1.0%） ✓粘土中MgO的控制（<3.0%）
石灰石 粘土 铁粉
3
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
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
一般要求硅质原料的SiO2含量为70~90% 扩大原料资源，充分合理利用低品位原料和工业废渣
二、水泥生料的易烧性
➢燃煤的性质（热值、灰分、细度）
➢生料的均匀性和生料粉磨细度
➢窑内气氛（氧化气氛有利）
LSF(KH)高、SM(MS)高，生料难烧；反之易烧，但是可能易结圈。 MMSAS硅铝M率率高、IM(MA)高，生料难烧,要求较高的烧成温度。
率值对烧成温度和易烧性的影响
三、化学成分与矿物组成间的关系
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。
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》
•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
①、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 。 ②、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。
一、硅酸盐水泥的原料
A、石灰石
◇ 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45~48% ◇ 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。
（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% 。
三、化学成分与矿物组成间的关系
（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↑ •