硅酸盐水泥的原料及配料计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 硅酸盐水泥的原料,及配料计算,配料：,根据水泥品种、原料的物理、化学性能与具体的生产条件，确定原料的配合比，称为生料的配合，简称配料。,配料包括：,原料的选择、熟料组成设计与生料的配料计算,本章主要内容：,1.硅酸盐水泥的原料硅酸盐水泥的原料,2.配料计算,第四章 硅酸盐水泥的原料,1,第4次课：理论课,主要教学,内容,：,第四章 硅酸盐水泥的原料及配料计算,重点,：1.各类型原料,定义、分类、,提供的主要成分、及对主要成分含量的要求。,2.配料的概念、原则；配料的依据、基准、方法和步骤；配料方案的选择，并重点介绍尝试误差法配料的过程,教学目的要求,.掌握水泥用各原料的定义、分类、提供的主要成分，了解其使用要求。,2.掌握配料计算的依据、基准及方法和步骤,教学方法与手段：,讲授 板书与多媒体相结合,第4次课：理论课,2,作业题,1.什么是配料？它包括那几部分内容？,2.简述配料计算的方法与步骤。,作业题,3,4.1硅酸盐水泥的原料,生产硅酸盐水泥的,主要原料：,石灰质原料和粘土质原料。,通常，生产1t硅酸盐水泥熟料约消耗1.6t左右的干原料，其中干石灰质原料约占80左右，干粘土质原料约1015。,4.1硅酸盐水泥的原料,4,生产硅酸盐水泥所用原料,原料名称,主要提供的成分,配比,（%）,石灰质原料,CaO,80,粘土质原料,SiO,2,、Al,2,O,3,少量Fe,2,O,3,1015,校正,原料,铁质校正原料,Fe,2,O,3,硅质校正原料,SiO,2,铝质校正原料,Al,2,O,3,外加剂,矿化剂、,晶种、,助磨剂,如：CaF,2,熟料,生产硅酸盐水泥所用原料原料名称主要提供的成分配比石灰,5,制造水泥的原料应满足以下工艺要求:,化学成分必须满足配料的要求；,有害杂质的含量应尽量少；,应具有良好的工艺性能。,制造水泥的原料应满足以下工艺要求:,6,一.石灰质原料,1.,定义,凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原料。,水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石。,石灰石,一.石灰质原料 石灰石,7,2.分类,天然石灰质原料,分类,人工石灰质原料,天然石灰质原料,石灰石：,由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩,主要成份,:CaCO,3,主要矿物：,方解石（CaCO,3,)，常含有白云石(CaCO,3,MgCO,3,)、硅质（石英或燧石属结晶SiO,2,)、含铁矿物和粘土质杂质。,制水泥用石灰石：,CaO,4548,2.分类,8,泥灰岩,由碳酸钙和粘土物质同时沉积形成，属石灰岩向粘土过渡的岩石。,高钙泥灰岩：,CaO,45%KH0.95，应与粘土配合,低钙泥灰岩：,CaO,43.5，KH,0.8，应与石灰石配合,天然水泥岩：,CaO=43.545%，各率值与熟料相近,白垩：,由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩,主要成分：碳酸钙，含量80%-90%，甚至高于90%。,性能：易于粉磨和煅烧，是立窑水泥厂的优质石灰质原料。,贝壳：,含碳酸钙90左右,泥灰岩,9,人工石灰质原料,电石渣：,是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含水约85%90%的,消石灰浆。,其主要成分,Ca(OH),2,，可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。,碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造纸厂的白泥：其主要成分都是,CaCO,3,，均可做石灰质原料。,人工石灰质原料,10,3.石灰质原料的选择,质量要求,石灰质原料使用最广泛的是石灰石，其主要成分是CaCO,3,，纯石灰石的CaO最高含量为56%，其品位由CaO含量确定。有害成分为MgO、R,2,O、（Na,2,O、K,2,O）和游离SiO,2,。,石灰质原料的质量要求,成分,CaO,MgO,f-SiO,2,（燧石或石英）,SO,3,Na,2,O+K,2,O,含量（）,48,3,4,1,0.6,3.石灰质原料的选择 成分CaOMgOf-SiO2（燧石或石,11,石灰质原料的选择,搭配使用；,限制MgO含量；（白云石是MgO的主要来源，含有白云石的石灰石在新敲开的断面上可以看到粉粒状的闪光）；,限制燧石含量（燧石含量高的石灰岩，表面常有褐色的凸出或呈结核状的夹杂物）；,新型干法水泥生产，还应限制K,2,O、Na,2,O、SO,3,、Cl,-,等微量组分。,白云石、石灰石的判定方法：,用10%盐酸滴在白云石上有少量的气泡产生，滴在石灰石上则剧烈地产生气泡。,石灰质原料的选择,12,二.粘土质原料,1.,定义,主要提供水泥熟料中,SiO,2,、,Al,2,O,3,和少量,Fe,2,O,3,等成分原料的总称。,2.,分类,天然粘土质原料,其它,粘土质原料,二.粘土质原料,13,天然粘土质原料,黄土,（华北与西北地区）,黄土是没有层理的粘土与微粒矿物的天然混合物。成因以风积为主，也有成因于冲积、坡积、洪积和淤积的。颜色以黄褐色为主。,粘土矿物：,伊利石为主，还有蒙脱石与拜来石等，以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。,化学成分：,SiO,2,、,Al,2,O,3,为主，SM,=3.5,4.0,IM=2.3,2.8,塑性指数：,8,12,天然粘土质原料,14,粘土,是多种微细的呈疏松或胶状密实的含水铝硅酸盐矿物的混合体，它是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经漫长地质年代风化而成。,华北、西北地区的红土,包括,东北地区的黑土与棕壤,南方地区的红壤与黄壤等,主要特征：粘粒占40,70,粘土,15,根据粘土中主导矿物不同，粘土可分为以下,高岭石类:如：红壤、黄壤,类 型：,蒙脱石类:,水云母类:如黄土,共同化学式：,mSiO,2,Al,2,O,3,nH,2,O,主导矿物：,粘土类同时含有几种粘土矿物,时，其含量最多的矿物。,根据粘土中主导矿物不同，粘土可分为以下,16,粘土种类,名 称,主导矿物,SM,IM,塑性指数,红土,伊利石与高岭石，还有长石、石英、方解石、白云母等,SO,2,低,1.4-2.6,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,高,2-5,18,27,黑土与棕壤,水云母与蒙脱石，还有石英及长石、方解石、云母等,SiO,2,高,2.7-3.1,2.6-2.9,17,20,红壤与黄壤,主要高岭石，其次伊利石、叙永石、三水铝矿，还有石英、长石、赤铁矿,2.5-3.3,2-3,17,45,20,25,粘土种类名 称主导矿物SMIM塑性指数伊利石与高岭石，还有,17,页岩,是粘土受地壳压力胶结而成的粘土岩，层理明显，颜色不定，一般灰色、褐色或黑色。化学成分与粘土类似，可作为粘土使用，但其硅率较低，通常配料时需掺加硅质校正原料。,主要矿物：,石英、长石、云母、方解石,硅率较低，一般为2.1,2.8,页岩,18,粉砂岩,粉砂岩是由直径为0.010.1mm的粉砂经长期胶结变硬后碎屑沉积岩。,主要矿物,：石英、长石、黏土等，胶结物质有黏土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡红、淡棕色、紫红色等，质地一般疏松，但也有较坚硬的。,粉页岩的硅率较高，一般大于3.0，可作为硅铝质原料。,粉砂岩,19,其它粘土质原料,赤泥：制铝工业中用烧结法从矾土中提取氧化铝时所排出的赤色工业渣。含水40,%,50,%，,含大量C,2,S，故热耗低，但易沉淀结硬。,煤矸石：采煤时排出的含煤量很少的黑色废石。,粉煤灰：发电厂排出的工业渣。,（,煤矸石和粉煤灰含氧化铝较高，硅率较低，应掺加硅质校正原料进行调整。）,粒化高炉矿渣：高炉冶炼生铁时所排出的废渣。,其它粘土质原料,20,3.衡量粘土质量的指标P,35,粘土的化学组成（硅率、铝率）,含砂量,含碱量,粘土的可塑性,热稳定性,正常流动度的需水量,3.衡量粘土质量的指标P35,21,品质,要求,品位,n,P,MgO,（%）,R,2,O（%）,SO,3,（%）,塑性指数,（立窑考虑）,一级品,2.73.5,1.53.5,3.0,4.0,2.0,12,二级品,2.02.7;,3.54.0,不限,3.0,4.0,2.0,12,4.粘土质原料的品质要求及选择,品质要求品位nPMgOR2O（%）SO3（%）塑性指数一级,22,选择粘土质原料时应注意的问题,n、p值要适当。,尽量不含碎石、卵石，粗砂含量应小于5%。,旋窑生产时对可塑性不做要求,。,选择粘土质原料时应注意的问题,23,三.校正原料,当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求时，必须根据所缺少的组分掺加相应的,校正,原料，这种以补充某些成分不足为主的原料称为,校正原料。,三.校正原料,24,铁质校正原料,补充氧化铁含量不足的原料，,Fe,2,O,3,含量,40,低品位铁矿石,炼铁厂尾矿,硫铁矿渣,铅矿渣或铜矿渣,铁矿石,铁质校正原料 铁矿石,25,硅质校正原料,补充氧化硅含量不足的原料，,SiO,2,7090,，n4.0，R,2,O4.0。,常用：砂岩、河砂、粉砂岩等。其中砂岩，河砂中结晶SiO,2,多，难磨难烧，尽量不用，风化砂岩易于粉磨，对煅烧影响小。,砂岩,页岩,硅质校正原料 砂岩页岩,26,铝质校正原料,补充氧化铝含量不足的原料，,Al,2,O,3,30。,常用：低品位矾土、煤渣、煤矸石、粉煤灰等,铝钙渣,铝质校正原料 铝钙渣,27,校正原料,一览表,名 称,常 用 材 料,质 量 要 求,铁质校正原料,低品位铁矿石、炼铁厂的尾矿、硫铁矿渣,铅矿渣,铜矿渣,Fe,2,O,3,40%,硅质校正原料,硅藻土、硅藻石、含SiO,2,多的河砂、砂岩、粉砂岩,SiO,2,:70%90%,n4.0；R,2,O4.0%,铝质校正原料,炉渣、煤矸石、矾土,Al,2,O,3,30%,兼作矿化剂,校正原料 一览表名 称常 用 材 料质 量 要 求低品位铁,28,四.,低品位原料和工业废渣的利用,低品位原料：,指那些化学成分、杂质含,量与物理性能等不符合一般,水泥生产要求的原料。如：,低品位石灰质原料、,工业废渣：,主要指煤矸石、石煤、粉煤,灰、炉渣等,四.低品位原料和工业废渣的利用低品位原料：指那些化学成分、,29,4.2 配料计算,配料,根据水泥品种、原燃料品质、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。,配料的目的,（1）工艺设计 （,2）生产运行,配料,的原则,（1）生料成分满足煅烧优质熟料的要求；,（2）生料具有良好的易磨性和易烧性；,（3）生产过程易于控制，便于操作，简化流程；,（4）经济、合理地使用矿山资源。,4.2 配料计算,30,一.配料计算的依据与基准,1.依据:,物料平衡,2.常用基准:,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。,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。,湿基准：,用含水物料作计算基准时称为湿基准，简称湿基。,反应物的量,=生成物的量,一.配料计算的依据与基准反应物的量,31,3.几,个关系式,若不考虑生产损失，则干原料的质量应等于生料的质量，即：,干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料,若不考虑生产损失，又无灰分掺入，则:,灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料,若不考虑生产损失，在采用有灰分掺入的燃煤时，则：,灼烧生料+煤灰（掺入熟料的）=熟料,3.几个关系式,32,二.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:,选择合理的熟料矿物组成，即确定熟料三率值,KH、SM、IM,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,1、三个率值要互相匹配，吻合，不,能只强调某一率值而忽视其他两个。,2、一般率值的波动范围：,KH=目标值0.010.02，,SM=目标值0.1，,IM=目标值0.1。,二.配料方案的选择确定率值1、三个率值要互相匹配，吻合，不,33,4.1.2 配料计算方法,配料计算