熟料率值及配料计算80页PPT
《熟料的生产》PPT课件
碱 = 硫酸盐
早期强度增加 + 0.1% Na2O溶胶 1天后达到1.5 KPa
Cement Manufacturing Process
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目录
绪论 比率和其他控制参数的影响 熟料形成阶段及最适宜的煅烧和冷却条件 熟料阶段的特征 次要成分 每一阶段对质量的影响
Cement Manufacturing Process
杂质对水泥的特性有影响
Cement Manufacturing Process
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下列各点我们会一一介绍……
原料
•化学产品 •碱, MgO •硫酸盐 •氯化物 •金属
生料 •原料的混合比 •细度
燃料 •硫磺 •氯 •金属
窑
•窑气 •温度 •T型 •游离石灰
冷却机 •冷却率
粉磨
仓库
•细度
•老化
•硫酸盐添加剂 •温度
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其他控制参数的影响
细度
影响可化合温度 废料的化学成分
与生料接近的成分 钙质废料——游离石灰和二钙硅酸盐 硅土废料——化合性差
液态
1400ºC时的典型比例是24-27% 液态的比例越高，煅烧就越容易 液态过多会产生珠滴等物
可煅烧性
拉法基K1450指数
Cement Manufacturing Process
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窑里发生了什么？
Cement Manufacturing Process
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窑里发生了什么？
一区： 二区： 三区： 四区： 五区：
游离水分的蒸发 脱水 脱碳 成料 (煅烧区) 冷却
Cement Manufacturing Process
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窑里发生了什么？
一区：游离水分的蒸发 100到400 ºC 将原料湿气中的水分蒸发出去。 干燥过程中只需要消耗非常少的能量，因为生料的湿度很低。
(整理)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)/2.8SSM=S/(A+F) IM=A/F 2.5 熟料的率值 一、石灰饱和系数：CaO 1.65Al 0 0.35Fe O公式： KH= 2 3 2 32.8SiO2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: SiO 2 公式: n(SM)= Al O + Fe O 2 3 2 3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)=Al O 23FeO 23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。
熟料率值及配料计算PPT课件
IM=Al2O3/Fe2O3 硅酸盐水泥熟料硅率和铝率的一般控制范围为：
SM：1.7～2.7，IM：0.8～1.7之间。
特种硅酸盐水泥，硅率和铝率的取值会超出上述范围。
如，白色水泥：SM 4.0第，18I页M/共1800页；抗硫酸盐水泥：IM 0.7
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四、水泥熟料的率值
硅率SM与熟料矿物组成之间的关系
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。 （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% 。
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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↓
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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。
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
◇ 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
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
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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。
水泥熟料组成及特性.ppt
• KH值对熟料质量和煅烧的影响
• 在生产中，适当提高KH值，可以改善熟料强度，提高熟料的质量。
• KH值过高，则会使需要的煅烧温度升高，保温时间过长，耐火砖寿 命减短，同时易产生f-CaO，降低熟料煅烧的产量和质量； • KH值过低，虽然煅烧温度降低，升温速度加快，但熟料中硅酸盐矿 物含量尤其是C3S降低，不仅煅烧时易结大块，同时也会使熟料易粉 化，熟料的强度降低，同样也不可取。
Байду номын сангаас
耐化学侵蚀性 干缩性
各组分比例不同，水泥技术性质发生相应变化，可根据工程需要，改变组分可 制备不同性能的水泥。
第四节 水泥熟料组成及特性
3.矿物结构
硅酸盐水泥是一种多种矿物的聚集体
水泥熟料在显微镜下的内部结构见图2.3。
图2.3 显微镜下观察到的水泥熟料抛光薄片
第四节 水泥熟料组成及特性
在水泥熟料抛光薄片中： C3S---为光亮的棱角形晶体； C2S---为深色倒圆角的晶体； C3A---一般呈不规则的微晶体，如点滴状、矩形或柱状，由于反光能力弱，在反光镜 下呈暗灰色，常称为黑色中间相；
第四节 水泥熟料组成及特性
2.9 硅酸盐水泥熟料主要矿物组成的特点
矿物组成
C3S
主
要
特
点
硅酸盐水泥中最主要的矿物成分，对硅酸盐水泥性质有重要影响。遇水反 应速度较快，水化热高，水化产物对水泥早期和后期强度起主要作用
C2S
硅酸盐水泥中的主要矿物成分，遇水反应速度较慢，水化热很低，水化产 物对水泥早期强度贡献较小，但对水泥后期强度起重要作用，耐化学侵蚀 性和干缩性较好
为防止晶型由β型向γ型转变，目前采用两种途径，一种途径为烧制熟料时， 采用急冷，使β-C2S来不及转变为γ-C2S，而以β-C2S型保持下来。另一种途径， 是采用加入少量稳定剂，如P2O5(或磷酸钙)、V2O5、Mn2O3、Cr2O3、BaO等， 使之溶入β-C2S或α´-C2S中形成固溶体，阻止其转变。
《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。
水泥熟料率值
﹡烧结范围:
➢烧结范围的定义：水泥生料加热至出现烧结所必须 的最少液相量时的温度(开始烧结温度)与开始出现大块 (超正常液相量)时的温度差值。
➢液相量随温度升高而增长缓慢的,烧结范围宽;液相 量随温度升高增加很快,烧结范围窄。
➢烧结范围宽的生料,窑内温度波动时,不易发生生烧或 结大块现象。含Fe2O3高,烧结范围窄,降低F,增加A,烧 结范围就宽。通常硅酸盐熟料的烧结范围为150℃ 。
3.4 率值及其意义
各国控制方 法不同！
3.4.1 率值：用来控制熟料中各氧化物含量和彼 此间比例关系的系数，称为率值。
3.4.2 Hydraulic Modulus）
1868米夏埃利斯提出的作为控制熟料适宜石 灰含量的一个系数。
水硬率的物理意义：表示熟料中氧化钙与 酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用 HM表示 计算式：
➢烧结范围不仅仅是液相量的函数,而且和液相的粘度, 表面张力以及这些性质随温度变化的规律有关。
各国控制方法
日本：采用HM、SM和IM三个率值来控制 熟料成分，结果还比较理想。
我国从日本引进的冀东水泥厂也是采用HM、 SM和IM三个率值来控制熟料成分。
我国的其他水泥厂家：采用KH、SM和IM 三个率值来控制熟料成分。
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。（外标法、内标法、无标样定量分析Rietveld）
化学成分：石灰饱和系数法和鲍格法
n 值一般控制在1.7-2.7之间，多在2.1土0.3的 范围内。
熟料中硅酸盐矿物与溶剂性矿物的比例关系， 相应地反映了熟料的质量和易烧性。
当Al2O3 / Fe2O3大于0源自64时，硅率与矿物组 成的关系为：