(整理)水泥厂配料计算
第2章 水泥配料计算举例
水泥配料计算示例1、列出各原料、煤灰分的化学组成和煤工业分析资料煤工业分析资料2、煤灰掺入量计算熟料中煤灰掺入量可按下式计算式中，G A为熟料中煤灰掺入量（%），q为单位熟料热耗（kJ/kg），Q net,ar为煤收到基低热值（kJ/kg），A ar为煤收到基灰分含量（%），S为煤灰沉落率（%），P为单位熟料热耗（kg/kg ）。
设定熟料热耗为3971（=4.18*950）kJ/kg熟料，煤灰沉落率为100%。
所以，煤灰掺入量=(3971×25%×100%)/17556=5.65%。
3、选择熟料矿物组成如设定要求熟料矿物组成为：C3S=55%，C2S=18%，C3A=9.5%，C4AF=10%，则依据矿物组成计算各率值和化学组成（%）4、将各原料化学组成换算为灼烧基×××5、按熟料中要求的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO以误差尝试法求出各灼烧基原料的配合比按计算所得熟料化学组成，减去煤灰掺入的成分后，即为无灰熟料成分，由此来计算燃烧原料之配合比及熟料成分、率值和矿物组成。
无灰熟料成分计算各种原料配合比：计算熟料率值计算熟料矿物组成由上可知，计算熟料中率值和矿物组成与要求的有一定差额，同时KH偏低些，IM偏高些。
因此应适当增加石灰石和铁矿石配合比。
取石灰石配合比为68.45%，黏土配合比为25.35%，铁矿石配合比为0.55%，再次计算熟料化学组成：计算熟料率值计算熟料矿物组成以上计算熟料率值和矿物组成均可满足要求，故不再调整配合比。
6、将灼烧基原料的配合比换算为应用基原料配合比68.45×=120.0925.35×0.55×7、计算生料成分各原料成分乘以应用基原料配合比之和即为生料成分有害组分计算和评定2、原料带入的有害组分及生料中的有害组分⑴ K2O+ Na2O石灰石0.81×0.55%=0.4455%黏土0.1858×2.5%=0.4645%铁矿石0.0041×1.5%=0.00615%生料=0.91615%⑵ MgO石灰石0.81×1.5%=1.215%黏土0.1858×2.0%=0.3716%铁矿石0.0041×0.3%=0.00123%生料=1.58783%⑶ SO32-石灰石0.81×0.05%=0.0405%黏土0.1858×0.01%=0.0019%铁矿石0.0041×0.02%=0.00008%生料=0.04248%⑷ Cl-石灰石0.81×0.02%=0.0162%铁矿石0.0041×0.1%=0.00041%生料=0.01661%3、评价碱性氧化物，接近极限值；氧化镁，处于最佳范围；硫的化合物，处于低限；氯的化合物，略高于极限值；以上有害组分均在极限范围内，故原料可用。
水泥生料配料计算原料方程法及Excel工作表
水泥生料配料计算原料方程法及Excel工作表设单位熟料各原料消耗量为未知数可简便地建立原料方程式，用Excel解方程式并完成配料计算。
同时还构建了有自动计算功能的配料Excel工作表。
配料计算；原料方程式；Excel工作表水泥生料配料计算有代数法、率值公式法[1]和生料化学成分比值法[2]等，都是通过建立多元一次联立方程式求解的计算方法。
本文介绍的原料方程法，方程式中未知数系数不需要推导公式计算转换，便于用微机办公软件Microsoft Excel制表计算，不仅可迅速得到计算结果，同时构建了有自动计算功能的配料Excel工作表。
1原料方程法配料计算原理1.14组分原料配料计算原燃料及要求熟料化学成分见表1。
表1符号代表原燃料和配料要求熟料的化学成分，其中原料、煤灰成分为已知化学分析数据，要求熟料4种主要氧化物成分由配料率值换算:F=(100-T)/[(2.8KH+1)(IM+1)S M+2.65IM+1.35]A=IM·FS=SM·(A+F)C=100-(T+S+A+F)式中:T一般可设为3%左右，也可根据原料配比估算；用Excel计算时可根据计算熟料的其它成分反馈修正。
设烧成1kg熟料消耗W kg石灰石、X kg粘土、Y kg铝钒土、Z kg铁粉；煤灰掺入量为g kg，g由熟料热耗和煤的低位发热值、灰分及煤灰沉落率计算求得。
根据物料平衡原理:W+X+Y+Z+g=熟料+烧失量按同类氧化物平衡，由上式整理出:S1W+S2X+S3Y+S4Z=S-S5gA1W+A2X+A3Y+A4Z=A-A5gF1W+F2X+F3Y+F4Z=F-F5gC1W+C2X+C3Y+C4Z=C-C5g令:ds=S-S5g，d A=A-A5g，d F=F-F5g，d C=C-C5g上式又可写成:S1W+S2X+S3Y+S4Z=dsA1W+A2X+A3Y+A4Z=d AF1W+F2X+F3Y+F4Z=d FC1W+C2X+C3Y+C4Z=d C这组以单位熟料各原料消耗量为未知数的四元一次联立方程式，可称为原料方程式，它反映了“在不考虑生产损失的情况下，原料及掺入熟料煤灰携带的氧化物在烧成中变成熟料的相应氧化物”，方程式中未知数W、X、Y、Z系数无需推导公式计算转换，分别是各原料中4种主要氧化物成分，解方程式得出单位熟料各原料消耗量，由各原料消耗量可方便地换算成配比: W+X+Y+Z=R石灰石=(W/R)×100%；粘土=(X/R)×100%；铝钒土=(Y/R)×100%；铁粉=(Z/R)×100%。
水泥配料及工艺平衡计算
水泥配料及工艺平衡计算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、电子计算机法等。
生料配料的基本程序如下:(1) 取原料的化学成分、煤的工业分析和灰分的化学成分数据。
(2) 确定熟料组成, 设定熟料率值, 新型干法生产的熟料率值一般控制在: KH=0.90±0.02，SM(n) =2.6±0.1, IM (P) =1.6±0.1。
(3) 计算煤灰入量, 新型干法生产煤灰掺入量按100%计算。
(4) 计算干燥原料配合比。
(5) 计算湿原料的配合比。
(6) 验算。
目前常采用计算机进行配料, 只需将已知和设定数值输入计算机即可获得所需配料数据。
在手头没有计算机时可以采用入工原料, 下面就介绍”尝试误差法”和“微机计算法”,并以案例说明。
2.1.1 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: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.则调整原料配合比, 再进行重复计算, 直至符合要求为止。
另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，试凑至符告要求为止(又称递减试凑法)。
现举倒说明如下:已知原料、燃料的有关数据如表2-1、表2-2 所示, 假设用窑外分窑以三种原料配合进行生产, 已知熟料的三个率值为:KH=0.89,n=2.1,P=1.3,单位熟料热耗为3350kJ/kg, 试计算原料的配合比。
表2-1中的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充为100%。
有时,分析总和大于100%,除了没有分析测定的物质以外,大多是由于该种原、燃料等,特别是一些工业废渣，含有一些低价氧化物。
如FeO,甚至金属Fe等,经分析时燃烧后，被氧化为Fe2O3等增加了质量所致,这与熟料燃烧过程相一致,固此,也可以不必换算。
水泥配料计算
水泥配料计算1 配料计算的目的和意义（1）意义配料计算是根据原料化学成分和所制备的水泥成分等计算各种原料的需要量。
配合料制备就是按照配方配制并加工原料，使之符合材料高温烧制要求。
配料基数按是水泥乃至各种无机非金属材料新品种研制和圣战必不可少的工艺过程。
配方计算也是后续水泥生产工艺参数的预测，配合料制备则直接影响水泥的熟料成分和性能。
（2）目的1.进一步掌握配料计算的方法；2.初步掌握配料制备方法和步骤；3.了解影响配合料均一性的因素。
2率值确定①原料组成和煤的工业分析及煤的元素分析资料如下表表1 原料、燃料化学成分料、燃料化学成分%表2 原、燃料水分%表3 煤的工业分析及熟料热耗②煤灰掺入量由表3得煤的低位发热量：Q Y=24370 kJ/kg熟料假设熟料热耗为3139kJ/kg熟料，煤灰沉落率为100%，则煤灰掺入量GA =YYQSqA100=23580100%10068.223150⨯⨯⨯=3.41%上式中，q为煤耗，A Y为煤的灰分，S为煤灰沉落率③选定熟料各率值KH=0.89±0.02 SM=2.5±0.1 IM=1.5±0.1④要求熟料化学成分设Σ=97.5%W(Fe2O3)=35.16.2)1)(18.2(++++∑IMIMKH=35.15.16.25.2)15.1)(189.08.2(%5.97+⨯+⨯++⨯=3.6%W(Al2O3)= IM W(Fe2O3)=1.5⨯3.60%=5.4%W(SiO2)= SM（W(Fe2O3)+ W(Al2O3)）=2.45⨯（3.60%+5.4%）=22.5%W (CaO)= ∑-W(Fe2O3)- W(Al2O3)- W(SiO2)=66.0%⑤累加试凑配合比以100㎏熟料为基准，列累加试凑表，见下表累加试凑表（%）石灰石=100706.101/)8.2128(⨯-=123.10㎏ 黏土=100706.101/27⨯=26.55㎏ 铁粉=100706.101/)6.39.0(⨯+=0.97㎏ 铝粉=100706.101/9.0⨯=0.88㎏ ⑦生料中干原料的配合比：石灰石=%100)88.097.055.2610.123/(10.123⨯+++=81.25% 硬砂岩=%100)88.097.055.2610.123/(55.26⨯+++=17.52% 硫酸渣=%100)88.097.055.2610.123/(97.0⨯+++=0.64% 铝矾土=%100)88.097.055.2610.123/(88.0⨯+++=0.59%。
水泥生料的配料及计算
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，%（因窑型而异）；
P—煤耗， kg/kg熟料。
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五、生料的配料及计算
试凑递减法
◆ 思路：根据熟料化学成分要求，依次加入各种原 料，同时计算加入原料的化学成分。然后进行熟 料成分累加计算，如发现成分不符要求，再进行 试凑，直至符合要求。
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五、生料的配料及计算
试凑递减法
◆ 基准：100kg熟料 ◆ 计算步骤： 1、列出原料、煤灰的化学成分，煤的工业分析资料； 2、计算煤灰的掺入量； 3、选择熟料率值； 4、根据熟料率值计算要求的熟料化学成分； 5、递减试凑求各原料配合比； 6、计算熟料化学成分并校验率值； 7、将干燥原料配合比换算成湿原料配合比。
计算率值得：KH=0.891
SM=2.14
IM=1.26
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五、生料的配料及计算
5）湿物料配比 设定入磨原料水分控制值为： 石灰石0.8%，粘土1.5%，铁粉4%。 湿基湿物料配比及计算过程
名 称 石灰石 粘 土 铁 粉 合 计 湿基用量（份） 湿基配比（%）
Ga
PAad S qAad S 100 料的配料及计算
熟料中煤灰掺入量计算式
PAad S qAad S Ga 100 100Qnet ,ad
式中：Ga—熟料中煤灰掺入量，%； q —单位熟料热耗，kJ/kg熟料；
20.4 100 % 13 .76% 121 .8 20 .4 6.1 6.1 100 % 4.11 % 121 .8 20 .4 6.1
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干 粘土=
干 铁粉=
五、生料的配料及计算
4）校验熟料化学成分与率值
2水泥配料计算例子
当石灰石中含有燧石、石英时，生料应尽可能磨得 细些，如不应有大于200 μm的颗粒，最多使生料中200 μm颗粒的方解石小于1.0% -1.5%，燧石与石英含量小 于0.5%-1.0%。
石灰岩中碱含量应小于1.0%，以免影响煅烧和熟料质 量。 经过地质变质作用，重结晶的大理石（方解石）结 构致密，方解石结晶完整、粗大（晶粒往往达100 μm 以上），虽化学成分较纯，碳酸钙含量很高，但不易 磨细与煅烧。 石灰岩中含有某些裂隙土（主要矿物为蒙脱石）时， 大大提高料浆水分，应设法加以处理。
2、有害杂质的含量应尽量少，以利于工艺操 作和水泥的质量。
3、应具有良好的工艺性能，如易磨性、易烧 性、热稳定性，易混合性，湿法生产时料浆 的可泵性，半干法生产的成球性等。
4.1.1 石灰质原料
凡以碳酸钙为主要成分的原料都称为石灰 质原料。是水泥生产中用量最大的一种原料， 一般生产1t熟料约需1.2-1.3t石灰质干原料。
0.75 11.85 2.33 3.85
4.1.5 矿化剂
矿化剂的定义：为了提高水泥熟料的产质 量，降低熟料烧成热耗，往往在制备水泥生 料时加入少量、能促进熟料组分物化反应的 催化剂、助熔剂，以加速生料中碳酸盐的分 解和固相反应过程，这些催化剂、助熔剂统 称矿化剂。在生料中同时使用两种以上的矿 化剂，叫复合矿化剂。 种类：一般有莹石(CaF2)、硬石膏或二水 石膏、冶金工业废物、铅锌尾矿、重晶石等。
配料计算：根据水泥品种、原料的物理和化 学性能及具体的生产条件，确定所用原料的 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ຫໍສະໝຸດ 。4.1 硅酸盐水泥的原料
制造水泥的原料应满足以下工艺要求： 1、化学成分必须满足配料的要求，以能制得 成分合适的熟料，否则会使配料困难，甚至 无法配料。
一种简捷的水泥配料计算方法
一种简捷的水泥配料计算方法
一种简捷的水泥配料计算方法如下：
1、因为水泥有不同的型号，所以具体配置的时候也要根据实际情况才能够决定，不同规格的水泥兑水的比例是不一样的。
如果选择的是C25型号的水泥混凝土，水泥、砂、石和水的比例会按照1:1.4:2.8:0.48来配置，也就是说水泥的含量是415千克，水的含量需要达到195千克，沙子580千克，石子是1180千克。
2、如果配置的是C30级别的混凝土，水泥、砂、石、水的比例是按照1:1.18:2.6:0.41。
其中水泥需要达到450千克，沙子是540千克，石子是1200千克，水大概是200千克。
3、如果配置的是C35级别的混凝土，所使用的水泥必须要达到42.5级别，水泥、砂、石、水的比例按照1:1.37:2.7:0.4。
如果配置的是C40级别的混凝土，也需要使用水泥级别达到42.5的水泥，砂石、水的比例会按照1:1.0:2.4:0.4。
1。
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
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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：
CaO 1.65Al 0 0.35Fe O
公式： KH= 2 3 2 3
2.8SiO
2
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 23
FeO 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。
原料与煤灰的化学成份 表 4－10
名称 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 总和
MgO
石灰石 2.42 0.31 53.13 0.57
42.66 0.19 99.28
70.25 14.72 5.48 1.47 0.92 98.05
粘土 5.27
34.42 11.53 48.27 3.53 0.09 97.84
铁粉 _
煤灰
_
53.52
35.34
4.46
4.79
1.19
99.30
煤的工业分析 表 4－11
1、计算煤灰掺入量
GA=(qAyS)/(Qy)*100) (S 为粉尘沉降率) =(3350*28.56*100)/(20930*100) =4.57%
2、计算要求的熟料化学成份 设 ∑＝97.5%
则 Fe2O3= ∑/((2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35)
=4.5%
Al2O3=IM*Fe2O3=5.85%
SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)=21.74%
CaO= ∑-(SiO2+Al2O3+ Fe2O3)=65.41% 3、以 100kg 熟料为基准，列表递减如下 生料、熟料的化学成份
名称
配合比 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO
石灰石 82.20 35.07 1.99 0.26 0.16 43.67 粘土 13.70 0.72
9.62 2.02 0.75 0.19 铁粉 4.10
1.41
0.47 1.98 0.15 生料 100
35.79
13.02 2.75 2.89 44.01 灼烧生料
20.28 4.28 4.50 68.54 灼烧生料 95.43 19.35 4.08 4.29 65.41 煤灰
4.57 2.45 1.62 0.20 0.22 熟料
100
21.80
5.7
4.40
65.63
热值 Qy 20930kj/kg
灰分 Ay 28.56%
固定碳 49.02%
挥发物 22.42%
水分 0.6%
6、按计算的熟料组成验算率值
KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S=0.895
SM=S/(A+F)=2.14
IM=A/F=1.27
所得结果 KH、SM 与要求相比均略高，而铝率略低，但已十分接近要求值，可按此配料进行生产
7、计算湿物料的配合比
设原料操作水分：石灰石为 1%；粘土为 0.8%；铁粉为 12% ，则湿物料的配合比为：湿石灰石＝82.2/(100-1)*100=83.03
湿粘土＝13.7/(100-0.8))*100=13.81
湿铁粉＝4.1/(100-12)*100=4.65
湿物料配合百分比为： 81.80%： 13.61%： 4.59%。