第一節(jié)硅酸鹽水泥熟料礦物組成

1、第一節(jié)硅酸鹽水泥熟料礦物組成如前所述，硅酸鹽水泥熟料是以適當(dāng)成分的生料燒到部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的燒結(jié)塊。因此，在硅酸鹽水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3不是以單獨的氧化物存在，而是以兩種或兩種以上的氧化物經(jīng)高溫化學(xué)反應(yīng)而生成的多種礦物的集合體。其結(jié)晶細小，一般為30A-60Icm。因此可見，水泥熟料是一種多礦物組成的結(jié)晶細小的人工巖石。它主要有以下四種礦物：硅酸三鈣一3Ca0.302，可簡寫為C3S;硅酸二鈣2Ca0Si02，可簡寫為C2S;鋁酸三鈣3Ca0A1203，可簡寫為C3A;鐵相固溶體通常以鐵鋁酸四鈣作為代表式，可簡寫成C4AF,此外，還有少量游離氧化鈣（

2、.f-Ca0）、方鎂石（結(jié)晶氧化鎂）、含堿礦物及玻璃體。通常熟料中C3S和C2S含量約占75%左右，稱為硅酸鹽礦物。C3-ft和C,AF的理論含量約占22%左右。在水泥熟料鍛燒過程中,C3A和C,AF以及氧化鎂、堿等在1250a-12800C會逐漸熔融形成液相，促進硅酸三鈣的形成，故稱熔劑礦物。一?硅酸三鈣C3S是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物。其含量通常為50%左右，有時甚至高達60%以上。純C3S只有在2065A12500C溫度范圍內(nèi)才穩(wěn)定。在20650C以上不一致熔融為Ca0和液相；在12500C以下分解為CZS和Ca0，但反應(yīng)很慢，故純C,S在室溫可呈介穩(wěn)狀態(tài)存在。C,S有三種晶系七種變型：

3、10700C10600C9900C9600C9200C5200CRfmmmnmIT皿tnTIR型為三方晶系，M型為單斜晶系，T型為三斜晶系，這些變型的晶體結(jié)構(gòu)相近。但有人認(rèn)為,R型和M,型的強度比T型的高。在硅酸鹽水泥熟料中，C3S并不以純的形式存在，總含有少量氧化鎂、氧化鋁、氧化鐵等形成固溶液，稱為阿利特（Alite）或A礦。純C3S在常溫下，通常只能為三斜晶系仃型），如含有少量MgO,A1203,Fe2O3,503,ZnO,Cr203,R20等氧化物形成固溶體則為M型或R型。由于熟料中C3S總含MgO,A12O3,Fe2O3以及其他氧化物，故阿利特通常為M型或R型。據(jù)認(rèn)為鍛燒溫度的提高或鍛

4、燒時間的延長也有利于形成M.型或R型。純C3S為白色，密度為3.14g/cm3,其晶體截面為六角形或棱柱形。單斜晶系的阿利特單晶為假六方片狀或板狀。在阿利特中常以CS和CaO的包裹體存在。C3S凝結(jié)時間正常，水化較快，粒徑40A-50jum的顆粒28d可水化70%左右。放熱較多，早期強度高且后期強度增進率較大，28d強度可達一年強度的70%a-80%，其28d強度和一年強度在四種礦物中均最高。阿利特的晶體尺寸和發(fā)育程度會影響其反應(yīng)能力，當(dāng)燒成溫度高時，阿利特晶形完整，晶體尺寸適中，幾何軸比大（晶體長度與寬度之比L/B2-3），礦物分布均勻，界面清晰，熟料的強度較高。當(dāng)加礦化劑或用急劇升溫等鍛燒

5、方法時，雖然含較多阿利特，而且晶體比較細小，但因發(fā)育完整、分布均勻，熟料強度也較高。因此，適當(dāng)提高熟料中的硅酸三鈣含量，并且當(dāng)其巖相結(jié)構(gòu)良好時，可以獲得優(yōu)質(zhì)熟料。但硅酸三鈣的水化熱較高，抗水性較差，如要求水泥的水化熱低、抗水性較高時，則熟料中的硅酸三鈣含量要適當(dāng)?shù)鸵恍?。二？硅酸二鈣C2S在熟料中含量一般為20%左右，是硅酸鹽水泥熟料的主要礦物之一，熟料中硅酸二鈣并不是以純的形式存在，而是與少量MgO,A1203,Fe2O3,R20等氧化物形成固溶體，通常稱為貝利特(Belite)或B礦。純C2S在14500C以下有下列多晶轉(zhuǎn)變。14250C11600C6306800CV5000CB-“Y780

6、8600C(H一高溫型，L一低溫型)在室溫下，aaH,aL，3等變形都是不穩(wěn)定的，有轉(zhuǎn)變成丫型的趨勢。在熟料中a，aH型一般較少存在，在燒成溫度較高、冷卻較快的熟料中，由于固溶有少量A120,Mg0,Fe2O3等氧化物，可以3型存在。通常所指的硅酸二鈣或B礦即為3型硅酸二鈣。a，aH型C2S強度較高，而丫型C2S幾乎無水硬性。在立窯生產(chǎn)中，若通風(fēng)不良、還原氣氛嚴(yán)重、燒成溫度低、液相量不足、冷卻較慢，則硅酸二鈣在低于5000C下易由密度為3.28g/cm的R型轉(zhuǎn)變?yōu)槊芏?.97g/cm3的丫型，體積膨脹10%而導(dǎo)致熟料粉化。但若液相量多，可使溶劑礦物形成玻璃體將刀型硅酸二鈣晶體包圍住，并采用迅速

7、冷卻方法使之越過尹-丫型轉(zhuǎn)變溫度而保留下來。貝利特為單斜晶系，在硅酸鹽水泥熟料中常呈圓粒狀，這是因為貝利特的棱角已溶進液相而其余部分未溶進液相之故。已全部溶進液相而在冷卻過程中結(jié)晶岀來的貝利特則可以自行岀現(xiàn)而呈其他形狀。在反射光下，正常溫度燒成的熟料中，貝利特有交叉雙晶條紋，而燒成溫度低冷卻慢者，則呈現(xiàn)平行雙晶條紋。純硅酸二鈣色潔白，當(dāng)含有Fe20,時呈棕黃色。貝利特水化反應(yīng)較慢,28d僅水化2000A-:右，凝結(jié)硬化緩慢，早期強度較低但后期強度增長率較高，在一年后可趕上阿利特。貝利特的水化熱較小，抗水性較好。在中低熱水泥和抗硫酸鹽水泥中，適當(dāng)提高貝利特含量而降低阿利特含量是有利的。?中間相填

8、充在阿利特、貝利特之間的物質(zhì)通稱中間相，它可包括鋁酸鹽、鐵酸鹽、組成不定的玻璃體和含堿化合物以及游離氧化鈣和方鎂石。但以包裹體形式存在于阿利特和貝利特中的游離氧化鈣和方鎂石除外。中間相在熟料緞燒過程中，熔融成為液相，冷卻時，部分液相結(jié)晶，部分液相來不及結(jié)晶而凝固成玻璃體。（一）鋁酸鈣熟料中鋁酸鈣主要是鋁酸三鈣，有時還可能有七鋁酸十二鈣。在摻氟化鈣作礦化劑的熟料中可能存在C11A7CaF2，而在同時摻氟化鈣和硫酸鈣作礦化劑低溫?zé)傻氖炝现锌梢允荂11A7CaF2和C4A2S而無C3A。純C3A為等軸晶系，無多晶轉(zhuǎn)化。C3A也可固溶部分氧化物，如K2O,Na20,Si02,Fe203等，隨固溶的堿

9、含量的增加，立方晶體的C,A向斜方晶體NCBA,轉(zhuǎn)變。結(jié)晶完善的C3A常呈立方、八面體或十二面體。但在水泥熟料中其形狀隨冷卻速率而異。氧化鋁含量高而慢冷的熟料，才可能結(jié)晶岀完整的大晶體，一般則溶入玻璃相或呈不規(guī)則微晶析出。C3A在熟料中的潛在含量為7-15%。純C3A為無色晶體，密度為3.04g/cm3，熔融溫度為15330C,反光鏡下，快冷呈點滴狀，慢冷呈矩形或柱形。因反光能力差，呈暗灰色，故稱黑色中間相。C3A水化迅速，放熱多，凝結(jié)很快，若不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝；硬化快，強度3d內(nèi)就發(fā)揮出來，但絕對值不高，以后幾乎不增長，甚至倒縮。干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。（二）鐵相固溶體鐵相固

10、溶體在熟料中的潛在含量為10-18%。熟料中含鐵相較復(fù)雜，有人認(rèn)為是C2F-C8A3F連續(xù)固溶體中的一個成分，也有人認(rèn)為是C6A2F-C6AF2連續(xù)固溶體的一部分。在一般硅酸鹽水泥熟料中，其成分接近C,AF,故多用C,AF代表熟料中鐵相的組成。也有人認(rèn)為，當(dāng)熟料中MgO含量較高或含有CaF2等降低液相粘度的組分時，鐵相固溶體的組成為C6A2F。若熟料中A1203/Fe2030.64的熟料。若IM0.6)(1-3-10)畑CaO-00.-11A15Oj-07SC(A/FV0.64)(1-3-11)硅酸鹽水泥熟料KH值在0.82-0.94之間，我國濕法回轉(zhuǎn)窯KH值一般控制在0.89士0.01左右。

11、石灰飽和系數(shù)與礦物組成的關(guān)系可用下面數(shù)學(xué)式表示：(1-3-12)從上可見，當(dāng)C3S=0時KH=0.667,即當(dāng)KH=0.667時，熟料中只有AC201%-3和C,AF而無30.當(dāng)C20=V時,KH=1，即當(dāng)KH=1時，熟料中無C20而只有C301%-13A和C,AF,故實際上KH值介于o.ss7-1.o之間。KH實際上表示了熟料中C3S與Cps百分含量的比例。KH越大，則硅酸鹽礦物中的C3S的比例越高，熟料質(zhì)量(主要為強度)越好，故提高KH有利于提高水泥質(zhì)量。但KH過高，熟料鍛燒困難，保溫時間長，否則會岀現(xiàn)游離CaO，同時窯的產(chǎn)量低，熱耗高，窯襯工作條件惡化。我國目前采用的是石灰飽和系數(shù)KH,

12、硅率SM和鋁率IM三個率值。為使熟料既順利燒成，又保證質(zhì)量，保持礦物組成穩(wěn)定，應(yīng)根據(jù)各廠的原料、燃料和設(shè)備等。具體條件來選擇三個率值，使之互相配合適當(dāng)，不能單獨強調(diào)其某一率值。一般說來，不能三個率值都同時高，或同時都低。一?石灰飽和系數(shù)法為了計算方便，先列岀有關(guān)相對分之質(zhì)量的比值。C3S=3.80(3KH2)SiO2C2S=8.60(1-KH)SiO2C3A=2.65(AI2O3-0.64Fe2O3)C4AF=3.04Fe2O3CaSO,=1.7S03二?鮑格(R.H.Bogue)法鮑格法也稱代數(shù)法。根據(jù)四種主要礦物以及CasO；的化學(xué)組成可計算岀各氧化物的百分含量，見表1-3-1.表1-3-

13、1主要礦物中各主要級化物的百分含量()氧化物礦物C2SC2SC3AC4AFCaSO4CaO73.6965.1265.1246.1641.19SiO226.3126.31AL2O337.7320.98Fe2O332.86SO258.81根據(jù)上表數(shù)值可列出下列方程式：C=0.7369C3S+0.6512C23+0.0229C3A+0.4016C,AF+0.4119CaS0,S=0:2631C3S-t-0.3488CZSA=0.3773C3A0.2098C4AFF=0.3286C4AFSO3=0.5881CaSO4.解上述聯(lián)立方程，可得各礦物百分含量計算式0.64):C3S=4.07C7.60S6.

14、72A一2.86S03C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15S03一3.07C=2.87S0.754C3SC3A=2.651.09FC4AF=3.04F(1-3-20)同理，當(dāng)IMV0.64時，熟料礦物組成計算式如下：C3S=4.07C7.60S4.47a2.80F2.86S03CZS=8.60S+3.38A+2.15S03一3.07C=2.87S-0.754C3SC,AF=4.77AC2F=1.70(F-1.57A)CaSO;=1.70S0:三？熟料真實礦物組成與計算礦物組成的差異硅酸鹽水泥洲料礦物組成的計算是假設(shè)熟料是平衡冷卻并生成C3S,C2S,C,A和四種純礦物，其計算結(jié)

15、果與熟料真實礦物組成并不完全一致，有時甚至相差很大。其原因是：1. 固溶體的影響計算礦物為純C3S,C2S,C3A和C,F,但實際礦物為固溶有少量其他氧化物的固溶體，即阿利特、貝利特、鐵相固溶體等。例如，若阿利特組成按CsaS16MA考慮，則計算C3S的公式中Si02前面的系數(shù)就不是3.80而是4.30,這樣實際含量就要提高11%,而C3A則因有一部分A1203固溶進阿利特而使它的含量減少。又如，鐵相固溶體并非固定組成的C,AF,而在高溫或有MgO,CaF2等條件下有可能是C62F,其結(jié)果使實際礦物中鐵相固溶液含量增加使C3A含量減少。2. 冷卻條件的影響硅酸鹽水泥熟料冷卻過程，若緩慢冷卻而平

16、衡結(jié)晶，則液相幾乎全部結(jié)晶岀C3A,C,AF等礦物。但在工業(yè)生產(chǎn)條件下，冷卻速度較快，因而液相可部分或幾乎全部變成玻璃體，此時，實際C3A,C,AF含量均比計算值低，而C3S含量可能增加使C2S減少。3. 堿和其他微組分的影響堿的存在可能與硅酸鹽礦物形成KC23S12，與鋁酸三鈣形成NC8A3,而析岀CaO，從而使C3A減少而岀現(xiàn)NC3A3,堿也可能影響C3S含量。其他次要氧化物如Ti02,MgO,P,05也會影響熟料的礦物組成。盡管計算的礦物組成與實測值有一定差異，但它能基本說明對熟料鍛燒和性能的影響，也是設(shè)計某一礦物組成的水泥熟料時，計算生料組成的唯一可能的方法，因此在水泥工業(yè)中仍得到廣泛

17、應(yīng)用。第三節(jié)熟料礦物組成的計算熟料的礦物組成可用巖相分析,X射線定量分析等方法測定，也可根據(jù)化學(xué)成分進行計算。巖相分析基于顯微鏡下測量岀單位面積各礦物所占的面積的百分率再乘以相應(yīng)的礦物的相對密度而得各礦物含量。這種方法較符合實際情況，但要求操作者要有熟練的技巧，且勞動，強度大。此外，晶體較小，也可重迭而產(chǎn)生誤差.X射線定量分析基于熟料礦物特征峰強度與基準(zhǔn)單礦物特征峰強度之比求其含量。這種方法方便且準(zhǔn)確，國外現(xiàn)代化水泥廠都普遍采用。但限于設(shè)備條件，我國水泥廠使用的還不多，另外，此方法對含量太低的礦物不適用。我國常用化學(xué)方法進行計算。此方法計算岀來的僅是理論上可能生成的礦物，稱之為潛在礦物”組成。

18、在生產(chǎn)條件穩(wěn)定的情況下，熟料真實礦物組成與計算礦物組成有一定的相關(guān)性，已能說明礦物組成對熟料及水泥性能的影響，因此在我國仍普遍使用。常用的從化學(xué)成分計算熟料礦物組成的方法有兩種，即石灰飽和系數(shù)法和鮑格法。?石灰飽和系數(shù)法為了計算方便，先列岀有關(guān)相對分之質(zhì)量的比值。C3S=3.80(3KH2)SiO2C2S=8.60(1-KH)SiO2C3A=2.65(AI2O3-0.64Fe2O3)C4AF=3.04Fe2O3CaSO,=1.7S03?鮑格(R.H.Bogue)法鮑格法也稱代數(shù)法。根據(jù)四種主要礦物以及CasO；的化學(xué)組成可計算岀各氧化物的百分含量，見表1-3-1.表1-3-1主要礦物中各主要級

19、化物的百分含量（）氧化物礦物C2SC2SC3AC4AFCaSO4CaO73.6965.1265.1246.1641.19SiO226.3126.31AL2O337.7320.98Fe2O332.86SO258.81根據(jù)上表數(shù)值可列出下列方程式：C=0.7369C3S+0.6512C23+0.0229C3A+0.4016C,AF+0.4119CaS0,S=0:2631C3S-t-0.3488CZSA=0.3773C3A0.2098C4AFF=0.3286C4AFSO3=0.5881CaSO4.解上述聯(lián)立方程，可得各礦物百分含量計算式0.64):C3S=4.07C7.60S6.72A一2.86S0

20、3C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15S03一3.07C=2.87S0.754C3SC3A=2.651.09FC4AF=3.04F(1-3-20)同理，當(dāng)IMV0.64時，熟料礦物組成計算式如下：C3S=4.07C7.60S4.47a2.80F2.86S03CZS=8.60S+3.38A+2.15S03一3.07C=C,AF=4.77AC2F=1.70(F-1.57A)CaSO;=1.70S0:?熟料真實礦物組成與計算礦物組成的差異硅酸鹽水泥洲料礦物組成的計算是假設(shè)熟料是平衡冷卻并生成C3S,C2S,C,A和”AF四種純礦物，其計算結(jié)果與熟料真實礦物組成并不完全一致，有時甚至相

21、差很大。其原因是：1. 固溶體的影響計算礦物為純C3S,C2S,C3A和C,F,但實際礦物為固溶有少量其他氧化物的固溶體，即阿利特、貝利特、鐵相固溶體等。例如，若阿利特組成按CsaS16MA考慮，則計算C3S的公式中Si02前面的系數(shù)就不是3.80而是4.30,這樣實際含量就要提高11%，而C3A則因有一部分A1203固溶進阿利特而使它的含量減少。又如，鐵相固溶體并非固定組成的C,AF,而在高溫或有MgO,CaF2等條件下有可能是C62F,其結(jié)果使實際礦物中鐵相固溶液含量增加使C3A含量減少。2. 冷卻條件的影響硅酸鹽水泥熟料冷卻過程，若緩慢冷卻而平衡結(jié)晶，則液相幾乎全部結(jié)晶岀C3A,C,AF

22、等礦物。但在工業(yè)生產(chǎn)條件下，冷卻速度較快，因而液相可部分或幾乎全部變成玻璃體，此時，實際C3A,C,AF含量均比計算值低，而C3S含量可能增加使C2S減少。3. 堿和其他微組分的影響堿的存在可能與硅酸鹽礦物形成KC23S12，與鋁酸三鈣形成NC8A3,而析岀CaO，從而使C3A減少而岀現(xiàn)NC3A3,堿也可能影響C3S含量。其他次要氧化物如Ti02,MgO,P,05也會影響熟料的礦物組成。盡管計算的礦物組成與實測值有一定差異，但它能基本說明對熟料鍛燒和性能的影響，也是設(shè)計某一礦物組成的水泥熟料時，計算生料組成的唯一可能的方法，因此在水泥工業(yè)中仍得到廣泛應(yīng)用。第四節(jié)熟料礦物組成的選擇熟料礦物組成的

23、選擇，一般應(yīng)根據(jù)水泥的品種和標(biāo)號、原料和燃料的品質(zhì)、生料制備和熟料鍛燒工藝綜合考慮，以達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低消耗和設(shè)備長期安全運轉(zhuǎn)的目的。?水泥品種和標(biāo)號若要求生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，則在保證水泥標(biāo)號以及凝結(jié)時間正常和安定性良好的條件下，其化學(xué)成分可在一定范圍內(nèi)變動?？梢圆捎酶哞F、低鐵、低硅、高硅、高飽和系數(shù)等多種配料方案。但要注意三個率值配合適當(dāng)，不能過份強調(diào)某一率值。例如，同樣生產(chǎn)525號硅酸鹽水泥，華新水泥廠采取的配料方案為X2-V-89-0.93,SM=2.0-V2.2JM=1.2-1.4，而峨眉水泥廠限于原料、燃料的條件則采取高鐵高飽和系數(shù)配料方案，KH0.90人-0.93，SM=2.00士0.

24、10J材=0.8t0.1，也可生產(chǎn)岀525號硅酸鹽水泥。生產(chǎn)專用水泥或特性水泥應(yīng)根據(jù)其特殊要求，選擇合適的礦物組成。若生產(chǎn)快硬硅酸鹽水泥，則要求硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量高，因此應(yīng)提高KH和IM。而生產(chǎn)中熱硅酸鹽水泥和抗硫酸鹽水泥則應(yīng)減少鋁酸蘭鈣和硅酸三鈣含量，即降低KH和IM率。?原料品質(zhì)原料的化學(xué)成分和工藝性能對熟料礦物組成的選擇有很大影響，在一般情況下，應(yīng)盡量采用兩種或三種原料的配料方案。除非其配料方案不能保證正常生產(chǎn)，才考慮更換原料或摻加另一種校正原料。若石灰石品位低而粘土氧化硅含量又不高，則無法提高石灰飽和系數(shù)和硅率，熟料強度難以提高，只有采用品位高的石灰石和氧化硅含量高的粘土才能提高飽

25、和系數(shù)和硅率，燒岀標(biāo)號較高的水泥。若石灰石的隧石含量較高而粘土的粗砂含量高，則因為原料難磨，熟料難燒，其熟料的飽和系數(shù)也不能高。原料含堿量太高，KH宜降低。?燃料品質(zhì)燃料品質(zhì)既影響緞燒過程又影響熟料質(zhì)量。一般說來，發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)燃料，其火焰溫度高，熟料的KH值可高些。若燃料質(zhì)量差，除了火焰溫度低外，還會因煤灰的沉落不均勻，降低熟料質(zhì)量。水泥窯用煤的質(zhì)量要求見泥，則要求硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量高，因此應(yīng)提高KH和IM。而生產(chǎn)中熱硅酸鹽水泥和抗硫酸鹽水泥則應(yīng)減少鋁酸蘭鈣和硅酸三鈣含量，即降低KH和IM率。燃料品質(zhì)既影響緞燒過程又影響熟料質(zhì)量。一般說來，發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)燃料，其火焰溫度高，熟料的KH值可

26、高些。若燃料質(zhì)量差，除了火焰溫度低外，還會因煤灰的沉落不均勻，降低熟料質(zhì)量。水泥窯用煤的質(zhì)量要求見表1-3-2。表1-3-2水泥燒成用煤的質(zhì)要求窯型灰分（）揮發(fā)分（）干燥基低熱值vkJ/kg）濕法窯、預(yù)熱窯、分解20900窯立波爾窯22900立窯20900煤灰摻入熟料中，除全黑生料的立窯外，往往分布不均勻，對熟料質(zhì)量影響極大。據(jù)統(tǒng)計，由于煤灰不均勻摻入，將使熟料KH值降低0.V4-V.16；硅率下降0.05心0.20;鋁率提高。.05A-0.30。當(dāng)煤灰摻入量增加時，熟料強度下降此時除了采用提高煤粉細度和用礦化劑等措施外，還應(yīng)適當(dāng)降低熟料KH值，以利生產(chǎn)正常進行。當(dāng)煤質(zhì)變化時，熟料組成也應(yīng)相應(yīng)

27、調(diào)整。對回轉(zhuǎn)窯來說，采用的煤的發(fā)熱量高，揮發(fā)分低，則因揮發(fā)分低，火焰黑火頭長，燃燒部分短，熱力集中，熟料易結(jié)大塊，游離氧化鈣增加，耐火磚壽命縮短，除設(shè)法使火焰的燃燒部分延長外，還應(yīng)降低KH值并提高IM值。若用液體或氣體燃料，火焰強度很高，形狀易控制，幾乎無灰分，因此KH值可適當(dāng)提高。?生料細度和均勻性生料化學(xué)成分的均勻性，不但對窯的熱工制度的穩(wěn)定和運轉(zhuǎn)率的提高有影響，而且對熟料質(zhì)量也有影響，因而也就對配料方案的確定有影響。一般說來，生料均勻性好，KH值可高些。據(jù)認(rèn)為，生料碳酸鈣滴定值的均勻性達士0.25%時，可生產(chǎn)525號以上的熟料。若生料均勻性差，其熟料KH值應(yīng)比生料均勻性好的要低一些，否則

28、游離氧化鈣增加，強度下降。若生料粒度粗，由于化學(xué)反應(yīng)難以進行完全，KH值也應(yīng)適當(dāng)?shù)托?窯型與規(guī)格物料在不同類型的窯內(nèi)受熱和鍛燒的情況不同，因此熟料的組成也應(yīng)有所不同。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料不斷翻滾，與立窯、立波爾窯相比，物料受熱和煤灰摻人都比較均勻，物料反應(yīng)進程較一致，因此KH可適當(dāng)高些。立波爾窯的熱氣流自上而下通過加熱機的料層，煤灰大部分沉降在上層料面，上部物料溫度比下部的高，因此形成上層物料KH值低，分解率高，而下層物料KH值高、分解率低，因此，其KH值應(yīng)配得低一些。立窯通風(fēng)、鍛燒都不均勻，因此不摻礦化劑的熟料KH值要適當(dāng)?shù)托?。對于摻?fù)合礦化劑的熟料，由于液相岀現(xiàn)溫度低且液相粘度低，燒成溫度范圍變

29、寬，一般采用高KH、低SM和高IM配料方案，例如，廣西北流水泥廠的熟料各率值為：KH=0.94598,SM=1.60780，IM=1.40A-1.60。預(yù)分解窯生料預(yù)熱好，分解率高，另外由于單位產(chǎn)量窯桐體散熱損失少以及耗熱最大的碳酸鹽分解帶已移到窯外，因此窯內(nèi)氣流溫度高，為了有利于掛窯皮和防止結(jié)皮、堵塞、結(jié)大塊，目前趨于低液相量的配料方案。我國大型預(yù)分解窯大多采用高硅率、高鋁率、中飽和比的配料方案，即所謂二高一中”配料方案，例如，安徽寧國水泥廠的配料方案為IM=0.89，SM=2.20-2.30,IM=1.45,窯的規(guī)格對熟料組成的設(shè)計也有影響。例如日產(chǎn)700t熟料的上海川沙水泥廠，由于窯的規(guī)

30、格小，窯內(nèi)的氣流溫度比寧國水泥廠的稍低，因此各率值也稍低，其KH0.89，SM=2.10,1M=1.10。影響熟料組成的選擇的因素很多，一個合理的配料方案既要考慮熟料質(zhì)量，又要考慮物料的易燒性；既要考慮各率值或礦物組成的絕對值，又要考慮它們之間的相互關(guān)系。原則上，三個率值不能同時偏高或偏低。不同窯型硅酸鹽水泥熟料各率值的參考范圍見表1-3-3,表1-3-3不同窯型硅酸鹽水泥熟料率值的參考范圍窯型KHSMIM預(yù)分解窯0.86-0.892.2A-2.61.1-.L.8濕法長窯0.88-0.911.5A-2.51.V-1.8干法窯0.86A-0.892.0-2.351.0A-1.6立波爾窯0.85A

31、-0.881.9A-2.31.0A-1.8立窯（無礦化劑）0.85士0.022.0士0.11.3士0.1立窯（摻加復(fù)合礦化劑）0.92A-0.961.6-2.21.11.5第五節(jié)配料計算熟料組成確定后，即可根據(jù)所用原料，進行配料計算，求岀符合要求熟料組成的原料配合比.配料計算的依據(jù)是物料平衡任何化學(xué)反應(yīng)的物料平衡是：反應(yīng)物的量應(yīng)等于生成物的量。隨著溫度的升高，生料緞燒成熟料經(jīng)歷著：生料干燥蒸發(fā)物理水；粘土礦物分解放岀結(jié)晶水；有機物質(zhì)的分解、揮發(fā)；碳酸鹽分解放岀二氧化碳，液相岀現(xiàn)使熟料燒成。因為有水分、二氧化碳以及某些物質(zhì)逸岀，所以，計算時必須采用統(tǒng)一基準(zhǔn)。蒸發(fā)物理水以后，生料處于干燥狀態(tài)，以干

32、燥狀態(tài)質(zhì)量所表示的計算單位，稱為干燥基準(zhǔn)。干燥基準(zhǔn)用于計算干燥原料的配合比和干燥原料的化學(xué)成分。如果不考慮生產(chǎn)損失，則干燥原料的質(zhì)量等于生料的質(zhì)量，即：干石灰石+干粘土+干鐵粉干生料去掉燒失量（結(jié)晶水、二氧化碳與揮發(fā)物質(zhì)等）以后，生料處于灼燒狀態(tài)。以灼燒狀質(zhì)量所表示的計算單位，稱為灼燒基準(zhǔn)。灼燒基準(zhǔn)用于計算灼燒原料的配合比和熟料的化學(xué)成分。如果不考慮生產(chǎn)損失，在采用基本上無灰分摻入的氣體或液體燃料時，則灼燒原料、灼燒生料與熟料三者的質(zhì)量相等，即：灼燒石灰石+灼燒粘土+灼燒鐵粉二灼燒生料=熟料如果不考慮生產(chǎn)損失，在采用有灰分摻入的燃煤時，則灼燒生料與摻入熟料的煤灰之和應(yīng)等于熟料的質(zhì)量，即:灼燒生

33、料+煤灰（摻入熟料的）=熟料在實際生產(chǎn)中，由于總有生產(chǎn)損失，且飛灰的化學(xué)成分不可能等于生料成分，煤灰的摻入量也并不相同。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)以生熟料成分的差別進行統(tǒng)計分析，對配料方案進行校正。熟料中的煤灰摻入量可按下式近似計算：PA丫S/100,式中GA,熟料中煤灰摻入量，;q單位熟料熱耗，kJ/kg熟料；Q丫品一煤的應(yīng)用基低熱值，kJ/kg煤；A丫，一煤應(yīng)用基灰分含量，;S煤灰沉落率，；P煤耗，kg/kg。煤灰沉落率因窯型而異，如表1-3-4所示表1-3-4不同窯型的煤灰沉落率（%）窯型無電收塵有電收塵濕法長窯（L/D=3050）有鏈條100100注：電收塵窯灰不入窯者.按無電收塵器者計算濕法短

34、窯（L/DV30）有鏈條80100濕法短窯帶料漿蒸發(fā)機70100干法短窯帶立筒、旋風(fēng)預(yù)熱器90100預(yù)分立窯90100立波爾窯80100立窯100100生料配料計算方法繁多，有代數(shù)法、圖解法、嘗試誤差法（包括遞減試湊法）、礦物組成法、最小二乘法等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子計算機的應(yīng)用已逐漸普及到各個領(lǐng)域。有的計算方法由于計算復(fù)雜，不夠精確而被淘汰?，F(xiàn)主要介紹應(yīng)用比較廣泛的嘗試誤差法。嘗試誤差法計算方法很多，但原理都相同，其中一種方法是：先按假定的原料配合比計算熟料組成，若計算結(jié)果不符合要求，則要求調(diào)整原料配合比，再行計算，重復(fù)至符合為止。另一種方法是從熟料化學(xué)成分中依次遞減假定配合比的原料成分

35、，試湊至符合要求為止（又稱遞減試湊法）。現(xiàn)舉例說明如下。已知原料、燃料的有關(guān)分析數(shù)據(jù)如表1-3-5、1-3-6所示，假設(shè)用預(yù)分解窯以三種原料配合進行生產(chǎn)，要求熟料的三個率值為：KH=。89,SM=2.1,IM=1.3,單位熟料熱耗為3350kJ/k9熟料，計算其配合比。表1-3-5中分析數(shù)據(jù)總和不等于100%。這是由于某些物質(zhì)沒有分析側(cè)定，或者某些元素或低價氧化物經(jīng)灼燒氧化后增加重量所致。為此，小于100%時，要以加上其他一項補足100%;大于100%時，可以不必?fù)Q算。表1-3-5原料與煤灰的化學(xué)成分（）名稱LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO總和石灰石42.662.420.310

36、.1953.130.5799.28粘土5.2770.2514.725.481.410.9298.05鐵粉-34.4211.5348.273.530.0997.84煤灰-53.5235.344.464.791.1999.30表1-3-6煤的工業(yè)分析水分揮發(fā)物灰分固定碳熱值（KJ/Kg）0.622.4228.5649.0220930例試以第一種方法計算原料配合比。1. 確定熟料組成根據(jù)題意，已知熟料率值為：KH=0.89,SM=2.1J材1.32. 計算煤灰摻入量據(jù)式（1-3-32）:3. 計算干操原料配合比設(shè)干操原料配合比為：石灰石81%、粘土15%、鐵粉4%,以此計算生料的化學(xué)成分。名稱配合比燒失量SiO2AL2O3