4生料制備技術本章學習要點:本章重點介紹生料制備的工藝過程及方法，生料、配料等基本概念，配料計算的意義、依據、原則及計算方法和步驟，配料方案的選擇，并重點介紹嘗試誤差法配料的過程；各種生料粉磨系統(tǒng)的特點及應用，生料粉磨系統(tǒng)的發(fā)展特點及發(fā)展趨勢，生產中生料的粉磨細度及顆粒分布要求；輥式磨的發(fā)展歷史，不同輥式磨系統(tǒng)的特點及在生料粉磨系統(tǒng)中的應用，輥式磨系統(tǒng)與管磨系統(tǒng)的比較，重點是輥式磨的操作控制要點及異常情況分析；生料制備系統(tǒng)常用的控制方法、控制項目、控制回路和控制原理等。根據水泥品種、原料的物理化學性質與具體生產條件確定所用原料的配合比，以得到煅燒水泥熟料所要求的適當成分的生料，稱為生料的配料。4.1配料方案的設計配料方案的設計，要考慮原料、燃料的質量、水泥品種及具體的生產工藝流程，保證優(yōu)質、高產、低消耗地生產水泥熟料。合理的配料方案既是工廠設計的依據，又是正常生產的保證。4.4.1.1確定配料方案的依據A原料的質量原料的質量對熟料組成的選擇有較大的影響。如石灰石品位低，而粘土氧化硅含量不高，就無法提高KH和n值。如石灰石中含燧石多，粘土中含砂多，生料易燒性差，熟料難燒，要適當降低KH以適應原料的實際情況。生料易燒性好，可以選擇高KH、高n的配料方案。B燃料質量煅燒熟料所需的煅燒溫度和保溫時間，取決于燃料的質量。煤燃燒后的灰分幾乎全部摻入熟料中，直接影響熟料的成分和性質，因此，煤質好、灰分小，可適當提高熟料的KH值。如煤質差，灰分高，相應降低熟料的KH值。當煤質變化較大時，應考慮進行煤的預均化。C生料情況生料細度、化學成分、均勻性對熟料的煅燒和質量有很大影響。如生料細度粗，均勻性差，不利于固相反應的進行，KH值不宜過高。如生料細度細，原料預均化較好的水泥企業(yè)，可適當提高KH。D水泥品種水泥品種不同對熟料礦物組成的要求也不相同。如生產低熱水泥時，應適當降低熟料中發(fā)熱量較高的C3A和C3S的含量，相應提高C2S和C4AF的含量。生產快硬硅酸鹽水泥時，需適當提高早期強度較高的CA和CS的含量。33E生產工藝物料在不同類型窯內的受熱情況和煅燒過程不完全相同，率值的選擇應有所不同。窯外分解窯，由于物料預熱好，熱工制度穩(wěn)定，一般考慮中KH、高n、高p的配料方案。一般回轉窯，由于物料不斷翻滾，受熱均勻和煤灰摻入均勻，配料可選用較高的KH。立窯由于通風、煅燒很不均勻，因此KH、n應適當降低。F礦花劑礦化劑的作用是促進熟料的煅燒。因此在同一條件下，摻礦化劑時，KH可取高些。不摻礦化劑時，KH可取低些。4.4.1.2熟料率值的選擇熟料的三個率值（KH、n、p），是相互影響、相互制約的，不能片面強調某一率值而忽視其他率值。原則上三個率值不能同時偏高或偏低。AKH值的選擇生產工藝先進，入窯生料均勻穩(wěn)定，看火操作水平高，燃料穩(wěn)定或使用了礦化劑，KH值可選擇高些，反之，KH值應適當降低。適當提高KH值，熟料中C3S含量也可適當增加。但KH值過高，往往使f-CaO偏高，造成安定性不良，熟料質量反而下降。最佳的KH值可根據生產經驗綜合考慮熟料的煅燒難易程度和熟料質量等確定。B選擇與KH值相適應的n值為使熟料有較高的強度，選擇n值時，既要保持有一定數量的硅酸鹽礦物，又必須與KH值相適應。一般應避免以下幾種情況：aKH值高，n值偏高。熟料中硅酸鹽礦物含量高，熔劑礦物含量必然少，生料易燒性差，一造成熟料中f-CaO偏高，熟料質量差。bKH值低，n值也偏高。熟料中C3S含量低，C2S含量高，熟料強度不高，易造成熟料的“粉化”。cKH值低，n也偏低。熟料中硅酸鹽礦物含量少，熔劑礦物含量高，熟料強度低。燒成時由于液相量太多，易產生結皮、結大塊，物料不易燒透，f-CaO還是高。CP值的選擇在選擇P值時，也要與KH值相適應。一般情況下，當提高KH值時，要相應地降低p值，即提高C4AF的含量，有利于C3S的形成。a高鋁配料方案：熟料中CA含量高，熟料早期強度高。CA含量高，會使液相粘度增加，33不利于C3S的形成。但液相粘度的增加，可使立窯底火結實穩(wěn)定，不易破裂，不易產生風洞、毗火等現象，有利于底火穩(wěn)定。對于煤的熱值較高，風機的風壓較大，操作水平較高的機立窯廠，可米用高鋁配料方案。b高鐵配料方案：熟料中C4AF含量較高，可降低液相出現的溫度和液相粘度，有利于C3S的形成，提高熟料強度。但燒成范圍窄，易結大塊。對立窯而言，底火較脆弱。對于媒質較差，KH值又較高時，宜采用高鐵配料方案。D礦化劑配料時是否采用礦化劑，對率值的選擇影響很大。使用礦化劑，KH值可略取高些。目前，水泥廠使用較多的是螢石一石膏復合礦化劑。各廠應根據原燃材料的特點，確定適宜的氟硫比。一般認為，CaF2/SO3比應控制在0.4-0.6較合適。4.4.2配料計算配料方案確定后，即可進行配料計算。配料計算的方法有多種，有嘗試拼湊法，遞減試湊法，代數法，圖解法，最小二乘法，礦物組成法等等。用得比較多的是嘗試拼湊法和遞減試湊法。隨著科學技術的發(fā)展，計算機的應用逐漸普及，用計算機配料就顯得簡單而準確了。4.4.2.1配料計算公式A熟料煤耗的計算：P=QQnet,ar式中：P——熟料煤耗，kg煤/kg熟料;P=Q——熟料熱耗，kJ/kg熟料；Qnet,ar——煤的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg煤。B熟料中煤灰摻入量的計算：q=PAarB100Q?A?B=氣「100式中：q一熟料中煤灰摻入量，kg煤灰/100kg熟料;Q一熟料熱耗，kJ/kg熟料；Qnet,a一煤的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg煤；Aar一煤的收到基灰分含量，%；B一煤灰分沉降率，%；P一熟料煤耗，kg煤/kg熟料。說明：水泥廠煤的分析資料為分析基數據，但計算過程需要的是收到基數據，故應將分析基七、Qnet,ad分別換算成收到基Aa『。戍必數據，其換算公式是：A=AX100-Mar，arad100—MadQnet,ar=Qnet,adx~“以—25.09Mar—Madx~“以。配料計算時若無M（收到基100—Mad"100—MadJ水分）數據，也可用Aad、Qnet,ad計算熟料中煤灰摻入量。計算結果與利用Aar、。郵必，計算結果相比有一定的誤差，但誤差在配料計算的誤差范圍之內。煤灰分沉落率B因窯型而異，如表4.13所示。表4.13不同窯型的煤灰分沉落率（％）窯型無電收塵器有電收塵器窯型無電收塵器有電收塵器濕法長窯（L/D=3050）有鏈條濕法短窯（L/DV30）有鏈條濕法短窯帶料漿蒸發(fā)機干法短窯帶立筒、旋風預熱器100807090100100100100外分解窯立波爾窯立窯9080100100100100C理論料耗白生料煅燒工藝：1—熟料中煤灰摻入量％S——■—■~:—:—■—1-白生料燒矢量％——_—Gg白生料：kg熟料）—白全黑生料煅燒工藝：S=-一（kg黑生料永g熟料）—黑八、、

立窯半黑生料煅燒工藝:S=1L半黑（kg半黑生料.「kg熟料）半黑式中：a——外加煤摻入熟料中的煤灰百分含量%；半黑半黑]八、、半黑]八、、外加煤摻入量總摻煤量X熟料中煤灰摻入百分數D實際料耗實際料耗=理論料耗實際料耗=理論料耗X11-生料水分％1X——-——1-生產損失％E生料摻煤量的計算100pp=1S式中：P1—生料中摻煤量，kg煤/100kg白生料;P--熟料煤耗，kg煤/kg熟料；S—理論料耗，kg生料/kg熟料。F物料平衡與基準的換算不考慮生產損失:干石灰石+干粘土+干鐵粉+其他干基物料=干白生料灼燒生料+摻入生料中的煤灰=熟料灼燒基成分=干燥基成分X100100—L灼燒基用量=（100—L）x干基用量100干基用量=100x灼燒基用量100—L干基用量=濕基用量x100—M100灼燒基成分=干燥基成分X100100—L灼燒基用量=（100—L）x干基用量100干基用量=100x灼燒基用量100—L式中：L一物料燒失量；M一物料水分。4.4.3配料計算方法前已敘及，配料計算有多種方法?，F介紹應用較多的嘗試拼湊法和遞減試湊法。4.4.3.1嘗試拼湊法該方法是先假定原料配比，計算熟料礦物組成及率值，若計算結果不符合要求，則嘗試調整原料配比，再進行計算，直至計算結果符合要求為止。A計算步驟：a列出各原料、燃料的化學成分及煤的工業(yè)分析結果；b確定熟料礦物組成或率值；c計算煤灰摻入量；d假設干基原料配比，計算生料、灼燒生料、熟料化學成分；e驗算熟料率值并與確定值進行比較；f如率值不符合要求，重復調整配比計算，直至率值符合要求為止；g將干燥原料配比換算為濕原料配比。B白生料配料計算實例例題一：某廠原燃料的有關分析數據如表4.14、4.15。率值要求為KH=0.90±0.01，n=2.0±0.1，p=1.3±0.1；熟料的熱耗為4185kJ/kg熟料。煤灰分沉落率為100%，計算白生料的配比。表4.14原料與煤灰的化學成分原料名稱燒矢量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他總和石灰石42.81.820.650.3253.251.200.48100粘土5.3469.0113.925.691.411.942.69100鐵粉2.7929.0511.5546.316.420.473.41100煤灰—55.9630.665.624.270.982.51100表4.15煤的工業(yè)分析成分MadAadVadFCadQnec,ad1.19%24.12%10.5%64.19%23760kJ/kg煤

表4.16入磨物料的水分（%）名稱石灰石粘土鐵粉煤水分（M）1.002.504.004.501、計算煤灰摻入量q_Q-A-B=C300。Q.氣?B氣禎*1°。_4185x24.12x10023760x100=4.25%2、假設原料配合比，計算生料、灼燒生料、熟料化學成分設原料配合比為：石灰石粘土鐵粉81.4%14.9%3.7%計算結果列于表5.17表5.17化學成分原料名稱配比燒矢量SiO2A12O3Fe2O3CaOMgO其他總和石灰石81.434.421.480.530.2643.350.980.3981.4粘土14.90.8010.282.070.850.210.290.4014.9鐵粉3.70.101.070.431.710.240.020.133.7白生料10035.3212.833.032.8243.801.290.92100.0灼燒生料（1）100—19.844.684.3667.721.991.42100.0灼燒生料95.75⑵—19.004.484.1764.841.911.3695.75煤灰4.25—2.381.300.240.180.040.114.25

熟料⑶100—21.385.784.4165.021.951.47100.0注：（1）:灼燒基生料成分=100X白生料中各氧化物含量100-L白例：灼燒基成分中SiO的百分含量，SiO=一貝0—X12.38=19.84%22100-35.32（2）灼燒生料配比=熟料量一摻入熟料中的煤灰量=100-4.25=95.75%（3）熟料成分=灼燒基配比X灼燒基生料中各氧化物百分含量+煤灰成分中各氧化物百分含量X煤灰摻入量例：熟料中SiO2=19.00+2.38=21.38%3、計算熟料率值CaO-1.65AlO-0.35FeO2.8SiO265.02-1.65x5.78-0.35x4.41==0.901SiO22.8x21.38n=AlO+FeO

酒8=2.130SiO25.78+4.41p=業(yè)=至=1.31Fe2O34.41計算所得的三個率值在要求三個率值的范圍內，配料計算成功。各干原料的配合比是:（如計算出的三個率值與設計值不符合，需調整原料配比，再進行計算，直至符合要求為止。）石灰石：81.4%；粘土：14.9%；石灰石：81.4%；粘土：14.9%；鐵粉：3.7%。4、計算濕物料配比濕物料量=干物料量100濕物料量=干物料量100X100-M濕石灰石=81.4x一100一=82.22（份）100-1.00濕粘土濕石灰石=81.4x一100一=82.22（份）100-1.00濕粘土=14.9x一些—=15.28（份）100-2.50100=3.85（份）100-4.00濕鐵粉=3.7x將質量比換算成百分比:8222濕石灰石=x100%=81.12%82.22+15.28+3.85濕粘土=15.28x100%=15.08%82.22+15.28+3.85濕鐵粉=3.8582.22+15.28+3.85x100%=3.80%全黑生料配料計算，一般先計算出白生料的配比，再通過下面的計算求出全黑生料的配比。1、計算白生料理論料耗SS=1-、白1-4.25%1-35.15%=1.476（kg白生料，'kg熟料）=147.6（kg白生料100kg熟料）2、熟料煤耗ppWQnet,arQ鋁Qnet,ad四竺=0.1761（kg煤;暝熟料）23760=17.61（kg煤...??'100kg熟料）3、全黑生料中含煤量全黑生料中含煤量=煤耗白生料理論料耗+煤耗17.61147和宜=0.106譙煤'全黑生料中含煤量=煤耗白生料理論料耗+煤耗17.61147和宜=0.106譙煤'kg全黑生料=10.66kg煤,100kg全黑生料將含煤量換算為干基含煤量為:全黑生料中含干基煤量=煤量x100-Mad100=10.66x的：*19=10.53（kg煤/100kg全黑生料干基全黑生料中石灰石、粘土、鐵粉的總量為：100-10.53=89.47（kg/kg全黑生料）其中，干石灰石量為：81.4%X89.47=72.83（kg/100kg全黑生料）干粘土量為：14.9%X89.47=13.33（kg/100kg全黑生料）干鐵粉量為：3.7%X89.47=3.31（kg/100kg全黑生料）根據原燃料入磨時的水分，可求得濕物料的配比:濕石灰石=72.83x一100一=73.57（份）100-1.00濕粘土=72.83x一100一=13.67（份）100-2.50濕鐵粉=72.83x一100一=3.45（份）100-4.00濕煤=72.83x一100一=11.03（份）100-4.50將質量比換算成百分比:石灰石粘土鐵粉煤72.33%13.44%3.39%10.84%4、計算全黑生料成分:全黑生料中的煤量是10.66kg/100kg全黑生料，白生料量是89.34kg/100kg全黑生料。煤帶入全黑生料的燒失量為（%）：（l-AJ%*10.66=（1-24.12%）X10.66=8.09計算出全黑生料成分如表4.18。表4.18全黑生料成分（%）名稱燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他總和白生料成分X89.34%31.5511.462.712.5239.131.150.8289.34煤10.66%（煤灰2.57%）（1）8.091.440.790.140.110.030.0610.66全黑生料成分39.6412.903.502.6639.241.180.88100.0注：（1）10.66%煤帶入的煤灰為：10.66XAad%=10.66X24.12%=2.57%。煤帶入全黑生料中的其他各成分為：2.57%X灰分成分。如：SiO2=2.57%X55.96=1.44%。D、半黑生料配料計算實以例題一數據為例，說明半黑生料配料計算方法。半黑生料配料計算，一般先計算出白生料的配比，再通過下面的計算求出半黑生料的配比。1、計算半黑生料入磨煤量確定生料磨中加煤比例為40%，則入磨煤量為：17.61X40%=7.04（kg/100kg熟料）2、半黑生料中含煤量半黑生料中含煤量=煤耗白生料理論料耗+煤耗半黑生料中含煤量=煤耗白生料理論料耗+煤耗7.04147.6+7.04=0.0455（kg煤.*&半黑生料）=4.55（kg煤.;100kg半黑生料）將含煤量換算為干基含煤量為:半黑生料中含干基煤量=煤量X100-Mad100100_119=4.55x一仍若=4.50（kg煤:?100kg半黑生料）干基半黑生料中石灰石、粘土、鐵粉的總量為：100-4.50=95.50（kg/kg半黑生料）其中，干石灰石量為：81.4%X95.50=77.74（kg/100kg半黑生料）干粘土量為：14.9%X95.50=14.23（kg/100kg半黑生料）干鐵粉量為：3.7%X95.50=3.53（kg/100kg半黑生料）根據原燃料入磨時的水分，可求得濕物料的配比:濕石灰石=77.74x一100一=78.53（份）100-1.00濕粘土=14.23x一100一=14.59（份）100-2.50濕鐵粉=3.53x——=3.68（份）100-4.00濕煤=4.50x一100一=4.71（份）100-4.50將質量比換算成百分比：石灰石粘土鐵粉煤77.36%14.37%3.63%4.64%3、計算半黑生料成分：半黑生料中的煤量是4.55kg/100kg半黑生料。煤帶入半黑生料的燒失量為：（1-Aa%）X4.55=（1-24.12%）X4.55=3.45%計算出半黑生料成分如表4.19。表4.19半黑生料的成分（%）名稱燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它總和白生料成分X95.45%33.7112.252.892.6941.811.230.8895.46煤4.55%（煤灰1.10%M1）3.450.610.340.060.050.010.034.55半黑生料成分37.1612.863.232.7541.861.240.91100.0注：（1）7.04%煤帶入的煤灰為：4.55XAad%=4.55X24.12%=1.10%。則煤帶入半黑生料中的其他各成分為：1.10%X灰分成分。如：SiO2=1.10%X55.96=0.61%。4、計算入窯煤（外加煤）的比例已知煤耗為17.61kg/100kg熟料，入磨煤為7.04kg/100kg熟料，則外加煤量為:17.61-7.07=10.57（kg/100kg熟料）已知煤的水分：M/1.19%,M.50%將外加煤量換算成收到基煤量：10.57X100_Mad100—Mar=10.57X100—1.19=10.94（kg,'100kg熟料）100—4.50每生產100kg熟料所需干的半黑生料量:147.6+4.50=152.15kg。設出磨水分為1.30%,則每生產100kg熟料需生料量為:152.15x的"0；30=154.15（kg；100kg熟料）半黑生料與外加煤的百分比為：半里生料：—15415—x100=93.37%半黑生料：154.15+10.94-10.91夕卜加煤.x100=6.63%外加煤：154.15+10.944.4.3.2遞減試湊法遞減試湊法是從熟料化學成分中依次遞減配合比的原料成分，試湊至符合要求為止。計算時以100kg熟料為計算基準，直接利用原料各氧化物百分含量的原始分析結果，逐步接近要求配比來進行計算的。A計算步驟a列出各原料、燃料的化學成分及煤的工業(yè)分析結果；b確定熟料礦物組成或率值；c計算煤灰摻入量；d根據熟料率值計算要求的熟料化學成分；e遞減試湊求各原料配比；f驗算熟料率值并與確定值進行比較；g計算原料配比。B配料計算實例用本方法進行配料計算時，如分析結果總和超過100%，則應按比率縮減使總和等于100%，即各成分除以總和：若分析結果總和小于100%，這是由于某些成分沒有被分析出來，應把小于100%的差數注明為“其他”項。例題二：某廠原燃料的有關分析數據如表4.20、4.21。率值要求為KH=0.89±0.01，n=2.1±0.1，p=1.3±0.1；熟料的熱耗為3350kJ/kg熟料。煤灰分沉落率為100%，計算白生料的配比。表4.20原料與煤灰的化學成分原料名稱燒矢量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他總和石灰石42.662.420.310.1953.130.570.72100粘土5.2770.2514.275.481.410.921.95100鐵粉—34.4211.5348.273.530.092.26100煤灰—53.5235.344.464.791.190.70100表4.21煤的工業(yè)分析成分MarAarVarFCarQnec,ar4.49%28.56%20.12%46.83%20930kJ/kg煤1、計算煤灰摻入量Q-A-B"=氣一1003305x28.56x100-100x20930=4.57%2、根據已知率值，計算要求熟料的化學成分設總和E=97.5%,(Z=CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3)則:￡Fe2°3=(2.8KH+1)(p+1)n+2.65p+1.35X頂。％97.5?=x100%(2.8x0.89+1)(1.3+1)x2.1+2.65x1.3+1.35=4.50%Al2O3=p?Fe2O3X100%=1.3X4.50X100%=5.85%SiO2=n(Al2O3+Fe2O3)X100%=2.1X(4.50+5.85)X100%=21.74%CaO=Z—(SiO2+Al2O3+Fe2O3)X100%=97.5-(21.74+5.85+4.50)X100%=65.41%3、進行遞減試湊以100kg熟料與基準進行遞減試湊。列表遞減試湊如下，用要求熟料成分減去煤灰?guī)氲母鞣N成分后，便是由石灰石、粘土、鐵粉等原料提供的成分；再減去石灰石、粘土、鐵粉等原料帶入的各種成分后，余數應趨近于零。遞減試湊法配料計算表見4.22。表4.22遞減試湊法配料計算表計算步驟SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO+其他說明要求熟料成分21.745.854.5065.412.50煤惠帶入的Si°2量=—4.57kg煤灰2.451.620.200.230.094.57x53.52%=2.45kg

差—122kg石灰石19.292.954.230.384.300.2365.1864.822.411.57干石灰石（1）=65.18=122.7kg53.13%（取122kg）差—23kg粘土16.3416.163.853.394.071.260.360.320.840.66—虹116.34”—干枯土==23.3kg70.25%（取23kg）差—5.8kg鐵粉0.182.000.460.672.812.800.040.200.180.13干鐵粉=2-81=5.8kg48.27%差+2.6kg粘土—1.821.83—0.210.380.010.14—0.160.040.050.07干枯土配多了182干枯土==2.6kg70.25%和—0.3kg鐵粉0.010.100.170.030.150.14—0.120.010.120.01干鐵粉==0.3kg48.27%差+0.2kg石灰石—0.0900.1400.010—0.130.110.110石灰石配多了干石灰石=0.13=0.2kg53.13%余—0.090.140.01—0.020.11偏差不大，不再遞減石灰石原始成分中的CaO量65.41-0.2353.13、、"、石灰石遞減量=熟料中Cao量w石灰石原始成分中的CaO量65.41-0.2353.1365孕x100%=122.7kg53.13其它原料的遞減量以此類推。由計算結果可看出，熟料中尚缺少0.14%的A12O3，即A12O3略為偏低。但再加粘土，則SiO2過高，所以不再遞減試湊；（MgO+其他）項余數也不大，說明總和假定合適。如果計算結果（MgO+其他）項余數大，則說明總和假設不合適，需重新假設總和，重新計算。由計算結果可知，煅燒100kg熟料所需各種原料的用量為干石灰石—122—0.2—121.8kg干粘土=23—2.6=20.4kg干鐵粉=5.8+0.3=6.1k