第四章硅酸鹽水泥的原料及配料計(jì)算

水泥的質(zhì)量主要取決于熟料的質(zhì)量。煅燒優(yōu)質(zhì)熟料必須制備適當(dāng)成分的水泥生料。而生料的化學(xué)成分是由原料提供的。只有當(dāng)原料提供的成分符合要求，加上良好的煅燒與粉磨，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥。因此，水泥原料的開采和合理使用，是水泥生產(chǎn)首先需要解決的問題。

自然界中很難找到一種單一原料，能完全滿足水泥生產(chǎn)的要求。因此需要采取幾種不同的原料，根據(jù)所生產(chǎn)水泥的種類和性能，進(jìn)行合理搭配，即通過配料，組成配合原料，再把它粉磨成一定細(xì)度，才能制得適當(dāng)成分的生料。因此，生料配料是為了確定各原料各組分的數(shù)量比例，以保證得到成分和質(zhì)量合乎要求的水泥熟料。第一節(jié)原料

生產(chǎn)硅酸鹽水泥用的原料，主要是石灰質(zhì)原料（主要提供氧化鈣）和粘土質(zhì)原料（主要提供氧化硅、氧化鋁和少量氧化鐵）。當(dāng)以上原料中的氧化鐵、氧化鋁和二氧化硅不足時(shí)，需要補(bǔ)充相應(yīng)的鐵質(zhì)、硅質(zhì)和鋁質(zhì)校正原料來校正化學(xué)成分。即水泥的原料包括和校正原料。石灰質(zhì)原料，粘土質(zhì)原料我國粘土質(zhì)原料及燃料灰分一般氧化鋁較高，含氧化鐵不足。因此，當(dāng)用這兩種原料配合后，其成分滿足不了水泥熟料成分要求時(shí)，需用鐵質(zhì)校正原料。一、石灰質(zhì)原料

凡是以碳酸鈣為主要成分的原料都屬于石灰質(zhì)原料。熟料中的氧化鈣是通過碳酸鈣分解提供的。常用的天然石灰質(zhì)原料有石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。我國水泥生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的是石灰?guī)r。

（1）用量

1噸熟料約需要噸的干石灰質(zhì)原料，在生料中占80%。（2）種類及特性石灰?guī)r：石灰?guī)r是一種沉積巖。主要礦物是方解石、粘土和石英或燧石等雜質(zhì)。純凈的石灰石是白色的，由于含不同的雜質(zhì)而呈灰白、青灰、淡黃、紅褐等顏色。常見的為青灰

色，密度。純的方解石含有56%CaO和44%CO2

，硬度8-10，一般呈塊狀，有白色條痕。生產(chǎn)硅酸鹽水泥用的石灰?guī)r中CaO≥48%。對于氧化鈣低于48%的石灰?guī)r可與氧化鈣含量大于48%的石灰?guī)r搭配使用，搭配后的石灰?guī)r其CaO含量必須在48%以上。

泥灰?guī)r：是碳酸鈣和粘土物質(zhì)同時(shí)沉積形成的均勻混合的沉積巖，屬石灰?guī)r向粘土過渡的中間類型巖石。泥灰?guī)r因含粘土量不同，其化學(xué)成分也隨之變化，其主要礦物為方解石，常見的為粗粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。泥灰?guī)r是一種極好的水泥原料，因它含有的石灰?guī)r和粘土混合均勻，易于煅燒。

白堊：

是海生生物外殼與貝殼堆積而成的、富含生物遺骸，主要由隱晶或無定型細(xì)粒疏松的碳酸鈣所組成的石灰?guī)r，主要成分為碳酸鈣，含量在80-90%，有些超過90%。白堊易于粉磨和煅燒，是立窯水泥廠的優(yōu)質(zhì)石灰質(zhì)原料，但對回轉(zhuǎn)窯用白堊制備料漿時(shí)，其需水量較高，影響產(chǎn)量和燃料消耗。

貝殼、珊瑚類：主要有貝殼、蠣殼和珊瑚石，含碳酸鈣90%左右，表面附有泥沙和鹽類等有害物質(zhì)，所以需要清洗干凈。分布于沿海地區(qū)，目前沿海的小水泥廠有采用這種原料。（3）石灰質(zhì)原料的質(zhì)量要求：二、粘土質(zhì)原料

粘土質(zhì)原料是指含水鋁硅酸鹽物原料的總稱。其主要化學(xué)成分為二氧化硅、其次是三氧化二鋁、三氧化鐵和氧化鈣，在水泥生產(chǎn)中主要提供熟料所需要的酸性氧化物（SiO2、Al2O3和Fe2O3）。

（1）用量

1噸熟料約需噸干粘土，占生料15-17%。（2）種類及特性

我國天然粘土質(zhì)原料的種類較多，有黃土、粘土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等，其中應(yīng)用最廣泛的是黃土和粘土。

粘土：是由花崗巖、玄武巖等經(jīng)風(fēng)化分解后，再經(jīng)搬運(yùn)或殘積形成。黃土主要分布在華北和西北地區(qū)。粘土類包括華北、西北地區(qū)的紅土、東北地區(qū)的粘土、南方地區(qū)的紅壤、黃壤等。衡量粘土質(zhì)量主要看粘土的化學(xué)成分（硅率、鋁率）、含砂量、堿含量及粘土的可塑性、熱穩(wěn)定性、正常流動(dòng)的需水量等工藝性能，如要求硅率2.5-3.5%（最好）；鋁率1.5-3%等。黃土：沒有層理的粘土與微粒礦物的天然混合物。黃土的化學(xué)成分以SiO2、Al2O3為主，其次還有Fe2O3、MgO、CaO以及R2O。硅率3.5-4%、鋁率2.3-2.8%、塑性較低，一般8-12。

頁巖：

是粘土經(jīng)過長期膠結(jié)而成的粘土巖?；瘜W(xué)成分以SiO2、Al2O3為主，還有少量Fe2O3、R2O等。硅率較低，一般在2.1-2.8%，通常配料時(shí)需要摻加硅質(zhì)校正原料。

粉砂巖：是由直徑為的粉砂經(jīng)長期膠結(jié)變硬后的碎屑沉積巖。主要礦物是石英、長石粘土等。粉砂巖的硅率一般大于3.0，鋁率在之間，含堿量在2-4%。

千枚巖：

由頁巖、粉砂巖或中酸性凝灰?guī)r經(jīng)低級區(qū)域變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖稱千枚巖。主要礦物成分為絹云母、綠泥石和石英，分布廣泛，南北地區(qū)都存在，江西水泥廠使用的粘土質(zhì)原料就是千枚巖。（3）粘土質(zhì)原料的質(zhì)量要求：

三、校正原料

當(dāng)石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料配合所得生料成分不能符合配料方案要求時(shí)，必須根據(jù)所缺少的組分，摻加相應(yīng)的校正原料，以補(bǔ)充某些成分的不足，常用校正原料有低品位鐵礦石、鐵廠尾礦、硫鐵礦渣；硅藻土、硅藻石、砂巖、粉砂巖；鋁礬土、鋁渣等。校正原料的質(zhì)量要求如下：校正原料硅率SiO2(%)R2O(%)硅質(zhì)＞4.070-90＜4.0鋁質(zhì)Al2O3，＞30%鐵質(zhì)Fe2O3＞40%

校正原料的質(zhì)量要求：作業(yè)5、（2)水泥生產(chǎn)原料種類、用量、質(zhì)量要求第二節(jié)水泥生料的易燒性

易燒性是反映生料在固、液、氣相環(huán)境下，在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，通過復(fù)雜的物理化學(xué)變化，形成熟料的難以程度。生料的化學(xué)、物理和礦物性質(zhì)對易燒性有很大影響。

一、表示方法（1）在已知溫度（T）下測定經(jīng)規(guī)定時(shí)間（t）后的f-CaO

量的多少。（2）在已知溫度（T）下測定達(dá)到f-CaO≦2%的時(shí)間（t）長短。

二、影響生料易燒性的因素（1）生料的潛在礦物組成：石灰飽和系數(shù)高，硅率高生料難燒，相反易燒，但可能易結(jié)圈；硅率、鋁率高，液相粘度大，也難燒，要求較高的燒成溫度。（2）原料的性質(zhì)和顆粒組成：石英、方解石多、顆粒粗、易燒性差。（3）生料中次要氧化物、微量元素和礦化劑；（4）生料的均勻性和粉磨細(xì)度；（5）生料的熱處理、液相、燃煤的性質(zhì)及窯內(nèi)氣氛；第三節(jié)熟料組成的選擇

熟料的礦物組成即為配料方案或熟料的率值。熟料組成的選擇實(shí)際上是選擇合理的生料配方，也就是對熟料三個(gè)率值的確定。一、水泥品種

快硬性水泥可提高C3S、C3A；低熱水泥降低C3S、C3A；抗硫酸鹽水泥降低C3A，提高C4FA。二、原料的品質(zhì)

從簡化原料種類、簡化工藝、便于生產(chǎn)控制角度考慮，應(yīng)根據(jù)原料性質(zhì)，選擇合適的熟料組成。三、燃料品質(zhì)固、液、氣三種不同類型的燃料對熟料組成有不同影響，應(yīng)加以考慮。四、生料成分的均勻性生料的均勻性對熟料的煅燒和質(zhì)量有重要影響。均勻性差，KH就不能太高，不然使f-CaO增加。為保證生料的均勻性，一方面應(yīng)盡量采用品種簡單、質(zhì)量均勻的原料；另一方面要加強(qiáng)原料的預(yù)均化和生料的均化，并以碳酸鈣的滴定值波動(dòng)幅度來表示其均勻性。五、窯型與規(guī)格生料在不同類型的窯內(nèi)受熱情況和煅燒的過程不完全相同，因此熟料的組成也應(yīng)有所區(qū)別。回轉(zhuǎn)窯可選擇高石灰飽和系數(shù)的熟料組成；立波爾窯、立窯應(yīng)選擇低石灰飽和系數(shù)的熟料組成。窯的規(guī)格不同，長徑比不一樣，預(yù)燒和煅燒情況也不同。六、生料的易燒性生料的易燒性好，可選擇高KH、SM、IM（或低IM）的熟料組成。第四節(jié)配料計(jì)算

熟料組成確定后，便可根據(jù)原料的成分進(jìn)行配料計(jì)算。配料計(jì)算的依據(jù)是物料平衡。生料在經(jīng)歷不同階段時(shí)有水分、氣體及揮發(fā)物的逸出，所以計(jì)算時(shí)必須采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。一、計(jì)算基準(zhǔn)干燥基準(zhǔn)：

生料蒸發(fā)物理水分后處于干燥狀態(tài)，以干燥狀態(tài)質(zhì)量所表示的計(jì)算單位，稱干燥基準(zhǔn)。

干燥基準(zhǔn)用于計(jì)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)量應(yīng)等于生料的質(zhì)量，即：

干石灰石+干粘土+干校正原料=干生料灼燒基準(zhǔn)：

物料去掉燒失量（結(jié)晶水、二氧化碳與揮發(fā)物質(zhì)）后，生料處于灼燒狀態(tài)，以灼燒狀態(tài)質(zhì)量所表示的計(jì)算單位，稱為灼燒基準(zhǔn)。

灼燒基準(zhǔn)用于計(jì)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燃料時(shí)，則灼燒原料、灼燒生料與熟料三者質(zhì)量應(yīng)相等，即：

灼燒石灰石+灼燒粘土+灼燒校正原料=灼燒生料=熟料如果不考慮生產(chǎn)損失，在采用有灰分摻入(GA)的燃料時(shí)，則灼燒生料與摻入的灰分之和應(yīng)等于熟料的質(zhì)量，即：灼燒生料+灰分=熟料

GA=PAS/100=qAS/Q100

P:煤耗S：灰分振落率A：灰分含量

Q：燃料熱值q：單位熟料熱耗二、計(jì)算方法

配料計(jì)算的方法很多，有代數(shù)法、圖表法、嘗試誤差法、礦物組成法等。

遞減試湊:配料計(jì)算步驟：1、列出原料、煤粉的化學(xué)成分和煤的工業(yè)分析資料2、計(jì)算煤灰摻入量3、選擇熟料率值4、根據(jù)熟料率值計(jì)算要求的熟料化學(xué)成分5、遞減試湊求各原料配合比6、計(jì)算熟料化學(xué)成分并校正率值6、將干燥原料配合比換算成濕原料配合比

嘗試誤差法：1、列出原料、煤粉的化學(xué)成分和煤的工業(yè)分析資料2、選擇熟料組成或率值3、計(jì)算煤灰摻入量4、假設(shè)原料配合比，計(jì)算生料、熟料化學(xué)成分5、校正率值，不符合則重復(fù)計(jì)算6、將干燥原料配合比換算成濕原料配合比

作業(yè)6、生料易燒性的概念、表示方法；熟料礦物組成確定的因素；配料計(jì)算的基準(zhǔn)。

本章要點(diǎn)

1、水泥生產(chǎn)的原料種類及作用

2、原料的技術(shù)要求

3、生料易燒性的影響因素

4、熟料礦物組成選擇依據(jù)

5、配料計(jì)算的基準(zhǔn)及方法內(nèi)容總結(jié)第四章硅酸鹽水泥的原料及配料計(jì)算。水泥的質(zhì)量主要取決于熟料的質(zhì)量。而生料的化學(xué)成分是由原料提供的。熟料中的氧化鈣是通過碳酸鈣分解提供的。沒有層理的粘土與微粒礦物的天然混合物。是由直徑為的粉砂經(jīng)長期膠結(jié)變硬后的碎屑沉積巖。（5）生料的熱處理、液相、燃煤的性質(zhì)及窯內(nèi)氣氛。生料的均勻性對熟料的