硫铝酸盐水泥配料计算方法

硫铝酸盐水泥配料计算方法山东建材学院宋廷寿山东建材学院高天广张店钢铁总厂姚启勇[摘要]介绍了一种简单、准确的硫铝酸盐水泥配料计算方法。根据原料化学成分和所选取的碱度系数、铝硫比的值,只需解一个三元一次方程组,一次就可确定生料配比,不需重复计算。且按该配比组成的生料,其率值与所选取的完全一致。[关键词]硫铝酸盐水泥配料计算率值1方法原理硫铝酸盐水泥生料经高温煅烧产生化合反应,形成以C4A3Sθ为主的硫铝酸盐熟料矿物。1份Al2o3与1份SO3分别需要0155份和017份CaO化合生成硫铝酸钙(3CaO・3Al2O3・CaSO4);1份SiO2需要1187份CaO化合生成硅酸二钙(Β-2Cao・SiO2);1份Fe2O3和1份TiO2分别需要017份CaO化合生成铁酸二钙(2CaO・Fe2O3)和钛酸钙(CaO・TiO2)。硫铝酸盐水泥生料的率值有三个数;碱度系数Cm,铝硫比P和铝硅比N。其计算公式分别为[1]:Cm=CaO1187SiO2+0155Al2O3+017(Fe2O3+TiO2+SO3,p=Al2O3SO3,N=Al2O3SiO2根据生料的化学成分是由原料提供的这一基本原理,再根据所选用生料的Cm和P值,列三元一次方程组,即可解出生料的配合比,从而求出原料的配合比。2计算公式的推导以三组份配料为例,设石灰石的配比为x,矾土的配比为y,石膏的配比为z,生料中煤灰的掺加量为q,则有x+y+z=1①211生料中煤灰掺加量q的确定(1)生料烧失量L生的计算:L生=L石x+L矾y+L膏Z②(2)熟料中煤灰掺加量的计算[2]:根据熟料单位热耗Q0(KJkg),煤的低位发热量QYDW(KJkg),煤的灰分AY(%)和煤灰沉落率S(%),即可计算出熟料中煤灰的掺加量q0,不同窑型的煤灰沉落率见表1。q=Q0・AY・SQYDW×100③表1不同窑型的煤灰沉落率(%)窑型无电收尘器有电收尘器湿法长窑(LD=30～50)有链条100100湿法短窑(LD30)有链条80100湿法短窑带料浆蒸发机70100干法短窑、旋风预热器窑90100窑外分解窑90100立波尔窑80100立窑100100(3)生料中煤灰掺加量的计算:q=q0(1-L生)=q0-q0L石x-q0L矾y-q0L膏z=1-q0④将④式代入①式并整理得:(1-q0L石)x+(1-q0L矾)y+(1-q0L膏)z=1-q0⑤式中:L—烧失量,下标分别表示相应原料的烧失量。212各种原料提供的CaO量计算假定单一原料中的CaO首先满足本身其它化学成分的需要,然后才提供给其它原料。(1)石灰质原料提供的CaO量:C′石=C石-Cm[1187S石+0155A石+017(F石+T石+Sθ石)](2)矾土原料提供的CaO量:C′矾=C矾-Cm[1187S矾+0155A矾+017(F矾+T矾+Sθ矾)](3)石膏原料提供的CaO量:C′膏=C膏-Cm[1187S膏+0155A膏+017(F膏+T膏+Sθ膏)](4)煤灰提供的CaO量:C′灰=C灰-Cm[1187S灰+0155A灰+017(F灰T灰+Sθ灰)]式中:Cm—为选定的碱度系数值。C、S、A、F、T、Sθ—分别表示原料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、SO3的含量。下标石、矾、膏、灰分别表示石灰石、矾土、石膏、煤灰中相应的化学成分。如果计算出C′为负值,则说明该种原料需要CaO量,而不是提供CaO量。313方程组的建立(1)根据CaO平衡,即各种原料提供的CaO量代数和应为零,得:C′石=C′石+C′矾y+C′膏Z+C′灰q=0将④式代入上式,整理得:(C′石-q0L石C′灰)x+(C′矾-q0L矾C′灰)y+((C′膏-q0L膏C′灰)z=-C′灰q0⑥令:C′1=c′石-q0L石C′灰C′2=C′矾-q0L矾C′灰C′3=C′膏-q0L膏C′灰代入⑥式得:C′1x+C′2y+C′3z=-C′灰q0⑦(2)各种原料提供的Al2O3之和与SO3之和的比应等于选定的生料铝硫比P的值:A石x+A矾Y+A膏Z+A灰q=p(Sθ石x+Sθ矾y)+Sθ膏Z+Sθ灰q)将④式代入上式并整理得:[(A石-q0L石A灰)-P(Sθ石-q0L石Sθ灰)]x+[(A矾-q0L矾A灰)-p(Sθ矾-q0L矾S灰)y]y+[(A膏-q0L膏A灰)-p(Sθ膏-q0L膏Sθ灰)]z=(pSθ灰-A灰)q0⑧令:A1=A石-q0L石A灰A2=A矾-q0L矾A灰A3=A膏-q0L膏A灰Sθ1=Sθ石-q0L石Sθ灰Sθ2=Sθ矾-q0L矾Sθ灰Sθ3=Sθ膏-q0L膏Sθ灰代入⑧式得:(A1-pSθ1)x+(A2-pSθ2)Y+(A3-pSθ3)z=(pSθ灰-A灰)q0⑨(3)联立⑤⑦⑨式,并整理得:(1-q0L石)x+(1-q0L矾)y+(1-q0L膏)z=1-q0C′1x+C′2y+c′3z=-C′灰q0(A1-PSθ1)x+(A2-pSθ2)y+(A3-pSθ3)z=(pSθ灰-A灰)q0解方程组即可得出生料的配合比。如果解出的x、y、z其中有负值或方程组无解,则说明所用原料不能满足选定率值的要求,此时需加校正原料。4原料配合比的计算(1)干原料配合比的计算:根据生料的配合比x、y、z、q即可计算出干原料的配合比:石灰石(%):x干=x1-q×100矾土(%):y干=y1-q×100石膏(%):z干=100-(x干+y干)(2)湿原料配合比的计算:假定:石灰石的水分是W石,矾土的水分是W矾,石膏的水分是W膏。X湿=x干100-W石×100Y湿=Y干100-W矾×100Z湿=Z干100-W膏×100湿原料的配合比是:石灰石(%):x=x湿X湿+Y湿+Z湿×100矾土(%)Y=Y湿X湿+Y湿+Z湿×100石膏(%)Z=Z湿X湿+Y湿+Z湿×1005应用举例已知原、燃料化学成分和煤的工业分析数据见表2和表3。表2原料的化学成分原料成分CaO(%)SO3(%)Al2O3(%)SiO2(%)MgO(%)Fe2O3(%)TiO2(%)P2O5(%)Loss(%)其它∑磷石膏3219243150015451780012804138121450115100粘土110301616968185112461150051670137100石灰石511120113111882173012000421270140100矾土1124067111101450109415721030141220129100煤灰41201176341225214511325165000211610052山东建材1999年第2期根据熟料单位热耗(2930kJkg熟料)配煤:q0=Q0・Ay・SQydw×100=2930×20184×100%24789195×100=010246(kgkg)熟料)选取生料的碱度系数Cm=0196,铝硫比p=1180。经计算得生料的配合比为:x=014327,y=012869,z=012621,q=010183。配合后生、熟料的化学成分见表4。表3煤的工业分析水分(%)灰分(%)挥发分(%)固定碳(%)低热值(kjkg)41032018481086710524789195表4配合后的生、熟料化学成分原料配比CaOSO3Al2O3SiO2MgOFe2O3TiO2