水泥技术|混合料法配料计算及应用

防水之家讯：引言 生料配料计算的方法很多，常用的有代数法、图表法、尝试误差法及率值公式法等，计算过程较为复杂、繁琐。利用配料计算机进行配料计算方便、快捷，但它适应不了原燃材料品种日渐增多的要求，特别是在掺加复合矿化剂、晶种等后，更显示出它的局限性。笔者在实际工作中不断探索，根据本厂实际创立了混合料法配料计算方法，并成功地应用于生产控制过程，取得了明显的效果。

1　混合料法配料计算的原理

2种原料以一定比例混合可满足一个特定要求A，如石灰石和粘土以一定比例混合可以满足KH值的要求，而2种混合料再以一定比例混合可满足另一特定要求B，且同时也能满足特定要求A，即3种组分配料可满足2项特定要求，以此类推，可逐步应用混合料法来满足所有的配料要求，值得注意的是，n组分配料最多只能满足(n-1)项要求。在进行水泥生料配料计算时，先按重要程度排列出需要满足的配料要求，然后用混合料法去一一满足，即可计算出满意的配料方案。

2　混合料法配料计算过程

现以新乡建材厂的生产实例说明混合料配料的全过程。


2.1　原燃料的有关数据
　

　配料计算所需的原燃料化学成分见表1。

表1 原燃料的化学成分 % 物料名称

Loss

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

F-

SO3

石灰石

38.63

49.00

7.05

2.06

0.87

1.01

　

　

粘土

10.49

6.56

60.30

12.60

5.15

2.03

　

　

铁粉

3.81

7.36

13.73

8.00

59.56

1.61

　

　

萤石

6.07

26.81

43.04

5.64

1.74

0.30

16.40

　

石膏

17.62

30.49

9.72

2.20

0.69

0.60

　

36.58

煤灰

　

8.04

48.07

23.79

13.99

1.77

　

　

煤

71.49

2.29

13.70

6.81

3.99

0.50

　

煤的灰分:A=28.51%；
煤的发热量:Q=22550.22kJ/kg。


2.2　常规生料(1)的混合料法配料计算
　

常规生料中不掺加复合矿化剂、晶种等，原燃料选取石灰石、粘土、铁粉和煤4种，要求满足KH=0.93±0.02，n=2.1±0.1，P=1.5±0.1，熟料热耗q=4100±50kJ/kg。


2.2.1　考虑满足KH=0.93
用石灰石分别与粘土、铁粉和煤配制成混合料A、混合料B、C，使其满足KH=0.93。
计算过程:
设掺入量为x的石灰石与掺入量为(1-x)的粘土混合后制得混合料A可以满足KH=0.93的要求，则有:
解之得，x=86.530%
即86.530%的石灰石与13.470%的粘土混合可得混合料A，满足KH=0.93。


同理可得:69.860%的石灰石与30.140%的铁粉混合可得混合料B，满足KH=0.93；63.076%的石灰石与36.924%的煤混合可得混合料C，满足KH=0.93。
混合料A、B、C的化学成分见表2。

表2 混合料的化学成分 % 混合料

Loss

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

KH

A

34.840

43.284

14.222

3.480

1.446

1.147

0.93

B

28.135

36.449

9.063

3.850

18.559

1.191

0.93

C

50.763

31.753

9.506

3.814

2.022

0.822

0.93


2.2.2　考虑满足n=2.1


用混合料A分别与混合料B、混合料C配制成混合料D、混合料E，使其满足n=2.1。
计算过程:
设掺入量为y的混合料A与掺入量为(1-y)的混合料B混合后制得混合料D，可以满足n=2.1，则有:


解之得，y=90.740%
即90.740%的混合料A与9.260%的混合料B混合制得混合料D，满足n=2.1。
同理可得，41.491%的混合料A与58.509%的混合料C混合制得混合料E，满足n=2.1。
混合料D、E的化学成分见表3。

表3 混合料的化学成分 % 混合料

Loss

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

KH

n

D

34.219

42.651

13.744

3.515

3.031

1.151

0.93

2.1

E

44.156

36.537

11.463

3.676

1.783

0.957

0.93

2.1


2.2.3　考虑满足熟料热耗q=4100kJ/kg
将混合料E看作是高灰分的煤，经计算，混合料E的发热量为QE=4871.72kJ/kg。
设将掺入量为z的混合料E与掺入量为(1-z)的混合料D混合进行配料可满足要求，则有:
4871.72z=4100×〔(1-0.44156)z+(1-z)(1-0.34219)〕
解之得，z=51.088%
即51.088%的混合料E与48.912%的混合料D混合可满足熟料热耗q=4100kJ/kg。


2.2.4　验证


将混合料配合比还原成各种原燃料配合比，配料计算结果见表4。

表4 生料(1)的化学成分 % 物料名称

配比

Loss

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

石灰石

78.765

30.427

38.595

5.553

1.623

0.685

0.796

粘土

8.833

0.927

0.579

5.326

1.113

0.455

0.179

铁粉

1.365

0.052

0.100

0.187

0.109

0.813

0.022

煤

11.037

7.890

0.253

1.512

0.752

0.440

0.055

生料

100.00

39.296

39.527

12.578

3.597

2.393

1.052

熟料


65.114

20.720

5.925

3.942

1.733

KH=0.93，n=2.1，P=1.5，熟料理论热耗q=4100kJ/kg，符合配料要求。
2.3　掺有复合矿化剂的生料(2)混合料法配料计算
要求满足KH=0.93±0.02，n=2.1±0.1，F-/SO3=0.5，熟料热耗q=4100±50kJ/kg。


2.3.1　考虑满足F-/SO3=0.5
设掺入量为x的萤石与掺入量为(1-x)的石膏混合可制得混合料F，满足F-/SO3=0.5，则有:


2.3.2　考虑满足KH=0.93
设掺入量为y的石灰石与掺入量为(1-y)的混合料F混合可制得混合料G，满足KH=0.93，则有:
解之得，y=64.787%
即64.787%的石灰石与35.213%的混合料F混合配制成混合料G，可满足此项要求，混合料G的化学成分见表5。
2.3.3　考虑满足n=2.1
将掺入量为z的混合料B与掺入量为(1-z)的混合料G配制成混合料H，可满足n=2.1，则有:

解之得，z=14.223%
即14.223%的混合料B与85.777%的混合料G混合配制成混合料H，可满足此项要求，混合料H的化学成分见表5。

表5 混合料的化学成分 % 混合料

Loss

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

F－

SO3

F

11.531

28.550

27.287

4.013

1.243

0.442

8.646

17.295

G

29.087

41.799

14.176

2.748

1.002

0.810

3.045

6.090

H

28.952

41.038

13.449

2.905

3.499

0.864

2.612

5.224


2.3.4　考虑满足熟料热耗q=4100kJ/kg
设将掺入量为x的混合料E与掺入量为(1-x)的混合料H混合，可满足此项要求，则有:
4871.72x=4100〔(1-0.44156)x+(1-0.28952)(1-x)〕
解之得，x=53.010%
即将53.010%的混合料E与46.990%的混合料H混合，可满足熟料热耗要求。


2.3.5　验证
将混合料配合比还原成各种原燃料配合比，配料计算结果见表6。

表6 生料(2)的化学成分 % 物料

配比

Loss

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

F－

SO3

石灰石

69.377

26.800

33.995

4.891

1.429

0.604

0.701


粘土

2.963

0.311

0.194

1.787

0.373

0.153

0.060


铁粉

2.014

0.077

0.148

0.277

0.161

1.200

0.032


萤石

7.483

0.454

2.006

3.221

0.422

0.130

0.022

1.227

石膏

6.711

1.182

2.046

0.652

0.148

0.046

0.040

2.445

煤

11.452

8.187

0.262

1.569

0.780

0.457

0.057


生料

100.000

37.011

38.651

12.397

3.313

2.590

0.912

1.227

2.445

熟料


61.362

19.681

5.260

4.112

1.448

1.948

3.898

KH=0.93，n=2.1，P=1.28，F-/SO3=0.5，熟料理论热耗q=4099.84kJ/kg，满足配料要求。


2.4　满足生料中F-=0.50%生料的配料计算
将生料(1)与生料(2)按一定比例混合。为使生料中F-=0.50%，则生料(2)的配比应为:
0.5/10227=40.750%
将生料(1)、(2)的配比还原成各种原燃料配合比，配料计算结果见表7。

表7 生料的化学成分 % 物料

配比

Loss

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

F－

SO3

石灰石

74.940

28.949

36.72

5.283

1.544

0.652

0.757


粘土

6.441

0.676

0.423

3.884

0.812

0.332

0.131


铁粉

1.629

0.062

0.120

0.224

0.130

0.970

0.026


萤石

3.049

0.185

0.817

1.312

0.172

0.053

0.009

0.500

石膏

2.735

0.482

0.834

0.266

0.060

0.019

0.016

1.000

煤

11.206

8.011

0.257

1.535

0.763

0.447

0.056


生料

38.365

39.172

12.504

3.481

2.473

0.995

0.500

1.000

熟料


63.555

20.287

5.648

4.012

1.614

0.811

1.622

KH=0.93，n=2.1，P=1.41，生料中F-=0.50%，F-/SO3=0.5，熟料理论热耗q=4099.91kJ/kg，满足配料要求。

3　讨论

1)混合料法配料计算比较直观、简便，易于掌握，配料计算结果准确。


2)本例包括常规生料配料计算和掺有复合矿化剂的生料配料计算，如只采用复合矿化剂进行配料，计算过程将更为简单，掺晶种配料时也可用该方法。


3)混合料法配料计算不仅使配料计算过程更为优化，且为生料的质量控制方法改进作出了初步尝试，如可以在保证某些关键因素符合配料要求的情况下，随时调整相关控制参数，以保证配料方案的实施，而传统的生料质量控制方法则很难达到这一要求。

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