第四章硅酸盐水泥的原料及配料计算

第四章

硅酸盐水泥的原料 及配料计算

配料：根据水泥品种、原料的物理、化学性能 与具体的生产条件，确定原料的配合比， 称为生料的配合，简称配料。 配料包括：原料的选择、熟料组成设计与生料 的配料计算 本章主要内容： 1.硅酸盐水泥的原料硅酸盐水泥的原料 2.配料计算

第4次课：理论课 主要教学内容：第四章

硅酸盐水泥的原料及配料计算

重点：1.各类型原料定义、分类、提供的主要成分、及对 主要成分含量的要求 。 2. 配料的概念、原则；配料的依据、基准、方法和步骤； 配料方案的选择，并重点介绍尝试误差法配料的过程 教学目的要求 1.掌握水泥用各原料的定义、分类、提供的主要成分， 了解其使用要求。 2.掌握配料计算的依据、基准及方法和步骤 教学方法与手段： 讲授 板书与多媒体相结合

作业题 1.什么是配料？它包括那几部分内容？ 2.简述配料计算的方法与步骤。

§4.1硅酸盐水泥的原料 生产硅酸盐水泥的主要原料：石灰质原料 和粘土质原料。 通常，生产1t硅酸盐水泥熟料约消耗1.6t左 右的干原料，其中干石灰质原料约占80% 左右，干粘土质原料约10%~15%。

生产硅酸盐水泥所用原料原料名称石灰质原料 粘土质原料

主要提供的成分CaO

配比 (%)~80 10~15

SiO2、Al2O3 少量Fe2O3 Fe2O3SiO2

铁质校正原料校正 原料 硅质校正原料

铝质校正原料 矿化剂、 晶种、 助磨剂

Al2O3如：CaF2 熟料

外加剂

制造水泥的原料应满足以下工艺要求:

·化学成分必须满足配料的要求； ·有害杂质的含量应尽量少； ·应具有良好的工艺性能。

一.石灰质原料1.定义 凡是以碳酸钙为主要成分的原料都属于石灰质原 料。 水泥生产中常用的是含有碳酸钙的天然矿石。

石灰石

2.分类天然石灰质原料 分类

人工石灰质原料△天然石灰质原料 ·石灰石：由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩 主要成份: CaCO3 主要矿物：方解石(CaCO3) ,常含有白云石 (CaCO3·MgCO3)、硅质(石英或燧石属结晶SiO2)、 含铁矿物和粘土质杂质。 制水泥用石灰石：CaO ≥45~48﹪

·泥灰岩 由碳酸钙和粘土物质同时沉积形成，属石灰岩 向粘土过渡的岩石。

高钙泥灰岩：CaO﹥45% KH﹥0.95,应与粘土配合 低钙泥灰岩：CaO﹤43.5%,KH﹤0.8,应与石灰石配 合 天然水泥岩：CaO =43.5%~45% ,各率值与熟料相近·白垩：由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成的石灰岩 主要成分：碳酸钙，含量80%-90%,甚至高于90%。 性能：易于粉磨和煅烧，是立窑水泥厂的优质石灰质 原料。 ·贝壳：含碳酸钙90%左右

△人工石灰质原料·电石渣：是化工厂乙炔发生

车间消解石灰排出的含 水约85%~90%的消石灰浆。其主要成分Ca(OH)2, 可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。 · 碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造 纸厂的白泥：其主要成分都是CaCO3,均可做石灰 质原料。

3.石灰质原料的选择◇质量要求 石灰质原料使用最广泛的是石灰石，其主要成分 是CaCO3,纯石灰石的CaO最高含量为56%,其品位由 CaO含量确定。有害成分为MgO、R2O、(Na2O、K2O)和

游离SiO2。石灰质原料的质量要求 成分 CaO MgO f-SiO2(燧 石或石英) ≤4 SO3 ≤ 1 Na2O+ K2 O ≤0.6

含量 (%)

≥48

≤3

◇石灰质原料的选择·搭配使用； ·限制MgO含量；(白云石是MgO的主要来源，含有白 云石的石灰石在新敲开的断面上可以看到粉粒状的 闪光) ; ·限制燧石含量(燧石含量高的石灰岩，表面常有褐 色的凸出或呈结核状的夹杂物) ; ·新型干法水泥生产，还应限制K2O、Na2O、SO3、Cl等微量组分。

◇白云石、石灰石的判定方法：用10%盐酸滴在白云石上有少量的气泡产生，滴在石灰 石上则剧烈地产生气泡。

二.粘土质原料1.定义 主要提供水泥熟料中SiO2 、 Al2O3 和少量 Fe2O3 等成分原料的总称。

2.分类天然粘土质原料 其它粘土质原料

△天然粘土质原料·黄土 (华北与西北地区) 黄土是没有层理的粘土与微粒矿物的天然混合 物。成因以风积为主，也有成因于冲积、坡积、洪 积和淤积的。颜色以黄褐色为主。 粘土矿物：伊利石为主，还有蒙脱石与拜来石等， 以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。 化学成分： SiO2 、 Al2O3为主 ，SM=3.5~4.0 IM=2.3 ~ 2.8 塑性指数：8 ~12

·粘土 是多种微细的呈疏松或胶状密实的含水 铝硅酸盐矿物的混合体，它是由富含长石等 铝硅酸盐矿物的岩石经漫长地质年代风化而 成。 华北、西北地区的红土 东北地区的黑土与棕壤 南方地区的红壤与黄壤等

包括

主要特征：粘粒占40﹪~70﹪

根据粘土中主导矿物不同，粘土可分为以下

高岭石类: 如：红壤、黄壤

类 型： 蒙脱石类:水云母类: 如黄土

共同化学式：mSiO2· 2O3· 2O Al nH 主导矿物：粘土类同时含有几种粘土矿物时，其含量最多的矿物。

粘土种类名 称红土

主导矿物伊利石与高岭石，还有长 石、石英、方解石、白云 母等 水云母与蒙脱石，还有石 英及长石、方解石、云母 等

SM

IM

塑性指 数18~27

SO2低 Al2O3 1.4-2.6 Fe2O3 高 2-5

黑土与 棕壤

SiO2高 2.6-2.9 17~20 2.7-3.1 17~45 20~25

红壤与 黄壤

主要高岭石，其次伊利石、 叙永石、三水铝矿，还有 2.5-3.3 石英、长石、赤铁矿

2-3

·页岩是粘土受地壳压力胶结而成的粘土岩，层理 明显，颜色不

定，一般灰色、褐色或黑色。化学 成分与粘土类似，可作为粘土使用，但其硅率较 低，通常配料时需掺加硅质校正原料。 主要矿物：石英、长石、云母、方解石

硅率较低，一般为2.1~2.8

·粉砂岩粉砂岩是由直径为0.01~0.1mm的粉砂经长期 胶结变硬后碎屑沉积岩。 主要矿物：石英、长石、 黏土等，胶结物质有黏 土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡 红、淡棕色、紫红色等，质地一般疏松，但也有 较坚硬的。 粉页岩的硅率较高，一般大于3.0,可作为硅铝 质原料。

△其它粘土质原料·赤泥：制铝工业中用烧结法从矾土中提取氧化铝 时所排出的赤色工业渣。含水40 % ~50 %,含 大量C2S,故热耗低，但易沉淀结硬。 ·煤矸石：采煤时排出的含煤量很少的黑色废石。 ·粉煤灰：发电厂排出的工业渣。(煤矸石和粉煤灰含氧化铝较高，硅率较低，应掺加硅质 校正原料进行调整。)

·粒化高炉矿渣：高炉冶炼生铁时所排出的废渣。

3.衡量粘土质量的指标P35

·粘土的化学组成(硅率、铝率) ·含砂量 ·含碱量 ·粘土的可塑性 ·热稳定性 ·正常流动度的需水量