СОСТАВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ
ВВЕДЕНИЕ
Расчет состава сырьевых смесей является важнейшей частью технологического процесса производства цемента. Цель расчета заключается в определении соотношения между компонентами в смеси, обеспечивающего получение портландцементного клинкера с заданными характеристиками.
Расчет состава сырьевой смеси проводят различными методами. Наиболее распространен способ расчета сырьевой смеси по значениям коэффициента насыщения и модулей, при этом число сырьевых компонентов должно быть на единицу больше числа заданных характеристик. В отдельных случаях расчет состава сырьевой смеси проводят по заданному минералогическому составу клинкера.
Настоящие методические указания предназначены для выполнения расчетно-графической работы студентами специальности 270106 – «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» очной и заочной форм обучения, а также могут быть использованы при выполнении курсового проекта студентами специальности 240304 – «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов».
В методических указаниях даны пример расчета состава трехкомпонентной смеси и варианты исходных данных для расчета (см. приложение).
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ
СОСТАВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ
Расчета состава сырьевой смеси проводят для определения количественных соотношений входящих в смесь компонентов, что позволяет получить клинкер необходимого химического и минералогического состава. Расчет осуществляют по результатам химического анализа на содержание следующих оксидов (масс. %): SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, SO3 и на потери при прокаливании.
При наличии в сырьевой смеси FeO и MnO их содержание прибавляют к содержанию Fe2O3, использую при этом коэффициенты для FeO – 1,1114 и для MnO – 1,1127.
Содержание TiO2 и P2O5 учитывают вместе с Al2O3.
Минерализаторы типа плавикового шпата, кремнефтористого натрия, гипса и фосфогипса, вводимые в сырьевую смесь в коли-честве менее 1%, при расчете сырьевой смеси обычно не учитывают.
Для удобства проведения расчетов сумму оксидов, полученную при анализе, пересчитывают на 100%. Для этого содержание каждого оксида умножают на коэффициент k, определяемый путем деления 100 на сумму всех оксидов.
Химико-минералогический состав клинкера может быть задан либо в виде содержания основных минералов C3S, C2S, C3A и C4AF, либо в виде значений коэффициента насыщения (КН), силикатного модуля (n) и глиноземистого модуля (р).
(1)
(2)
Для расчета КН сырьевой смеси используют более простую формулу:
(3)
Число сырьевых компонентов должно быть на единицу больше числа заданных характеристик. Поэтому для получения клинкера строго заданного состава (с принятыми значениями (КН, n и р) необходима четырехкомпонентная смесь. Чаще всего используется трехкомпонентная сырьевая смесь. В этом случае могут быть заданы только два параметра КН и n или КН и р. При использовании запесоченного сырья или сырья с карстовыми включениями трепельных линз рекомендуется назначить КН и n, а при использовании относительно однородных по составу известняков и глин или мергелей – КН и р. При высокой однородности состава известняков и глин рекомендуется упрощенная корректировка состава сырьевой смеси по титру и содержанию Fe2O3.
Исходя из технологических особенностей производства портландцементного клинкера, содержание Fe2O3 в нем не должно превышать 6,5%, а значение силикатного модуля 2,4...2,5.
При расчете сырьевых смесей определяют также характеристики их спекаемости – индекс обжигаемости и коэффициент спекаемости, влияющие на поведение сырьевых смесей в процессе обжига во вращающихся печах.
Индекс обжигаемости сырьевой смеси ИО – модуль, предложенный для характеристики спекемости сырьевой смеси.
. (4)
Индекс обжигаемости должен находиться в пределах 2,5...3,0. Индекс обжигаемости также косвенно связан с размаываемостью клинкера (смеси с низким значением ИО дают трудноразмалываемый клинкер).
Коэффициент спекаемости Кс вычисляется по формуле:
.(5)
Для клинкеров с хорошей спекаемостью коэффициент спекаемости находится в пределах 0,5...0,6.
При обжиге клинкера на твердом топливе, а также при использовании метода двустороннего питания печей, необходимо учитывать присадку золы топлива или компонента, вдуваемого в печь с горячего конца печи.
При проведении расчетов пользуются следующими сок-ращенными обозначениями содержания основных оксидов (таблица1).
Таблица 1. - Сокращение обозначения оксидов
| Оксиды | В клинкере | В сырьевой смеси | В первом компо-ненте | Во втором компо-ненте | В третьем компо- ненте | В четвертом компо- ненте |
| CaO | С | С0 | С1 | С2 | С3 | С4 |
| SiO2 | S | S0 | S1 | S2 | S3 | S4 |
| Al2O3 | A | A0 | A1 | A2 | A3 | А4 |
| Fe2O3 | F | F0 | F1 | F2 | F3 | F4 |
| П.п.п. | П.п.п. | (П.п.п.)0 | (П.п.п.)1 | (П.п.п.)2 | (П.п.п.)3 | (П.п.п.)4 |
Все вычисления при расчете сырьевой смеси ведут с точностью до 0,01%.