【正文】 第四章 硅酸鹽水泥的原料及配料計(jì)算 、水泥生產(chǎn)用主要 原料 、水泥生產(chǎn)用輔助原料 、水泥生料易燒性 、配料方案的選擇 、生料的配料計(jì)算 硅酸鹽水泥原材料種類 水泥熟料的質(zhì)量主要取決于生料率值的控制和成分的均齊。制備合適的生料，并適應(yīng)煅燒設(shè)備的性能，對(duì)原料就有一定的要求。需正確合理地選擇和控制原料質(zhì)量 。 原料必須滿足一定的要求： 1．化學(xué)成分滿足要求。 否則配料困難，甚至無(wú)法配料 2．含雜質(zhì)少。 以免影響煅燒、水泥質(zhì)量 3．應(yīng)具有良好的工藝性能。 如易磨性、易燒性、易混合性等 類 別 名 稱 備 注 主要原料 石灰質(zhì)原料 石灰石、白堊、貝殼等 1t熟料 料 黏土質(zhì)原料 黏土、黃土、頁(yè)巖、粉煤灰等 校正原料 鐵質(zhì)校正原料 硫鐵礦渣、鐵礦石、銅礦渣等 生產(chǎn)熟料 硅質(zhì)校正原料 河砂、砂巖、粉砂巖等 鋁質(zhì)校正原料 爐渣、煤矸石、鋁礬土等 外 加 劑 礦化劑 螢石、螢石 石膏、金屬尾礦等 生產(chǎn)熟料 晶種 熟料 生產(chǎn)熟料 助磨劑 亞硫酸鹽紙漿廢液、醋酸鈉等 粉磨用 燃料 固體燃料 煙煤、無(wú)煙煤 我國(guó)常用 煤 液體燃料 重油 緩凝材料 石膏等 水泥組分 混合材料 ?；郀t礦渣、石灰石等 水泥組分 水泥生產(chǎn)用主要 原料 石灰質(zhì)原料 凡是以碳酸鈣、 氧化鈣、氫氧化鈣 為主要成分的原料都叫 石灰質(zhì)原料 。如石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。 一般生產(chǎn) 1t熟料約用 ，在生料中約占原料總量的 80%以上。 一、種類 天然的：石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。 我國(guó)水泥工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的是石灰?guī)r（俗稱石灰石），泥灰?guī)r次之，個(gè)別小廠采用白堊和貝殼。 石灰質(zhì)原料 ① 石灰?guī)r：是由碳酸鈣所組成的化學(xué)與生物化學(xué)沉積巖，主要礦物：方解石（ CaCO3）微粒 常含有白云石（ CaCO3MgCO 3）、石英（結(jié)晶SiO2）、燧石（又稱玻璃質(zhì)石英、火石，主要成分為SiO2 ，屬結(jié)晶 SiO2 ）、粘土質(zhì)及鐵質(zhì)等雜質(zhì)。 結(jié)構(gòu)致密，呈塊狀，性脆，莫氏硬度 3 ～ 4 。 石灰質(zhì)原料 方解石晶體的大小對(duì)生料易燒性的影響： CaC03晶體愈小，分解出的 Ca0顆粒也愈小，分散度愈大，在相等量熔體條件下， Ca0顆粒與熔體的接觸面愈大，故 Ca0溶解及參與燒成反應(yīng)的數(shù)量愈多，因此其易燒性越好。 CaC03晶體愈大，分解溫度愈高。 石灰質(zhì)原料 石英、燧石（以石英為主要礦物）對(duì)生料易磨性、易燒性的影響： 化學(xué)成分均為 SiO2，呈穩(wěn)定的結(jié)晶狀態(tài)。 石英、燧石莫氏硬度 7，質(zhì)地堅(jiān)硬，難磨。 難燒： 煅燒時(shí) SiO2要與原料中的 CaO等起反應(yīng)，生成礦物，首先必須破壞它原來(lái)的結(jié)構(gòu)（使它活化）。破壞結(jié)晶SiO2的結(jié)構(gòu)，需要的能量大。 石灰質(zhì)原料 ② 泥灰?guī)r是由碳酸鈣和粘土物質(zhì)同時(shí)沉積所形成的均勻混合的沉積巖，易采掘。它是一種由石灰石向粘土過(guò)渡的巖石。 泥灰?guī)r是一種極好的水泥原料，其中石灰?guī)r和粘土混合均勻，易燒性好，有利于提高窯的產(chǎn)量，降低燃料消耗。 石灰質(zhì)原料 ③ 白堊是由海生生物外殼與貝殼堆積而成，主要由隱晶或無(wú)定形細(xì)粒疏松的碳酸鈣所組成的石灰?guī)r。其中常夾有粘土，碳酸鈣含量在 90%以上。白堊結(jié)構(gòu)疏松，易于粉磨和煅燒，是水泥生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)原料。 人工的 (工業(yè)廢渣 )：電石渣、糖濾泥、堿渣、白泥等。 石灰質(zhì)原料 二、生產(chǎn)質(zhì)量要求 用作生產(chǎn)硅酸鹽水泥原料的石灰?guī)r和泥灰?guī)r，其質(zhì)量要求如下表 GB 50295－ 2023《 水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范 》 成分 CaO MgO fSiO2 （燧石或石英） SO3 堿 氯離子 含量 (％ ) ＞ 48 ＜ 3 ＜ 8(石英質(zhì) )或 ＜ 4(燧石質(zhì) ) ＜ ＜ ＜ 石灰質(zhì)原料 新型干法水泥生產(chǎn)過(guò)程中，采用了石灰石預(yù)均化、生料均化等措施，為低品位石灰石的利用提供了保證，使 C含量在 42%左右、 M含量在 35%之間的低品位石灰石，也能達(dá)到生產(chǎn)要求，延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限，有效利用了資源。 低品位石灰石具有易燒、易磨、共熔溫度低、晶格有缺陷和碳酸鈣分解溫度低等優(yōu)點(diǎn)，但低品位石灰石成分波動(dòng)大、 R2O等有害成分含量高，對(duì)配料煅燒有一定影響。 石灰質(zhì)原料 三、石灰質(zhì)原料的選擇 根據(jù)配料要求，石灰石中的 CaO不能低于 48％。但是，為了礦山的開(kāi)發(fā)，原料的綜合利用，低品位的石灰石也應(yīng)利用起來(lái)，這樣，就需要和一級(jí)品搭配使用，但搭配以后的石灰石 CaO仍需大于 48％。 氧化鎂如果含量太高，會(huì)影響到水泥的安定性，而石灰石中的白云石（ CaCO3MgCO 3）是氧化鎂的主要來(lái)源。為使熟料中 MgO小于 ％，則石灰石中的 MgO小于 ％。 堿含量過(guò)高，會(huì)影響到熟料的煅燒和熟料的質(zhì)量 。 石灰質(zhì)原料 三、石灰質(zhì)原料的選擇 石灰石中夾雜呈結(jié)核狀或透鏡狀的燧石（結(jié)晶SiO2）稱為燧石結(jié)核，它以石英為主要礦物，這種物質(zhì)難磨、難燒，從而影響到窯、磨的產(chǎn)量及熟料的質(zhì)量。 重結(jié)晶的大理石與方解石結(jié)構(gòu)致密，結(jié)晶粗大，完整，雖化學(xué)成分較純， CaCO3含量較高；但不易磨細(xì)與燃燒。 粘土質(zhì)原料 粘土質(zhì)原料指提供水泥熟料中的 SiO Al2O Fe2O3等成分的原料的總稱。一般生產(chǎn) 1t熟料約用 。在熟料中約占 11%17%。（ 硅鋁質(zhì)原料 ） 一、種類 天然的：黃土、粘土、頁(yè)巖、粉砂巖、河泥等。 人工的 (工業(yè)廢渣 )：煤矸石、粉煤灰、煤渣、磷渣等。一般均只代替部分粘土。 我國(guó)水泥工業(yè)中使用較多的是粘土和黃土。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及水泥廣大型化的趨勢(shì)，為保護(hù)耕地，不占農(nóng)田，近年來(lái)多采用頁(yè)巖、粉砂巖等為粘土質(zhì)原料。 粘土質(zhì)原料 砂巖 頁(yè)巖 粘土質(zhì)原料 二、硅鋁質(zhì)原料主要質(zhì)量指標(biāo) 產(chǎn)品方案中對(duì)氧化鎂或堿含量有限量要求時(shí)，應(yīng)相應(yīng)變更。 在資源條件允許時(shí)，應(yīng)首選巖石狀硅鋁質(zhì)原料 (如頁(yè)巖類、粉砂巖類、砂礦類等 ) 。 硅酸率 鋁氧率 氧化鎂 SO3 堿 氯離子 指標(biāo) ～ ～ ＜ 3％ ＜ 1％ ＜ 4％ ＜ ％ 粘土質(zhì)原料 三、衡量粘土質(zhì)原料質(zhì)量的因素 粘土的化學(xué)成分 (硅率、鋁率 )、含砂量、含堿量以及粘土的可塑性、熱穩(wěn)定性、正常流動(dòng)度的需水量等工藝性能。 這些性能隨粘土中所含的主導(dǎo)礦物、黏粒多寡及其雜質(zhì)等不同而異。 所謂主導(dǎo)礦物是指粘土同時(shí)含有幾種粘土礦物時(shí)，其中含量最多的礦物。根據(jù)主導(dǎo)礦物不同，可將粘土分成 高嶺石類、蒙脫石類及水云母類 等。 一般水泥生產(chǎn)中粘土質(zhì)原料以高嶺土居多，為層狀結(jié)構(gòu)的二氧化硅。 水泥生產(chǎn)用輔助原料 校正原料、外加劑、燃料、緩凝劑和混合材料等 本章僅介紹校正原料、燃料。 校正原料 在生產(chǎn)中只用石灰質(zhì)和粘土質(zhì)兩種原料，往往不能滿足生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料、尤其是特種水泥熟料的要求，有的是 Fe2O3含量不足，有的則是 SiO Al2O3的含量不足。為了彌補(bǔ)這些成分的不足，一般選用鐵質(zhì)、硅質(zhì)和鋁質(zhì)三種校正原料。 校正原料 一、鐵質(zhì)校正原料 1．種類： 天然的：低品位鐵礦石 工業(yè)廢渣：硫鐵礦渣 (硫鐵礦煅燒脫硫后排出的一種粉狀殘?jiān)?Fe2O3＞ 50%，在我國(guó)用得較多，俗稱鐵粉。 )、煉鐵廠尾礦、銅礦渣、鉛礦渣等。 2．質(zhì)量要求 Fe2O3 40%； MgO 3%； R2O 2%。 需要說(shuō)明的是，一些鐵質(zhì)校正原料還會(huì)含有某些有益于熟料煅燒或不利于煅燒的微量成分，在使用中需予以注意。 P37 表 校正原料 二、硅質(zhì)校正原料 1．種類： 硅藻土、硅藻石、蛋白石，含 SiO2高的粘土、硅質(zhì)渣、砂巖、粉砂巖等，但要注意，砂巖是結(jié)晶 SiO2 ，對(duì)粉磨、煅燒都不有利的影響，故非特殊情況，一般不予采用。 2．質(zhì)量要求 n SiO2 (70%90%) R2O %。 P38 表 校正原料 三、鋁質(zhì)校正原料 1．種類： 含 Al2O3比較多的爐渣、煤矸石、鐵礬石和鋁礬土等。 2．質(zhì)量要求 Al2O3 30% MgO 3% R2O 2%。 燃料 水泥工業(yè)是消耗大量燃料的工業(yè)，燃料按其物理狀態(tài)不同可分為固體、液體和氣體三種。 燃料 一、固體燃料煤的種類 固體燃料煤，可用無(wú)煙煤、煙煤和褐煤。回轉(zhuǎn)窯一般用煙煤，立窯采用無(wú)煙煤或焦煤末。 無(wú)煙煤：無(wú)煙煤是一種碳化程度最高，干燥無(wú)灰基 揮發(fā)分含量小于 10%的煤 。其收到基低熱值一般為20900～ 29700kJ/kg（ 5000～ 7000kcal/kg）。 無(wú)煙煤結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，含碳量高，著火溫度為600～ 700℃ ，燃燒火焰短，是立窯煅燒熟料的主要燃料。 燃料 一、固體燃料煤的種類 固體燃料煤，可用無(wú)煙煤、煙煤和褐煤?；剞D(zhuǎn)窯一般用煙煤，立窯采用無(wú)煙煤或焦煤末。 煙煤：煙煤是一種碳化程度較高，干燥灰分基揮發(fā)分含量為 1540%的煤 。其收到基低熱值一般為20900～ 31400kJ/kg（ 5000～ 7500kcal/kg）。 煙煤結(jié)構(gòu)致密，著火溫度為 400～ 500℃ ，是回轉(zhuǎn)窯煅燒熟料的主要燃料。 燃料 一、固體燃料煤的種類 固體燃料煤，可用無(wú)煙煤、煙煤和褐煤?；剞D(zhuǎn)窯一般用煙煤，立窯采用無(wú)煙煤或焦煤末。 褐煤：褐煤是一種碳化程度較淺的煤，有時(shí)可清楚地看出原來(lái)的木質(zhì)痕跡。其揮發(fā)分較高，干燥灰分基 揮發(fā)分可達(dá) 40～ 60%，灰分 20～ 40%，熱值為 8374～1884kJ/kg。褐煤中自然水分含量較大，性質(zhì)不穩(wěn)定，易風(fēng)化或粉碎。 燃料 二、煤的組成及分析 煤的分析方法通常有二種：元素分析和工業(yè)分析。 元素分析法 用化學(xué)分析方法，分析燃料的主要元素百分?jǐn)?shù)，即碳（ C）、氫（ H）、氧（ O）、氮（ N）、硫（ S）及灰分（ A）和水分（ M）等。這種分析方法可用于精確地進(jìn)行燃燒計(jì)算。 ①碳（ C）：是燃料中最主要組分，在煤中的含量為 55～ 99%， 是固體燃料的主要熱能來(lái)源 。 燃料 二