Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Тимашев В.В. Технический анализ и контроль производства вяжущих материалов и асбестоцемента учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.6 Mб
Скачать

 

 

100 — 35.06

 

р а с х од

известняка 1 ,5400-74,15=1,1420 т;

 

 

100

 

расход

глины

1,5400-14,51 = 0,2234 т;

 

 

100

 

расход

трепела

1,5400-11,34= 0,1746 т.

 

 

100

ч е т ы р е х к о м и о-

Ф о р м у л ы д л я р а с ч е т а

н е н т н о й с ы р ь е в о й с м е с и .

При расчете четырех-

компонентной сырьевой смеси задаются тремя парамет­ рами: коэффициентом насыщения, силикатным и глино­ земным модулями. Если исходить из того, что на 1 вес. ч.

четвертого компонента приходится X

вес. ч. перво­

го компонента,

Y вес. ч. второго

и Z вес. ч. третьего, по­

лучим систему

трех уравнений

с тремя

неизвестными:

При этом коэффициенты а,

Ь, с и d

имеют следую­

щие значения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а, = 2,80SLKH

 

- !- 1,65АХ -|- 0,35^ — Q ;

 

bt = 2,80S2

КН + 1,65А2- -!- 0,35F2

— С2 ;

 

сх

= 2,80S3

КН + 1,65АЯ + 0,35F3

— С,;

 

dx

= С4 — 2,80S4 КН — 1,65А4

- 0,35F4;

 

а2 = пА1

-]- «FX — Sj;

а3 = pFt

— At;

 

bo = «A2

-J- /zF2 — S2;

b3 = pF2

— A2 ;

 

c2 = nA3

 

nF3 - S3; c3 = pF3 — A3 ;

 

d2 = S4 — /; A 4 — nF4 ; d3 = A 4 — pF4 .

 

Решая систему уравнений, получаем следующие зна­

чения для X, Y, Z:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I компонент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV компонент

 

 

 

 

 

di (63

с з — Ь3 са ) +

4

(63 С! — 6t

Сз) +

d 3

(6t

с г

Ь2 c i)

(8)

 

 

 

 

(6з Ci с 3

 

 

 

 

Ьо с,)

« i №2 с з — 6з с 2 ) +

а 2

61) +

о 3

(&L с 2

 

уI I компонент IV компонент

10

а-t (rf2 c3

rf3 c2 )

4- g 2

(rf3 q

dx c3 ) -(- q 3

(d1

c2

rf2 cx )

°-i (&2 c3

— Ьэ c2 ) + n 2

(Ьз cj — bi c3) +

a3

{bi

c2

bo с J

 

 

 

III компонент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV

компонент

 

 

 

62

 

av

(b2 do — b:l d2)

+ a2

(6Я dt

— ut rf3) - f ая

(b{

d2

d{)

a i

(t>2 ca b3 сг) - f o.2 (63

cj. — 6j. c3 ) +

a3 (6i c2 — b2

Cj)

(9)

(10)

Расчет ведут в том же порядке, что и при трехкомпонентной сырьевой смеси.

Расчет сырьевой смеси для получения портландцемен­ та заданного минералогического состава. При таком рас­ чете следует на основе минералогического состава клин­ кера рассчитать его химический состав и затем проде­ лать то же, что и при расчете четырехкомпонеитной сырьевой смеси. При этом на одну весовую часть четвер­

того компонента приходится X

весовых частей первого

компонента, У весовых частей

второго и Z весовых час­

тей третьего. Химический

состав

клинкера

рассчитыва­

ют по следующим формулам:

 

 

 

СаО = 0,7369C3S -|- 0,6512C2S -|- 0,6227С3 А-Ь 1

 

 

+ 0,4616C4AF;

 

 

 

Si02 = 0,2631C3S -!- 0.3488QS;

(11)

 

А1,03 = 0,3773С3А +

0,2098C4AF;

 

 

 

Fe2 03 =

0,3286C4AF.

 

При этом

следует иметь

в виду, что сумма

минералов

C3S, C2S, С3 А и C4 AF, так же как и сумма основных окис­

лов СаО, Si02 , А12 03

и Fe2 03 , принимается равной 100%.

Введем условные сокращения:

 

 

 

a1

= S — Sl; a2 = A — A i ;

a, = F — F t ;

6X = S—Sa;

&2 = A - A 2 ;

68 = F - F a ;

Cx

= S S3; c2 = A — A3 ; C3 = F— F3 ;

^

= 8 4 — 8 ;

d2 = Ai—A\

d3 = F4 —F.

Применив эти условные сокращения, можно написать

систему уравнений:

 

 

 

 

 

 

axX + ЬХУ + c1Z = d1- '

 

 

azX

+ b2Y-f

c„Z = d2;

 

aaX - f baY + c3Z = d3 .

11

Решая эту систему уравнений, получаем формулы для определения X, Y и Z, аналогичные формулам (8), (9) и (10).

Приводим

пример расчета сырьевой

смеси для получения порт­

ландцемента

заданного минералогического состава. Требуется по­

лучить

клинкер,

имеющий

следующий

состав: C3S — 50%; C2S —

28%;

С 3 А — 1 0 %

и C4AF—

12%. При

этом условно принято, что

сумма этих минералов составляет 100%. Химический состав сырье­ вых компонентов дан в табл. 4.

Приводим химические составы сырьевых материалов к сумме C+S+A - | - F, равной 100% (табл. 5). Для этого необходимо значение каждого окисла умножить на коэффициент /С, представляющий со­

бой частное от деления 100 па

100 — (п. п. п . + М д О + З О з ) ,

т. е. К=

100

 

 

 

 

 

~ 100 — (п.п.п. - f MgO + S03 )

'

 

 

 

Т а б л и ц а

4. Химический состав исходных

материалов

Материал

 

S i O .

A I A

F e 2 0 3

СаО

 

0,181

0,301

0,161

54,971

Каолин

47,248

38,126

0,448

0,499

Опока

79,746

9,302

4,321

1,880

Огарки

14,631

5,876

73,455

1,338

 

 

 

Продолжение

табл. 4

Материал

MgO

so3

П. п. п.

Сумма

Мел

0,612

0,582

43,192

100,000

Каолин

0,419

0,797

12,463

100,000

Опока

1,320

0,320

3,111

100,000

Огарки

1,238

3,462

 

100,000

Т а б л и ц а

5. Химический состав исходных

материалов

после приведения суммы окислов C+S+A - | - F к 100%

Материал

S i O ,

А1А

F e 2 O a

СаО

Сумма

 

0,325

0,541

0,290

98,844

100,000

Каолин . . . .

54,735

44,168

0,519

0,578

100,000

Опока

83,724

9,766

4,536

1,974

100,000

Огарки

15,352

6,166

77,078

1,404

100,000

12

 

 

На основе заданного минералогического состава определяем хи­

мический состав

клинкера:

 

 

 

 

 

 

 

 

СаО =

0,7369-50 +

0,6512-28 + 0,6227-10 + 0,4616-12

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 66,845%;

 

 

 

 

 

 

 

S i 0 2

=

0,2631 -50 +

0,3488-28 =

22,921%;

 

 

 

 

 

 

' А 1 2 0 3 =

0,3773-10 +

0,2098-12 =

6,29%;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe2 03

=

0,3286-12 = 3,943%.

 

 

 

 

 

Р ассчитываем

коэффициенты:

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

=

S — S i =

22,921 —0,325 =

22,596;

 

 

 

 

 

 

61

=

S —S.2

= 22,921 —54,735 =

—31,814;

 

 

 

 

 

C l =

S — S3 =

22,921 — 83,724 = — 60,803;

 

 

 

 

 

 

d 1 =

 

S4 — S =

15,352 —22,921 =

— 7,569;

 

 

 

 

 

 

 

a2

= A — A ! = 6,291 —0,541 =5,750;

 

 

 

 

 

 

b2

= A — A 2

= 6,291 —44,168 = —37,877;

 

 

 

 

 

 

c2

= A — A 3 = 6,291 — 9,766 = — 3,475;

 

 

 

 

 

 

d2-=

A 4 — A = 6,166 —6,291 = — 0,125;

 

 

 

 

 

 

 

a3

= F — Fx

= 3,943 — 0,290 =

3,653;

 

 

 

 

 

 

 

b3

= F — F 2

= 3,943 — 0,519 =

3,424;

 

 

 

 

 

 

c3

= F — F 3 = 3,943 — 4,536 = — 0,593;

 

 

 

 

 

 

d3

= F 4 — F =

77,078 — 3,943 =

73,135.

 

 

 

 

 

Определяем

значения

двучленов, входящих в формулы

(8), (9)

и

(10).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й2 с 3 — й3 с2 =

(— 37,877) (— 0,593) — 3,424 (— 3,475) =

34,359;

 

Ь3

Cj — bt са

=3,424 (— 60,803) — (— 31,814) (— 0,593) =

— 272,055

 

 

bi с2 Ъгсу

=

(— 31,814) (— 3,475) — (— 37,877) (— 60,803)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

= —2192,482;

 

 

 

 

 

d2 с3 — d3ci

= (— 0,125) (—0,593) — 73,135 (— 3,475) =

254,218;

й3

q — dx с3 = 73,135 (— 60,803) — (—7,569) (—0,593) = — 4451,316;

 

 

с2 — d 2 сх

=

(— 7,569) • (—3,475) —(—0,125) (—60,803)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 18,702;

 

 

 

 

 

Ь2

ds — b3 d2

= (— 37,877) 73,135 — 3,424 (— 0,125) = — 2769,706;

 

 

b3 dx — b±

d3

=

3,424 (—7,569) — (— 31,814) 73,135 = 2300,801;

 

 

bx dz — 62

dx

=

(— 31,814) (— 0,125) — (— 37,877) (— 7,569)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

= — 282,714.

 

 

 

 

 

 

Подставив

полученные значения в уравнения (8), (9) и (10), по­

лучаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

X =

 

(— 7,569) 34,359 +( — 0,125 ) (— 272,055) + 73,135 (— 2192,482)

 

22,596 • 34,359 +

5,750 (— 272,055) +

3,653 (— 2192,482)

 

 

= 18,807;

 

 

22,596-254,218 + 5,750 (—4451,316) + 3,653-18,702

~

22,596 • 34,359 +

5,750 (— 272,055) +

3,653 (—2192,482) ~~

 

 

= 2,317;

 

Z =

22,596 (— 2769,706) + 5,750 • 2300,801 + 3,653 (— 282,714)

 

22,596 • 34,359 +

5,750 (— 272,055) +

3,653 (— 2192,482)

= 5,901

Поскольку значения А', У и Z определяли для сырьевых материалов, химические составы которых пересчитаны на 100% основных окислов, следует найти значения А', У и Z для природных материалов. Для этой цели необходимо каждое полученное значение умножить на 100 и разделить на фактическое содержание окислов C a O + S i 0 2 + A l 2 0 3 + +Fe2 03 в соответствующем материале. Такой же пересчет должен

быть

сделан

и

для

четвертого

компонента,

количество

которого

в данном расчете принято равным единице.

 

 

 

 

Тогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

первый

компонент—мел:

18,807-100 =33,817;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55,614

 

 

 

 

 

второй

компонент—каолин:

2,317-100= 2,684;

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

.86,321

 

 

 

 

 

третий

компонент—опока:

5,901-100=6,195;

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

95,249

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,000-100

, п 1

п

 

 

четвертый компонент—огарки:——

=

1 ,049

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95,300

 

 

 

 

В процентах состав сырьевой смеси выразится следующим об­

разом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33,817

 

 

 

 

100 = 77,305 %;

 

33,817 +

2,684 +

6,195 +

1,049

 

 

 

 

 

 

каолин—

 

 

 

 

 

 

 

100 =

6,135%

 

 

 

33,817 +

2,684 +

6,195 +

1,049

 

 

 

 

 

 

33,817 +

2,684' +

6,195 +1,04 9100 = 14,162%;

 

огарки— •

 

 

1

049

 

 

100 =

2,398% .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

33,817+ 2,684 + 6,195 +

1,049

 

 

 

 

Рассчитаем

химический

состав

сырьевой

смеси

и

клинкера

(табл.

6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

Т а б л и ц а 6. Химический состав сырьевой смеси и клинкера

Компоненты

SlO -

AI . Q,

F e = 0 3

CaO

MgO

soa

П. n. rr.

Сумма

77,305

вес. ч. мела . .

0,140

0,233

0,124

42,495

0,473

0,450

33,389

77,305

6,135

вес. ч. каолина .

2,899

2,339

0,027

0,031

0,026

0,049

0,765

6,135

14,162 вес. ч. опоки . .

11,294

1,317

0,612

0,266

0,187

0,045

0,441

14,162

2,398 вес. ч. огарков .

0,351

0,141

1,761

0,032

0,030

0,083

2,398

Сырьевая смесь . . .

14,684

4,030

2,524

42,824

0,716

0,627

34,595

100,000

Клинкер

22,451

6,162

3,859

65,475

1,095

0,958

100,000

Клинкер в пересчете на

 

 

 

 

 

 

 

 

сумму

C + S + A + F =

22,921

6,291

3,941

66,847

100,000

= 100%

 

Подсчитываем минералогический состав клинкера

C3 S==4,07C —7.6S — 6 . 7 2 А — 1,42F = 4,07-66,847 —

— 7,6-22,921 —6,72-6,291 — 1,42-3,941 =50,05%;

CaS = 8,6S + 5.07А +

1.07F — 3.07С = 8,6-22,921 +

+ 5,07-6,291 + 1,07-3,941 —3,07-66,847 =

28,01%;

С3 А = 2,65А — 1,70F =

2,65-6,291 — 1,70-3,941 = 9,97%;

 

C4 AF = 3,04F = 3,04-3,941 = 11,98%;

Совпадение

полученных

цифр с заданными

свидетельствует

о правильности

проведенного расчета.

 

Формулы для расчета сырьевой смеси с учетом присадки золы топлива

При использовании для обжига клинкера твердого топлива зола, оседающая в печи, существенно влияет на состав клинкера, снижая значение коэффициента насы­ щения и силикатного модуля.

Количество присаживающейся золы (в % от веса клинкера) определяют по формуле

q = ^ 1

(12)

'100-100

где Р — удельный

расход топлива

от веса клинкера

в %; А — золь­

ность топлива

в %; п — доля

присаживающейся

к клинкеру зо­

лы в % от всего количества

золы

топлива.

 

Последняя

величина зависит

от типа обжигательной

печи: для шахтных печей она практически равна 100%; для вращающихся печей колеблется от 30 до 80%, в за­ висимости от способа подготовки сырьевой смеси, разме­ ров и типа вращающейся печи, способа питания сырье­ вой смесью и т. д.

В процессе клинкерообразоваиия участвует лишь та зола, которая оседает на клинкере до зоны спекания или непосредственно в ней. Зола, попадающая на клинкер в зоне охлаждения печи, не вступает в химическое взаимо­ действие с обжигаемым материалом.

При расчете сырьевой смеси с учетом присадки золы топлива принимают, что 100 частей клинкера состоят из: х частей прокаленного первого компонента; у частей прокаленного второго компонента; z частей прокален­ ного третьего компонента; q частей золы топлива, т. е.

16

Значения X, Y и Z определяют по тем же формулам (8),

(9) и (10), где коэффициенты ci\, bu c{; а2, b2, с2 имеют такие же значения. Коэффициенты d\, d2, а3 ; b3, с3 и d3 определяют из следующих выражений:

di = q (С, -

2.8S, КН -

1,65А7 - 0.35F,);

d2

= q[Sq ra(A, + F,)|;

а3 = йа = с 3 ==1; rf3

= 100 q.

П р и м е р р а с ч е т а с ы р ь е в о й с м е с и с у ч е т о м п р и-

с а д к и з о л ы т о п л и в а . Требуется

рассчитать сырьевую смесь

для получения клинкера с УШ=0,90 и /г=2,50. Сырьевые компонен­

ты — известняк,

глина

и трепел. Количество

присаживающейся

золы

9 = 2,44%.

 

 

 

 

 

 

 

 

Химический

состав

компонентов приведен в табл. 7.

 

Т а б л и ц а 7. Состав

компонентов,

пересчитанный на

прокаленное

 

 

 

 

вещество

 

 

 

 

Компонент

S i O ,

А13 03

Fe . O,

CaO

MgO

so3

Про­

Сумма

чие

Известняк . .

1,56

0,33

0,33

94,47

2,64

0,67

 

100,00

Глина . . . .

58,82

26,64

8,54

3,01

1,62

0,66

0,71

100,00

Трепел

. . .

86,83

7,57

2,95

1,16

0,98

0,17

0,34

100,00

Зола

. . . .

42,90

27,74

18,97

5,04

1,41

2,01

1,93

100,00

Подсчитываем значения коэффициентов:

ot = 2,8-1,56-0,90 + 1,65-0,33 +0,35-0,33 — 94,47 = — 89,879; Ъ = 2,8-58,82-0,90 + 1,65-26,64 + 0,35-8,54 — 3,01 = 192,161; Ci = 2,8-86,83-0,90 + 1,65-7,57 + 0,35-2,95 — 1,16 = 231,175; dt = 2,44 (5,04 —2,8-42,90-0,90 — 1,65-27,74 — 0,35-18,97) =

= — 379,368;

a2 = 2,50-0,33 + 2,50-0,33 — 1,56 = 0,090; b2 = 2,50-26,64 + 2,50-8,54 — 58,82 = 29,130; c2 = 2,50-7,57 +2,50-2,95 — 86,83 = — 60,530;

d2 = 2,44 [42,90 — 2,50 (27,74+ 18,97)] = — 180,255; a3 = 1;

b3=U c3 = l ;

d3 = 100 — 2 , 4 4 = 97,56.

Подставляя эти значения в формулы (8), (9) и (10), получаем Л'=69,37; У = 16,95; Z= 11,24. Сделаем пересчет X, У и Z на непрокаленные материалы (потери при прокаливании известняка равны 45,05%, глины —7,60% и трепела — 3,44%).

2-201

17

69,37-100 =

| 2

 

16,95-100

= 18,34;

100 — 45,05

 

 

100 — 7,60

 

0

 

Z00 =

11.24-100

=

11,64.

 

100 — 3,44

 

 

:

 

 

 

Приводя сумму А'о+Уо+Zo к 100%, получаем сырьевую смесь состава: 80,81% известняка, 11,74% глины и 7,45% трепела. Хими­ ческий состав этой смеси приведен в табл. 8.

Т а б л и ц а 8. Химический состав смеси из трех компонентов

Компонент

SiO,

AIA,

Fe.03

СаО

80,81 вес. ч. известняка

0,69

0,15

0,15

41,95

11,74 вес. ч. глины . .

6,38

2,89

0,93

0,33

7,45 вес. ч. трепела . .

6,25

0,55

0,21

0,08

Состав смеси . . . .

13,32

3,59

1,29

42,36

 

 

 

 

Продолжение

табл. S

 

Компонент

MgO

so,

Прочие

П. п. п.

Сумма

80,81

вес. ч. известняка

1,17

0,30

 

36,40

80,81

11,74 вес. ч. глины . .

0,18

0,07

0,07

0,89

11,74

7,45

вес. ч. трепела . .

0,07

0,01

0,03

0,25

7,45

Состав смеси . . . .

1,42

0,38

0,10

37,54

100,00

Для

этой смеси значения / ( / / = 0,962

и /1 = 2,73, т. е. выше за­

данных;

присадка золы в процессе обжига

понизит их до требуемых.

Все приведенные выше расчеты велись па сухой мате­ риал. Однако реальные сырьевые материалы имеют оп­

ределенную влажность, что необходимо

учитывать

при

дозировке компонентов. В этом случае содержание

каж­

дого компонента

рассчитывают

по следующей

формуле:

 

Х = — ^ —

100,

 

 

(13)

 

 

100 — С

 

 

 

где X—количество

влажного компонента в %; А —заданное

коли­

чество сырьевой

смеси

в кг; Р — количество

сухого

компонента,

полученное по расчету,

в %; С — влажность

данного компонен­

та в %.

 

 

 

 

 

 

Приведем в качестве примера расчет расхода сырьевых компо­

нентов в состоянии их естественной влажности на 1 т клинкера. Для

этой цели используем данные, полученные при расчете трехкомпонентион сырьевой смеси без учета присадки золы топлива. В данном случае величина А равна 1400 кг.

18

Примем естественную влажность компонентов следующей: изве­ стняка5%, глины 25%, трепела 25%. Тогда расход сырьевых компонентов на 1 т клинкера будет следующий:

1400-74,15 известняк' — — - — =1259 кг;

1400-14,51 глина — — —— =298,0 кг;

100—25 1400-11,34

трепел —— —— =232,8 кг. 100—25

В процессе производства цемента происходят потери сырья, ко­ торые необходимо учитывать при расчете удельных норм его расхо­ да. Количество этих потерь зависит от способа производства, а так­ же наличия аспирационпых устройств. При мокром способе произ­ водства потери сырьевых материалов составляют 1%, при сухом способе 1,5%.

Расчет минералогического состава клинкера по данным химического анализа

Для контроля качества клинкера иногда требуется определить его расчетный минералогический состав. Ми­ нералогический состав клинкера рассчитывают по-разно­ му, в зависимости от того, каким образом шло охлажде­ ние клинкера. При этом возможны три варианта:

а)

клинкерные минералы кристаллизуются равновесно;

б)

жидкая фаза в клинкере застывает в виде стекла;

в) жидкая фаза кристаллизуется при охлаждении клин­ кера как самостоятельная фаза.

а) Р а с ч е т с о с т а в а к л и н к е р а п р и р а в н о ­ в е с н о й к р и с т а л л и з а ц и и . Расчет минералогиче­ ского состава клинкера при условии полной равновесной кристаллизации всех его фаз в процессе охлаждения можно вести по методу В. А. Кинда. Содержание C3S и C2S можно рассчитать, исходя только из химического со­ става клинкера. Формулы в этом случае будут иметь сле­ дующий вид:

C3S = 4,07СаО - 7,6Si02 — 6,72А12 0

3 — 1,42Fe203;

(14)

C2S = 8,6Si02 + 5,07А12О3 + 1,07Fe2O3 — 3,07СаО.

(15)

Содержание

C4AF рассчитывают,

исходя из того, что

каждый процент

Fe2 03 дает 3,04% C

4 AF по следующей

формуле:

 

QAF = 3,04Fe2O3.

(16)

При образовании четыре'хкальциевого

алюмоферри-

та 1 % Fe203 связывает 0,64% А12 03 . Каждый оставшийся

2*

19

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ