模拟水泥熟料的制备
一确定原料、燃料的品种并陈述原因
⒈备选原料
：
石灰质原料：石灰石 泥沙岩 贝壳和珊瑚类
铁质校正原料 ：硫铁矿渣 低品位铁矿石 铜矿渣 铅矿渣
河砂 粉砂岩 硅藻土 煤矸石 铝矾土
硅质校正原料：砂岩 铝质校正原料：炉渣
⒉原料搭配原则;
方案一：石灰质原料+粘土质原料+铁质校正原料+硅质
校正原料
方案二：石灰质原料+铁质校正原料+铝制校正原料+硅质校正原料
⒊按照新型干法水泥原料配料的两种方案，在这里选用第二种方案
实验中所确定的水泥品种：石灰石 + 砂岩 + 硫铁矿渣 + 粉煤灰
所用燃料：烟煤
⒋陈述原因：ⅰ石灰石：来源广泛,价格合理,质量有保证，
资源丰富，运输方便。石灰石是石灰质原料，它应提供熟料中最主要的化学成分氧化钙。水泥中要求石灰质原料中氧化钙的含量要超过48%，氧化镁含量低于3.0%。
ⅱ砂岩: 硅含量高,取材便利,价格合理; 是
硅质校正原料。
ⅲ粉煤灰: 粉煤灰是铝制校正原料。来源广泛,价格便宜粉煤
灰是火力发电厂煤粉燃烧后所得的粉状灰烬，属于工业废碴 还可以代替部分的硅质校正原料。粉煤灰是工业固体废物的一种，是从煤燃烧后的烟气中搜捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废弃物。
ⅳ硫铁矿渣:利用了废料，降低了税收。利用烧渣
代替铁矿粉作水泥烧制的助熔剂，以降低水泥的烧成温度，提高水泥的强度和抗侵蚀能力。硫酸铁渣是铁质校正原料。它的主要成分是三氧化二铁，其含量大于50%
二确定熟料率值、热耗 ⅰ 率值含义：
1、①石灰饱和系数的符号用KH表示。其物理意义是：KH表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。熟料的KH值应控制在0.667～1.00之间。当KH值较高，接近于1时，工艺条件难以满足需要，往往f-CaO明显增加，熟料质量反而下降；当KH值过低时，熟料中C3S过少，熟料质量必然也会很差。为使熟料顺利形成，而且不至于
出现过多的游离氧化钙，在工厂生产条件下，通常KH值控制在0.87～0.96之间。
②硅率又称硅氧率，用n或SM表示。其含义是熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3含量之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物（C3S+C2S）、熔剂性矿物(C3A+C4AF)的相对含量。SM值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂性矿物少，对熟料强度有利，但将给煅烧造成困难；随SM值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利；但SM值过低，熟料中熔剂性矿物过多，煅烧时易出现结大块、结圈等现象，且熟料强度低，操作困难。硅酸盐水泥熟料的SM值一般控制在1.7～2.7之间。
③铝率又称铝氧率或铁率，用p或IM表示。它表示的是水泥熟料中Al2O3的含量与Fe2O3的含量之比。铝率反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量。熟料中铝率一般控制在0.9～1.9之间。当p增大时，意味着C3A增加，C4AF含量相对较少，液相黏度增加，不利于C3S的形成，且由于C3A的增多，易引起水泥的快凝；当p过低时，C3A相对含量少，C4AF量相对较多，虽液相黏度小，对C3S的形成有利，但易使窑内结大块，对煅烧操作不利。 率值确定：
①新型干法水泥厂的三率值一般为：
KH=0.90±0.02
SM=2.50±0.10 IM=1.40±0.10
②配料方案一般由熟料饱和比、硅率和铝率三个率值来控制。三率值的确定应综合考虑原料特性、生产水泥品种和工艺方法等因素的影响，而工艺方法又是具有关键影响的因素
由国内外大量预分解窑实际操作的经验表明在现代预分解窑条件下，配料方案一般都采取“三高型”的方案，即高饱和比、高硅率、高铝率。能够保证窑系统实现优质高产和低耗的效果，尤其是熟料标号可以显著提高，从而满足水泥强度检验的ISO新标准的要求。
三高方案所具有的优点在于，高饱和比能使熟料中A矿含量的比例大幅上升，从而保证熟料强度和其他理化性能提高；高硅率使系统中硅酸盐矿物总量高，而熔剂矿物相对较少，不仅进一步提高熟料强度而且能更好的适应预分解窑内的高温和长烧成带；铝率较高虽然增加了高温液相粘度，但仍能适应窑内的高温条件，相反若硅率、铝率低反而在高温火焰和长烧成带条件下易结大块
此外，硅率和铝率都高的配料有利于挂好窑皮，因为此时相对于窑内的高温条件，熟料液相量和粘度更加适合，能使熟料结粒比较细小，这是挂好窑皮的重要条件。熟料强度基本上是随硅率的提高而提高，相反随C3A+C4AF的总量增加而下降.因此提高硅率，降低液相量有利于熟料强度的提高。
根据以上理由，预分解窑配料总体上必须提高三个率值的控制范围；从国内外的统计情况来看，三高方案的控制范围一般在：KH:
≥0.90；SM:2.4～2.7；IM:1.4～1.8。
所以率值：KH=0.90±0.02;SM=2.6±0.1;IM=1.7±0.1 ⅱ热耗：
就是热能的消耗。
是指每产生1kW·h的电能所消耗的热量
在实际生产中，由于熟料形成过程中物料不可能没有损失，也不可能没有热量损失，而且废气、熟料不可能冷却到计算的基准温度，因此，熟料形成的实际消耗热量要比理论热耗大。每煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量称为熟料实际热耗，简称熟料热耗，也叫熟料单位热耗。
窑的单位熟料热耗是指窑系统生成单位熟料产量的实际烧成热耗。单位熟料热耗的实际热耗，由下式计算：
QrRmrQmryDWMrQyDW/1000G
式中：
——单位熟料烧成实用总燃料量，kJ/kg熟料；
Mr——窑系统小时总耗实物燃料量，kJ/h熟料；
G——熟料小时产量，t/h；
yQ DW——燃料应用基低位热值，kJ/kg熟料。
2、新型干法水泥生产中，热耗值一般为3000～3300KJ/Kg。 所以确定的热耗为3100KJ/Kg。
原料配比计算
石灰石 砂岩 粉煤灰 硫铁矿渣
原料化学成分（%）
Loss Si02 Al203 Fe203 Ca0 Mg0 k20 Na20 S03 Cl- 合计 配比 42.86 1.68 0.60 0.39 51.62 2.21 0.05 0.25 0.03 0.02 99.71 87.83 2.72 .59 2.82 1.67 1.77 0.74 0.07 0.36 0.06 0.02 99.82 4.02 3.70 47.57 28.14 8.95 4.18 0.52 0.50 1.13 0.21 0.00 94.90 6.53
1.62
3.18 26.45 4.45 60.30 2.34 2.22 0.00 0.00 0.45 0.00 98.94 生料 38.05 8.61 2.55 1.97 45.72 2.04 0.08 0.31 0.05 0.02 99.39 灼烧生料 - 13.90 2.79 2.02 46. 3.76 0.08 0.31 0.05 0.02 99.41 96.54 煤灰 - 52.55 28.78 6.30 6.49 1.45 2.20 1.00 0.44 0.00 熟料
15.24 3.69 2.17 45.25 3.68 0.15 0.33 0.06 0.02 99.40
三确定原料配比 石灰石：87.83% 砂岩：4.02% 粉煤灰：6.53% 硫铁矿渣：1.62% 四生料控制指标
水分：＜1.0%； 细度：＜12
CaO:≥48% Al2O3:＞30% SiO2:70%～90% Fe2O3:＞40%
五粉磨生料方案 1、
称取各原料相应的质量如下表
名称 石灰石 砂岩 硫铁矿渣 粉煤灰 共计 4.39 0.20 0..33 0.08 5.00 2、
步骤
99.21 3.46 100
① 陈述以试验室制备的生料为试验生料，试验室使用试验球磨机制备生料，每次制备生料约5Kg，控制细度80um，筛余10％±1％，其200um筛余应不大于1.5％。
② 称取生料100g，置于洁净容器中，边搅拌边加入10ml蒸馏水，搅合均匀。
③ 每次称取湿原料3.6g±0.1g，放入试体成型模具内，使压力机以10.6KN的力制成ф13mm的小试体。
④ 将试体置于已恒温至105℃～110℃的电热干燥箱内烘60min以上。
磨机中粉 次数 磨时间（min） 电耗 0.2mm筛余 1 2 3 4
生料控制指标 细度 0.2mm 0.08mm 水分 均匀性 成分 20 25 30 35 细度 0.08mm筛余 均匀性 1.0％～1.5％ 8％～12％ 煅烧方案
1试验温度：试体煅烧温度按下列温度进行。 1350℃ 1400℃
1450℃（特殊需要时，也可增加其他温度，各温度的易烧性试验均按第8章重复进行。） 2试验步骤
① 取相同试体六个为一组，均匀且不重复地直立于平底耐高温容器内。
② 将盛有试体的容器放入恒温950℃的预烧高温炉内，恒温预烧30min。
③ 将预烧完毕的试体随同容器立即转放到已恒温至试验温度（见第7章）的煅烧高温炉内，恒温煅烧30min。试体应放置在热电偶端正下方。
④ 煅烧后立即取出试体置于空气中自然冷却至室温。
⑤ 将冷却后的试体研磨成80um试验筛的分析样，混匀后装入贴有标签的磨口小瓶内，然后放入干燥器内保存，三天内按GB∕T 176完成游离氧化钙含量的测定。
3按一定的煅烧制度对水泥生料试体进行煅烧后，测其游离氧化
钙含量，用该游离氧化钙含量表示该生料的煅烧难易程度。游离氧化钙含量越低，易烧性越好。 4试验结果及表示方法
易烧性试验结果以试样在各试验温度煅烧后的游离氧化钙含量表示，同时标注熟料三率值（KH,SM,IM）。
