1 混合料法配料计算的原理
2种原料以一定比例混合可满足一个特定要求A,如石灰石和粘土以一定比例混合可以满足KH值的要求,而2种混合料再以一定比例混合可满足另一特定要求B,且同时也能满足特定要求A,即3种组分配料可满足2项特定要求,以此类推,可逐步应用混合料法来满足所有的配料要求,值得注意的是,n组分配料最多只能满足(n-1)项要求。在进行水泥生料配料计算时,先按重要程度排列出需要满足的配料要求,然后用混合料法去一一满足,即可计算出满意的配料方案。
2 混合料法配料计算过程
现以新乡建材厂的生产实例说明混合料配料的全过程。
2.1 原燃料的有关数据
配料计算所需的原燃料化学成分见表1。
Loss
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
F-
SO3
石灰石
38.63
49.00
7.05
2.06
0.87
1.01
粘土
10.49
6.56
60.30
12.60
5.15
2.03
铁粉
3.81
7.36
13.73
8.00
59.56
1.61
萤石
6.07
26.81
43.04
5.64
1.74
0.30
16.40
石膏
17.62
30.49
9.72
2.20
0.69
0.60
36.58
煤灰
8.04
48.07
23.79
13.99
1.77
煤
71.49
2.29
13.70
6.81
3.99
0.50
煤的发热量:Q=22550.22kJ/kg。
2.2 常规生料(1)的混合料法配料计算
常规生料中不掺加复合矿化剂、晶种等,原燃料选取石灰石、粘土、铁粉和煤4种,要求满足KH=0.93±0.02,n=2.1±0.1,P=1.5±0.1,熟料热耗q=4100±50kJ/kg。
2.2.1 考虑满足KH=0.93
用石灰石分别与粘土、铁粉和煤配制成混合料A、混合料B、C,使其满足KH=0.93。
计算过程:
设掺入量为x的石灰石与掺入量为(1-x)的粘土混合后制得混合料A可以满足KH=0.93的要求,则有:
解之得,x=86.530%
即86.530%的石灰石与13.470%的粘土混合可得混合料A,满足KH=0.93。
同理可得:69.860%的石灰石与30.140%的铁粉混合可得混合料B,满足KH=0.93;63.076%的石灰石与36.924%的煤混合可得混合料C,满足KH=0.93。
混合料A、B、C的化学成分见表2。
Loss
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
KH
A
34.840
43.284
14.222
3.480
1.446
1.147
0.93
B
28.135
36.449
9.063
3.850
18.559
1.191
0.93
C
50.763
31.753
9.506
3.814
2.022
0.822
0.93
2.2.2 考虑满足n=2.1
用混合料A分别与混合料B、混合料C配制成混合料D、混合料E,使其满足n=2.1。
计算过程:
设掺入量为y的混合料A与掺入量为(1-y)的混合料B混合后制得混合料D,可以满足n=2.1,则有:
解之得,y=90.740%
即90.740%的混合料A与9.260%的混合料B混合制得混合料D,满足n=2.1。
同理可得,41.491%的混合料A与58.509%的混合料C混合制得混合料E,满足n=2.1。
混合料D、E的化学成分见表3。
Loss
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
KH
n
D
34.219
42.651
13.744
3.515
3.031
1.151
0.93
2.1
E
44.156
36.537
11.463
3.676
1.783
0.957
0.93
2.1
2.2.3 考虑满足熟料热耗q=4100kJ/kg
将混合料E看作是高灰分的煤,经计算,混合料E的发热量为QE=4871.72kJ/kg。
设将掺入量为z的混合料E与掺入量为(1-z)的混合料D混合进行配料可满足要求,则有:
4871.72z=4100×〔(1-0.44156)z+(1-z)(1-0.34219)〕
解之得,z=51.088%
即51.088%的混合料E与48.912%的混合料D混合可满足熟料热耗q=4100kJ/kg。
2.2.4 验证
将混合料配合比还原成各种原燃料配合比,配料计算结果见表4。
配比
Loss
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
石灰石
78.765
30.427
38.595
5.553
1.623
0.685
0.796
粘土
8.833
0.927
0.579
5.326
1.113
0.455
0.179
铁粉
1.365
0.052
0.100
0.187
0.109
0.813
0.022
煤
11.037
7.890
0.253
1.512
0.752
0.440
0.055
生料
100.00
39.296
39.527
12.578
3.597
2.393
1.052
熟料
65.114
20.720
5.925
3.942
1.733
2.3 掺有复合矿化剂的生料(2)混合料法配料计算
要求满足KH=0.93±0.02,n=2.1±0.1,F-/SO3=0.5,熟料热耗q=4100±50kJ/kg。
2.3.1 考虑满足F-/SO3=0.5
设掺入量为x的萤石与掺入量为(1-x)的石膏混合可制得混合料F,满足F-/SO3=0.5,则有:
2.3.2 考虑满足KH=0.93
设掺入量为y的石灰石与掺入量为(1-y)的混合料F混合可制得混合料G,满足KH=0.93,则有:
解之得,y=64.787%
即64.787%的石灰石与35.213%的混合料F混合配制成混合料G,可满足此项要求,混合料G的化学成分见表5。
2.3.3 考虑满足n=2.1
将掺入量为z的混合料B与掺入量为(1-z)的混合料G配制成混合料H,可满足n=2.1,则有:
解之得,z=14.223%
即14.223%的混合料B与85.777%的混合料G混合配制成混合料H,可满足此项要求,混合料H的化学成分见表5。
Loss
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
F-
SO3
F
11.531
28.550
27.287
4.013
1.243
0.442
8.646
17.295
G
29.087
41.799
14.176
2.748
1.002
0.810
3.045
6.090
H
28.952
41.038
13.449
2.905
3.499
0.864
2.612
5.224
2.3.4 考虑满足熟料热耗q=4100kJ/kg
设将掺入量为x的混合料E与掺入量为(1-x)的混合料H混合,可满足此项要求,则有:
4871.72x=4100〔(1-0.44156)x+(1-0.28952)(1-x)〕
解之得,x=53.010%
即将53.010%的混合料E与46.990%的混合料H混合,可满足熟料热耗要求。
2.3.5 验证
将混合料配合比还原成各种原燃料配合比,配料计算结果见表6。
配比
Loss
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
F-
SO3
石灰石
69.377
26.800
33.995
4.891
1.429
0.604
0.701
粘土
2.963
0.311
0.194
1.787
0.373
0.153
0.060
铁粉
2.014
0.077
0.148
0.277
0.161
1.200
0.032
萤石
7.483
0.454
2.006
3.221
0.422
0.130
0.022
1.227
石膏
6.711
1.182
2.046
0.652
0.148
0.046
0.040
2.445
煤
11.452
8.187
0.262
1.569
0.780
0.457
0.057
生料
100.000
37.011
38.651
12.397
3.313
2.590
0.912
1.227
2.445
熟料
61.362
19.681
5.260
4.112
1.448
1.948
3.898
2.4 满足生料中F-=0.50%生料的配料计算
将生料(1)与生料(2)按一定比例混合。为使生料中F-=0.50%,则生料(2)的配比应为:
0.5/10227=40.750%
将生料(1)、(2)的配比还原成各种原燃料配合比,配料计算结果见表7。
配比
Loss
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
F-
SO3
石灰石
74.940
28.949
36.72
5.283
1.544
0.652
0.757
粘土
6.441
0.676
0.423
3.884
0.812
0.332
0.131
铁粉
1.629
0.062
0.120
0.224
0.130
0.970
0.026
萤石
3.049
0.185
0.817
1.312
0.172
0.053
0.009
0.500
石膏
2.735
0.482
0.834
0.266
0.060
0.019
0.016
1.000
煤
11.206
8.011
0.257
1.535
0.763
0.447
0.056
生料
38.365
39.172
12.504
3.481
2.473
0.995
0.500
1.000
熟料
63.555
20.287
5.648
4.012
1.614
0.811
1.622
3 讨论
1)混合料法配料计算比较直观、简便,易于掌握,配料计算结果准确。
2)本例包括常规生料配料计算和掺有复合矿化剂的生料配料计算,如只采用复合矿化剂进行配料,计算过程将更为简单,掺晶种配料时也可用该方法。
3)混合料法配料计算不仅使配料计算过程更为优化,且为生料的质量控制方法改进作出了初步尝试,如可以在保证某些关键因素符合配料要求的情况下,随时调整相关控制参数,以保证配料方案的实施,而传统的生料质量控制方法则很难达到这一要求。
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