水泥生料的配料及计算

水泥生料配料计算原料方程法及Excel工作表设单位熟料各原料消耗量为未知数可简便地建立原料方程式，用Excel解方程式并完成配料计算。

同时还构建了有自动计算功能的配料Excel工作表。

配料计算；原料方程式；Excel工作表水泥生料配料计算有代数法、率值公式法[1]和生料化学成分比值法[2]等，都是通过建立多元一次联立方程式求解的计算方法。

本文介绍的原料方程法，方程式中未知数系数不需要推导公式计算转换，便于用微机办公软件Microsoft Excel制表计算，不仅可迅速得到计算结果，同时构建了有自动计算功能的配料Excel工作表。

1原料方程法配料计算原理1.14组分原料配料计算原燃料及要求熟料化学成分见表1。

表1符号代表原燃料和配料要求熟料的化学成分，其中原料、煤灰成分为已知化学分析数据，要求熟料4种主要氧化物成分由配料率值换算:F=(100-T)/[(2.8KH+1)(IM+1)S M+2.65IM+1.35]A=IM·FS=SM·(A+F)C=100-(T+S+A+F)式中:T一般可设为3%左右，也可根据原料配比估算；用Excel计算时可根据计算熟料的其它成分反馈修正。

设烧成1kg熟料消耗W kg石灰石、X kg粘土、Y kg铝钒土、Z kg铁粉；煤灰掺入量为g kg，g由熟料热耗和煤的低位发热值、灰分及煤灰沉落率计算求得。

根据物料平衡原理:W+X+Y+Z+g=熟料+烧失量按同类氧化物平衡，由上式整理出:S1W+S2X+S3Y+S4Z=S-S5gA1W+A2X+A3Y+A4Z=A-A5gF1W+F2X+F3Y+F4Z=F-F5gC1W+C2X+C3Y+C4Z=C-C5g令:ds=S-S5g，d A=A-A5g，d F=F-F5g，d C=C-C5g上式又可写成:S1W+S2X+S3Y+S4Z=dsA1W+A2X+A3Y+A4Z=d AF1W+F2X+F3Y+F4Z=d FC1W+C2X+C3Y+C4Z=d C这组以单位熟料各原料消耗量为未知数的四元一次联立方程式，可称为原料方程式，它反映了“在不考虑生产损失的情况下，原料及掺入熟料煤灰携带的氧化物在烧成中变成熟料的相应氧化物”，方程式中未知数W、X、Y、Z系数无需推导公式计算转换，分别是各原料中4种主要氧化物成分，解方程式得出单位熟料各原料消耗量，由各原料消耗量可方便地换算成配比: W+X+Y+Z=R石灰石=(W/R)×100%；粘土=(X/R)×100%；铝钒土=(Y/R)×100%；铁粉=(Z/R)×100%。

水泥的原料、燃料与配料一、水泥生产原料1 .石灰质原料：（石灰石、大理石等）占生料70~75%2 .粘土质原料:（硅铝质原料、粘土、砂岩等）占生料10~20%3 .校正原料:（铁质、铝质原料、外加剂等）占生料5~10%二、水泥生产燃料1 .固体燃料⑴烟煤：挥发分214%⑵无烟煤：挥发分W10%⑶低质煤：热值W4000X4.18kJ∕kg2 .液体和气体燃料重油、渣油、天然气、煤气等。

（不能用于立窑）三、工业固体废弃物（工业废渣）1用途（1）作为水泥原料与其它原料配制成生料，入窑煨烧成水泥熟料；（2）作为混合材料与水泥熟料一起粉磨，制成水泥；（3）经过低温处理和物理、化学激发，制成绿色、高性能胶凝材料。

3 .常见工业废渣粉煤灰、煤肝石、赤泥、矿渣、钢渣、电石渣、炉渣、碱渣、城市垃圾等。

四、硅酸盐熟料率值1率值：水泥熟料中各氧化物之间的相对含量的比值。

它与熟料的矿物组成、熟料质量、生料的易烧性有密切的关系，是水泥生产中的重要控制指标之一。

4 .常用率值:⑴石灰饱和比(KH):表示SiO2被CaO饱和成C3S的程度。

⑵硅酸率(n)：表示Si02与AI2O3及Fe2O3之和的比值。

⑶铝氧率(p)：表示AI2O3与Fe2O3的比值。

5 .新型干法水泥生产工艺的熟料率值控制范围：饱和比KHO88~0.91、硅酸率n:2.4~2.7、铝氧率p:1.4~18五、立窑配料工艺1生料种类⑴白生料:生料中不加煤;(回转窑用)⑵半黑生料:生料中加部分煤；(少量立窑用)⑶全黑生料:全部燃煤与原料共同粉磨成生料。

(立窑企业普遍使用)6 .立窑配料要求⑴高饱和比高铝方案：KHo.92~0.96,n2.0~2.2,p1.6~19;⑵高硅低铁方案：KHo.90~0.94,n2.2~2.4,p1.3~1.5;⑶高饱和比高硅方案：KHo.94~0.98,n1.6~1.8,p1.3~15,。

【关键字】方法硅酸盐水泥生料配料调整计算及配料计算方法刘玉兵赵鹰立游良俭中国建筑材料科学研究院水泥新材所，北京摘要：水泥熟料的性能主要取决于熟料的矿物组成。

而熟料的矿物组成又是由熟料的配料方案决定的。

因此，熟料的配料方案是保证水泥质量的基础。

当生料三率值不符合设定值时，通过加入或减去粘土和铁粉，使三率值符合设定值要求。

设生料磨入磨物料总流量为H，将粘土和铁粉量分别增加X和Y后(X、Y可为负值表示减去)，生料率值则符合设定值。

在原配料方案的基础上，加入X粘土和Y铁粉，则调整后新的生料三率值可以满足其设定值要求。

由于X和Y的代数和一般不为0，故生料磨的产量要发生变化，对于黑生料，煤的配比也将发生变化。

为维持生料磨台时产量和配煤的恒定，应对各原料的配比及流量进行校正。

利用Excell表格进行生料配比调整计算和生料配料计算，简洁而直观，但目前的工作还停留在理论推导和公式计算上，尚没有进行工业性生产验证。

因此，在实际水泥生料控制中的调整效果有待于实践检验。

关键词：水泥生料；配料调整1、前言水泥熟料的性能主要取决于熟料的矿物组成和熟料的岩相结构。

而熟料的矿物组成和熟料的岩相结构又是由熟料的配料方案和窑的煅烧过程决定的。

因此，熟料的配料方案是保证水泥质量的基础。

为了获得符合性能要求的水泥熟料，首先要设计熟料的矿物组成，然后再根据原料的化学成分确定所用原料的配合比，以获得可煅烧成矿物组成符合要求的熟料所需的生料，确定原料的配合比的过程称为生料的配料计算。

由于熟料的质量既依赖于熟料中主要矿物成份的质量分数，又依赖于熟料中四种主要矿物的合理搭配，而熟料矿物组成的绝对值受原料和煤灰中硅、铁、铝、钙四元素之和的制约，因此，熟料中四种主要矿物的相对比率更有实际意义。

常用熟料的三率值来表征熟料的质量，因此，配料计算一般都是以获得设定三率值熟料为目标的生料配比计算。

在实际生产过程中，按照配料计算结果配制的生料，常常不能获得三率值完全符合要求的熟料。

水泥厂的生料配料一水泥生产原料种类及大致用量1 主要原料：1钙质原料：以碳酸钙为主要成分的原料，是水泥孰料中CaO的主要来源。

一顿孰料需1.4-1.5吨石灰质干原料，在生料中月占80%左右。

2硅铝质原料：含碱和碱土的铝硅酸盐，主要成分为SiO2，其次为AI2O3，少量Fe2O3，是水泥孰料中SiO2,AI2O3,Fe2O3的主要来源。

一吨熟料约需0-3~0.4吨粘土质原料，在生料中占11~17%。

2 生料定义：由石灰质原料、粘土质原料、少量校正原料（有时还加入矿化剂、晶种等，立窑生产时还要加煤）按比例配合，粉磨到一定细度的物料。

3 生料分类：生料粉和生料浆两种。

（1）料粉：干法生产用的生料。

一般水分≤1%。

据生料中是否含煤又分为三种：白生料：出磨生料中不含煤。

干法回转窑及采用白生料法煅烧的立窑用。

黑生料：出磨生料中含有煅烧所需的全部煤。

采用全黑生料法煅烧的立窑用。

半黑生料：出磨生料中只含有煅烧所需煤的一部分。

采用半黑生料法煅烧的立窑用。

（2）生料浆：湿法生产所用的生料。

一般含水分32%~40%左右。

二配料的原则（率值）及对熟料质量的影响1、配料定义：根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，称为生料配料，简称配料。

2、配料的目的：根据原料资源情况，进行合理的配料，从而尽可能地充分利用矿山资源确定个原料的配比。

计算全厂的物料平衡，作为全厂工艺设计主机选型的依据。

确定原料消耗比例改善物料易磨性和生料的易烧性，为窑磨创造良好的操作条件，达到优质，高产，低消耗的生产目的。

3 配料应遵循的基本原则：（1）烧出的熟料具有较高的强度和良好的物理化学性能。

（2）配制的生料易于粉磨和煅烧；（3）生产过程易于控制，便于生产操作管理，尽量简化工艺流程。

并结合工厂生产条件，经济、合理地使用矿山资源。

4 配料计算中的常用基准1、干燥基准：用干燥状态物料（不含物理水）作计算基准，简称干基。

一、物料平衡式：（不考虑生产损失） 1、干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料2、灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料3、灼烧生料+煤灰（掺入熟料中的）=熟料4、熟料的率值 KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S SM=S/(A+F) IM=A/F 2.5 熟料的率值 一、石灰饱和系数： 公式：KH=232328.235.0065.1SiO O Fe Al CaO --意义：水泥熟料中的总CaO 含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后，所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。

KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。

取值：0.87~0.96二、硅 率:公式: n(SM)= 含义: 反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂、矿物的相对含量。

取值： 三、铝 率:公式: p(IM)=3232O Fe O Al含义：说明熟料中C3A 、C4AF 的相对含量。

反映液相的性质。

(C3A 产生的液相粘度大；C4AF 产生的液相粘度小.) 取值：0.9~1.9 配料计算 配料方法1、尝试误差法先按假定的原料配合比计算熟料的组成。

若计算结果不符合要求，则调整原料的配合比再进行重复计算直至符合要求为止。

2、递减试凑法从假定的熟料化学成分中依次递减假定配分比的原料组分，试凑至符合要求为止。

3、酸碱滴定法根据已确定的生料碳酸盐滴定值和实际测得石灰石、粘土的滴定值按规定的公式作简单的计算，较快地得出各种原料的配合比 4、烧失量法水泥生料的烧失量一般为34～36%。

预先确定的生料烧失量数，按实测石灰石烧失量及实测粘土烧失量，计算原料的配合比。

配料计算实例已知原料、燃料的有关分析数据如表4－10、4－11，假设用窑外分解窑以三种原料配合进行生产，要求熟料的三个率值为：KH ＝0.89±0.02、SM ＝2.1±0.1、IM ＝1.3±0.1，单位熟料热耗为q=3350kj/kg 熟料，试计算原料的配合比。

水泥厂生料配料一、生料及配料的基本概念1 生料1.1 定义：由石灰质原料、粘土质原料、少量校正原料（有时还加入矿化剂、晶种等，立窑生产时还要加煤）按比例配合，粉磨到一定细度的物料。

1.2 分类：生料粉和生料浆两种。

（1）、生料粉：干法生产用的生料。

一般水分≤1%。

据生料中是否含煤又分为三种：白生料：出磨生料中不含煤。

干法回转窑及采用白生料法煅烧的立窑用。

黑生料：出磨生料中含有煅烧所需的全部煤。

采用全黑生料法煅烧的立窑用。

半黑生料：出磨生料中只含有煅烧所需煤的一部分。

采用半黑生料法煅烧的立窑用。

（2）、生料浆：湿法生产所用的生料。

一般含水分32%~40%左右。

2 配料的概念及常用计算式2.1 概念1、定义：根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率值，并由此计算所用原料及燃料的配合比，称为生料配料，简称配料。

2、配料计算的目的：（1）设计（2）生产3、配料应遵循的基本原则：（1）烧出的熟料具有较高的强度和良好的物理化学性能。

（2）配制的生料易于粉磨和煅烧；（3）生产过程易于控制，便于生产操作管理，尽量简化工艺流程。

并结合工厂生产条件，经济、合理地使用矿山资源。

2,2 配料计算中的常用基准1、干燥基准：用干燥状态物料（不含物理水）作计算基准，简称干基。

如不考虑生产损失，有：各种干原料之和=干生料（白生料）2、灼烧基准：生料经灼烧以后去掉烧失量之后，处于灼烧状态，以灼烧状态作计算基准称为灼烧基准。

如不考虑生产损失，有：灼烧生料+煤灰（掺入熟料中的）=熟料3、湿基准：用含水物料作计算基准时称为湿基准，简称湿基。

4、基准间的转换：（1）干基转灼烧基：式中：A——干基物料成分（%）L——干基物料烧失量（%）（2）干基转湿基：式中：w——物料含水量（%）2,3 熟料热耗与煤耗1、热耗：生产1kg熟料所消耗的热量。

符号q，单位kj/kg；2、煤耗：生产1kg熟料所消耗的煤的质量。

符号p，单位kg/kg式中：Qnet,ar——煤的收到基低位发热量（kj/kg）煤耗分实物煤耗、标准煤耗两种，上式中，煤的发热量用的是什么煤，算出的就是什么煤耗。

水泥工艺培训材料（生料、熟料部分）一新型干法工艺流程二、水泥生产的原燃料及配料2.1、水泥生产原料2.1.1.石灰质原料:(石灰石、大理石等）占生料70～75% （本厂82～87%）2.1.2粘土质原料:(硅铝质原料、粘土、砂岩等)占生料10～20% （砂岩4～6%）2.1.3.校正原料:(铁质、铝质原料、外加剂等)占生料5～10% （煤矸石3～4% 粉煤灰3～4% 钢渣3～4%）（有3、4、5组分配料。

其中组分多、易于调整。

我们厂现在是5组分配料）2.2、水泥生产燃料1.固体燃料(1)烟煤：挥发分≥14% 回转窑主要使用烟煤。

Vf（30～36%）Af（8～12%）Qdwf(6000～6500)(2)无烟煤：挥发分≤10%(3)低质煤：热值≤4000×4.18kJ/kg2.液体和气体燃料重油、渣油、天然气、煤气等。

2.3水泥熟料的矿物组成2.3.1、熟料矿物组成C3S ——硅酸三钙（含量:50～60%)（强度高）C2S ——硅酸二钙(含量:15～32%)（强度较高）C3A ——铝酸三钙(含量：3～11%)（凝结快）C4AF——铁铝酸四钙(含量:8～18%)（耐磨耐蚀）2.3.2、主要化学成分:CaO 62～67%、SiO2 20～24%、Al2O3 4～7%、Fe2O3 2.5～6%。

MgO R2O SO3 CL-2.4、硅酸盐水泥熟料的率值2.4.1.率值：水泥熟料中各氧化物之间的相对含量的比值。

它与熟料的矿物组成、熟料质量、生料的易烧性有密切的关系，是水泥生产中的重要控制指标之一。

2.4.2常用率值:(1)石灰饱和比(KH):表示SiO2被CaO饱和成C3S的程度。

KH=｛CaO-(1.65*AL2O3+0.35*Fe2O3+0.7SO3)｝／2.8SiO2(2)硅酸率(n或SM)：表示SiO2与Al2O3及Fe2O3之和的比值。

SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)(3)铝氧率(P或IM)：表示Al2O3与Fe2O3的比值。

绵阳职业技术学院水泥生料制备《项目四报告书》第四组项目负责人：吴文梁成员：何旺雷小玲庄露萍陈玉超“水泥生料制备技术”课程任务书院（系）材料工程系班级水泥122 部门第四组任务四任务下达日期：2013 年04 月22 日任务完成日期：2013 年05 月13 日任务题目：生料的配料主要内容和要求：内容：根据硅酸盐水泥性能的要求，利用所选择的原料，合理选择生料配料方案，进行配料计算，为后续熟料煅烧过程中各种物理化学反应的顺利进行提供保障，并能降低煅烧过程的热耗，提高熟料的产量和质量。

要求1、合理选择选择配料方案（庄露萍）熟料矿物组成及率值2、配料计算(雷小玲）利用“第一任务原料的选择”中本组所选择的原料编制excel配料计算表3、实施配料方案。

（陈玉超）利用“2”中编制的配料计算表完成“1”中所选择配料方案。

4、技术经济要求。

（何旺）描述配料对粉磨电耗，熟料煅烧的影响。

备注：1、项目负责人：吴文梁（汇总，汇报）2、所有资料5月1日前交项目负责人与组长。

3、Word,PPT在5月7日前完成，交给全组成员，全组成员进行检查，改进。

一、配料方案1、设计孰料率值：KH=0.91±0.02 n=2.5±0.1 p=1.7±0.1 热耗：3252kj/kg Qnet,ar=23886kj/kg2、原料与煤灰的化学组成3、煤的工业分析二、配料计算1、运用尝试误差法在Excel表计算出了配料比为：则原料经过配料比后的加入量（%）为：所以干基生料为：2、孰料中煤灰掺入量（%）325326.201003.5723886100100yy A q SA G Q⨯⨯===⨯⨯100-3.57=96.43L -100A=灼烧基所以孰料中灼烧基占的各氧化物组成为:3、孰料成分为：灼烧基+煤灰掺入量名称 配料比SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO SO 3 K 2O Na 2O Cl -灼烧生料 96.43 19.36 4.49 3.02 64.39 0.85 0.12 0.680.08 0.02 煤灰 3.57 1.84 1.03 0.22 0.27 0.05 0.08 0.04 0.02 0.00 熟料10021.205.513.2564.660.900.190.710.090.024、计算湿基配合比ω-100100干基成分湿基成分⨯=三、率值计算1、石灰饱和系数：232332( 1.650.350.7)2.864.39 1.65 5.510.353.25070.192.821.200.91CaO Al O Fe O SO SiO -⨯-⨯-⨯=⨯-⨯-⨯-⨯=⨯=2 、硅率：2232321.22 2.425.51 3.25SM SiO Fe O Al O===++ 3、铝率23235.51 1.703.15IM Al O Fe O===4、实际三率值与给定率值比较四、定量喂料设备的选择依据：1、被运物料的性质、所需的通过能力和存仓能力。

水泥生产用原料及配料（4课时）第一节水泥生产用原燃材料及其控制1、水泥生产用原料1。

1石灰质原料：以碳酸钙为主要成分石灰石、泥灰岩、贝壳等，另如电石渣、糖滤泥等工业废渣也可作为石灰质原料。

石灰质原料是水泥生产的主要原料。

一般要求石灰石Ca O＞45%，MgO＜3.0％，但在新型干法水泥生产中，采用了石灰石预均化、生料均化等措施,为低品位石灰石的利用提供了保证，使得CaO含量在42%左右，MgO含量在3％—5%的底品位石灰石也能应用于水泥生产.1.2粘土质原料：主要以含SiO2及少量AL2O3、Fe2O3的原料。

天然粘土质原料有黄土、粘土、砂岩、河沙等，此外还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣.粘土质原料一般SiO2＞55％。

1.3校正原料：当石灰质原料和粘土质原料配料不能满足配料方案要求时,或SiO2或AL2O3或Fe2O3含量不足时，根据所缺成分，分别采用相应的校正原料。

因此校正原料分为，(1）硅质校正原料,例如砂岩；（2）铝质校正原料，如煤矸石、粉煤灰、铝矾土;（3)铁质校正原料，如天然低品位铁矿石，硫酸渣、钢渣等工业废渣。

2、水泥生产用燃料2.1燃料在水泥生产中作用：一是提供熟料煅烧及物料烘干所需要的热量;二是燃料燃烧后所剩煤灰等作为原料掺到熟料及水泥中去。

2.2煤的分类及组成水泥工业生产一般用煤作为燃料，此外在窑升温过程中及投料初始会使用很少一部分柴油。

（1）煤的分类:根据埋藏时间及碳化程度不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。

（2）煤的组成：分析燃料的组成通常有元素分析法和工业分析法。

根据元素分析，煤由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S)五种元素和水分、灰分组成。

根据工业分析，煤由挥发份（V)、固定碳（C）、灰分(A）、水分(W)组成.其中煤的灰分，是煤燃烧后剩余的矿物杂质,其主要化学成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO ，另外还有少量的K2O、Na2O、SO3。