Расчет состава сырьевой смеси

Для различных видов вяжущих используются различные методики расчета составов сырьевых смесей. В методических указаниях приводится расчет состава портландцементной сырьевой смеси, поскольку он является наиболее сложным, а портландцемент наиболее массовым вяжущим материалом. Используя принцип расчета состава указанной сырьевой смеси, можно производить подобные расчеты и для других вяжущих.

Сырьевая смесь рассчитывается, исходя из химического состава сырьевых компонентов и модульных характеристик клинкера:

(1)

(2)

(3)

к_н = (4)

где m – основной (гидравлический) модуль;

n – силикатный модуль;

p – глиноземистый модуль;

к_н – коэффициент насыщения.

CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, SO₃ – содержание соответствующих оксидов в компонентах, сырьевой смеси и клинкере, %

При расчете сырьевой смеси количество модульных характеристик должно быть на единицу меньше числа компонентов. Обычно используют КН, а также «n» либо «p» в зависимости от характера изменчивости химического состава компонентов. При значительных колебаниях в составе глинистого компонента содержание глинозема корректировку проводят по глиноземистому модулю, а при непостоянстве содержания кремнезема – по силикатному.

Химический состав клинкера также может быть задан соотношением минералов. В этом случае производится его пересчет на модульные характеристики.

(5)

(6)

к_н = (7)

Расчет может производиться по методике Окорокова С.Л., либо Когана М.С. Вторая – более удобная, позволяет на любом этапе расчета контролировать его точность, позволяет на любом этапе расчета контролировать его точность, поэтому цементные заводы, как правило, используют ее. Обычно цементные заводы работают на 3-х компонентной сырьевой смеси; исходя из этого положения, рассмотрим расчет 3-х компонентной сырьевой смеси по заданным значениям КН и n без учета присадки золы топлива.

Химические составы сырьевых компонентов сводят в таблице 2

Таблица 2 – Химический состав исходных сырьевых материалов

Компоненты	Химический состав, %
SiO2	Aℓ2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	R2O	ППП	∑
Известняк
Глина
Огарки (песок)

Если сумма оксидов и ППП (потерь при переработке) превышает 100%, то состав компонентов необходимо пересчитать на 100% путем умножения содержания оксидов и ППП на коэффициент k, рассчитываемый по формуле

(8)

где SiO₂, Al₂O₃,…, ППП – содержание соответствующих оксидов в компоненте, %

Если же сумма оксидов и ППП менее 100%, то путем добавления «прочих» состав приводится к 100%. Для упрощения расчетов в «прочие» можно также отнести MgO, R₂O и даже SO₃. Пересчитанные составы сводятся в табл. 3

Таблица 3 – Химический состав исходных сырьевых материалов в пересчете на 100%

Компоненты	Химический состав, %	n	p
SiO2	Aℓ2O3	Fe2O3	CaO	SO3	проч	ППП	сумма
Известняк
Глина
Огарки

Проводится расчет модульных характеристик (n или р) для выбора вида корректирующей добавки; при этом исходят из следующего. Если «n» компонентов низок, то его повышают вводом добавок с высоким содержанием кремнезема, а если высок – снижают вводом железо-, глиноземсодержащих добавок.

При низком значении «n» карбонатного компонента его, как правило, корректируют глинистым компонентом.

Корректирование основных компонентов по «n» добавкам, например, огарками проводят по формулам, позволяющим установить соотношение между основным компонентом и добавкой для получения заданного «n».

(9)

(10)

Установленные соотношения пересчитывают на 100% и затем высчитывают химический состав откорректированных материалов, который сводят в таблицу 4.

Таблица 4 – Химический состав откорректированных материалов

Компоненты	Химический состав, %	n	p
ППП	SiO2	Aℓ2O3	Fe2O3	CaO	SO3	проч	ППП	сумма
х огарков
y известняка
Известняк I
ρ огарков
q глины
Глина I

Проверяются заданные значения «n» по откорректированным известняку I и глине I и если они расходятся с заданным значением не более чем на 0,5%, то корректировка считается проведенной верно.

Далее устанавливается соотношение между откорректированным известняком I и глиной I по заданному КН.

(11)

Соотношение между известняком I и глиной I пересчитывают на 100%.

Определяется расход сухих материалов на 100 кг сырьевой смеси:

огарков в известняке I – хm

известняка в известняке I – ym

^{___________________________________________}

Итого: xm+ym

огарков в глине I – pn

глины в глине I – qn

^{___________________________________________}

Итого: pn+qn

Всего огарков: в известняке I – хm

в глине I – pn

^{___________________________________________}

Итого: xm+pn

Всего сухих компонентов:

известняка – ym, кг–ym, %

глины – qn, кг–qn, %

огарков – (pn+xm), кг–(pn+xm), %

^{___________________________________________}

Итого: 100,00 кг–100. 00%

Химический состав сырьевой смеси, рассчитанный по выше приведенному соотношению компонентов, и клинкера, отличающегося от состава сырьевой смеси отсутствием ППП, сводится в таблице 5

Коэффициент пересчета химического состава сырьевой смеси на химический состав клинкера вычисляется по формуле:

(12)

Затем все составляющие химического состава сырьевой смеси, исключая ППП, умножаются на k_пер, в результате устанавливается химический состав клинкера.

Таблица 5 – Химический состав сырьевой смеси и клинкера

Компаненты	Химический состав, %	n	p	kн
SiO2	Aℓ2O3	Fe2O3	CaO	SO3	проч	ППП	сумма
ym известняка
qn глины
(pn+xm) огарков
Сырьевая смесь
Клинкер

В том случае, если обжиг сырьевой смеси проводится на твердом топливе, необходимо учитывать присадку золы и топлива к клинкеру. Количество присадки золы и ее химический состав задаются, исходя из практических данных.

Затем проводится расчет по вышеприведенной методике, причем золу топлива корректируют одним из заданных сырьевых компонентов до получения принятых модульных характеристик. Расчет ведут на прокаленное сырье.

Расход компонентов определяется исходя из получения «зольного» клинкера и обычного клинкера, а затем приводят расчет к 100 кг клинкера.

Затем производится расчет на сырьевую смесь, учитывая ППП сырьевых компонентов и смеси.

Методика расчета состава сырьевой смеси с учетом присадки золы топлива приведена в специальной литературе.