2020-08-05
91
Расчет состава сырьевой смеси заключается в определении такого соотношения между исходными сырьевыми материалами, которое обеспечивает получение клинкера заданного минералогического состава. Эта задача может быть решена расчетными или графическими методами. В заводской практике в основном пользуются расчетными методами.
Расчет химического вещественного состава сырьевой смеси.
При расчете сырьевых смесей исходят из минералогического состава клинкера, обеспечивающего для данного завода оптимизацию технологических параметров получения клинкера и заданные свойства цемента. Более наглядны технологические особенности сырьевой смеси, если ее состав характеризуется КИ и модулями получаемого при спекании клинкера, который затем пересчитывают на химический состав по формулам С.Д.Окорокова, а затем состав клинкера выражают в виде КИ, п и р который берут за основу расчета сырьевой шихты.
Расчет шихты ведут с точностью до 0,01% или 0,001%. Состав сырьевых компонентов приводят к 100%: если сумма меньше 100%, то добавляют «прочие»; если сумма оксидов больше 100%, то состав сырьевой смеси пересчитывают на 100% с помощью коэффициента.
|
|
|
Чаще всего приходится вести шихтовку по величине КИ и одному из модулей. Так как число сырьевых компонентов должно быть на единицу больше, чем число заданных характеристик, уже в этом случае должно быть три сырьевых компонента - известковый, кислый и корректирующий.
Исходные данные:
Требуется рассчитать сырьевую смесь для получения клинкера с КИ=0,90 и n=2,50. Сырьевыми компонентами являются известняк, глина и пирит. Химический состав компонентов, а также золы приведен в нижеследующей таблице.
Таблица 1. Химический состав сырьевых компонентов и золы:
| Комп-ты | Химический состав, % | ||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | П.п.п | Проч | ∑ | |
| Для приведения к 100% | |||||||||
| Известняк | 0,9 | 0,21 | 0,16 | 53,8 | 1,44 | 0,41 | 45,15 | - | 102,07 |
| Глина | 53,89 | 26,12 | 8,0 | 3,14 | 1,26 | 2,12 | 3,39 | - | 97,92 |
| Пирит | 85,13 | 6,85 | 2,17 | 2,24 | 0,87 | 0,92 | 3,25 | - | 101,43 |
| После приведения к 100% | |||||||||
| Известняк | 0,9 | 0,21 | 0,9 | 52,99 | 1,44 | 0,41 | 43,15 | - | 100,0 |
| Глина | 53,89 | 25,12 | 7,82 | 3,14 | 1,26 | 2,12 | 3,39 | 1,0 | 100,0 |
| Пирит | 84,13 | 6,85 | 2,17 | 2,24 | 0,87 | 0,92 | 3,25 | 0,43 | 100,0 |
Для приведения к 100% каждый оксид делим на 100%, получим:
R1 = 
= 0,979 R2 = 
= 1,021
R3 = 
= 0,985 R4 = 
= 1,002
При необходимости эти же расчеты производятся для II, III и IV компонентов. Для химических анализов, в которых итоговая сумма меньше 100, приведение к 100% производим путем включения в химический состав содержание прочих соединений.
Для упрощения в формулах расчета приняты следующие сокращения: CaO - C, SiO2 -S, Al2O3 - A, Fe2O3 - F. Индексы к символам обозначают принадлежность его к тому или другому компоненту, например, С1 - к первому, С2- ко второму, С0 - к сырьевой смеси.
|
|
|
Принимая, что в сырьевой смеси на 1 весовую часть третьего компонента приходится х весовых частей первого компонента и y весовых частей второго, можно написать следующие равенства:
С = 
A = 
= 
F = 
(1.1)
Подставляя вышенаписанные значения C, S, A и F в формулы:
= 
и n = 
(1.2)
Получаем совместно с выражением 100 = x+y+z систему двух линейных уравнений с двумя неизвестными.
Решение этой системы выражается следующими формулами:
x1 = (С1 - 2,8S1KH - 1,65A1 - 0,35F1) + (C2 - 2,8S2KH - 1,65A2 - 0,35F2) = 2,8S3KH + 1,65A3 - C3
x2 (S1 - nA1 - Nf1) + y(S2 - nA2 - nF2) = nA3 - nF3 - S3
Подставляя эти сокращенные обозначения в линейное уравнение получим:
a1x1 + by = c1 a2x + b2y = c2
Решая эту систему 2-х уравнений с 2-мя неизвестными, получим:
x = 
Задается коэффициентом насыщения KH = 0,9 и силикатным модулем n = 2,3. Определяем соотношение между сырьевыми компонентами:
а1 = 2,80 КНS1 + 1,65A1 + 0,35F1 - C1 = 2,80*0,9*0,9+1,65*0,21+0,35*0,16-52,99 = 2,26 + 0,34 + 0,05 - 52,99 = -50,34
a2 = n(A1 +F1) - S1 = 2,30*(0,16+0,21)-0,9 = -0,04
b1 = 2,80 KHS2 + 1,65A2 + 0,35F2 - C2 = 2,80*0,9*53,89+1,65*25,12+0,35*7,82-3,14 = 176,83
b2 = n(A2 +F2) - S2 = 2,30*(25,12+7,82) - 53,89 = 21,87
c1 = 2,80 KHS3 + 1,65A3 + 0,35F3 - C3 = 2,80*0,9*84,13+1,65*6,85+0,35*2,17-2,24 = 212 + 11,3 + 0,75 - 2,24 = 221,81
c2 = n(A3+F3) - S3 = 2,30*(6,85+2,17) - 84,13 = -63,38
Таким образом:
a1 = -50,34 a2 = -0,04
b1 = 176,83 b2 = 21,87
c1 = 221,81 c2 = -63,38
Подставляя найденные значения соотношений, находим:
x = 
= 14,68
y = 
= 2,92
В процентном соотношении сырьевая смесь состоит:
Известняк = 
= 
= 78,92%
Глина = 
= 
= 15,69%
Пирит = 
= 
= 5,37%
В перерасчете всех 3-х компонентов на 100%, получим:
Rизв. = 
= 0,789 Rгл. = 
= 0,159 Rпир. = 
= 0,537
Таблица 2.
| Компоненты | Химический состав, % | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | Проч. | ∑ | |
| Известняк | 0,61 | 0,87 | 0,42 | 44,11 | 0,28 | - | 32,63 | 78,92 |
| Глина | 11,87 | 1,56 | 0,42 | 0,5 | 0,25 | - | 1,09 | 15,69 |
| Пирит | 0,26 | 0,04 | 1,23 | 0,08 | 0 | - | 3,78 | 5,39 |
| Состав сырьевой смеси | 12,47 | 2,47 | 2,07 | 44,69 | 0,53 | - | 37,5 | 100 |
Таким образом, сырьевая смесь состоит из 78,92% известняка, 15,69% глины и 5,39% пирита. Полученные данные вносим в таблицу 4.
Таблица 3. Химический состав сырьевой смеси
| Компоненты | Химический состав, % | ||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | П.п.п | ∑ | |
| Известняк 78,92% | 0,61 | 0,87 | 0,42 | 44,11 | 0,28 | 32,63 | 78,92 |
| Глина 15,69% | 11,87 | 1,56 | 0,42 | 0,5 | 0,25 | 1,09 | 15,69 |
| Пирит 5,39% | 0,26 | 0,04 | 1,23 | 0,08 | 0 | 3,78 | 5,39 |
| Сумма - состав смеси | 12,47 | 2,47 | 2,07 | 44,69 | 0,53 | 37,5 | 100 |
Подсчитываем правильность определения:
KH = 
= 
= 0,9= 
= 
= 2,3
Заданные КН и силикатный модуль совпадают с рассчитанными, что свидетельствует о правильности произведенных расчетов.
