水泥烧成五率值化学平衡配料法制造技术

本发明专利技术涉及水泥生产配料方法的数学模型，其特征是该模型包含ＳｉＯ＃－［２］、Ａｌａ＃－［２］Ｏ、ＢａＯ、ＭｎＯ＃－［２］、Ｐ＃－［２］Ｏ＃－［５］、ＴｉＯ＃－［２］等十三种以上氧化物的化学平衡关系。实施本发明专利技术比三率值配料法节煤耗２５～３８％，耗电下降２０～３０％，熟料质量稳定在６２．５～７２．５兆帕。本发明专利技术亦通用于特种水泥的生产配料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的是水泥生产配料方法的数学模型水泥生产已有一百六十多年历史，过去采用的是由德国库尔、俄国金德-容克、美国鲍格等学者演化完成并应用至今的数学模型，简称三率值配料法，其数学模型如下KH(生料)=CaO-(1.65A+0.35F+0.7S)/2.8SiO2KH(熟料)=CaO-fCaO-(1.65A+0.35F+0.7S)/2.8SiO2n=SiO2/(A+F)；P=A/F分式中KH代表石灰饱和系数；n代表硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系；P代表Al2O3与Fe2O3的比例关系。三率值配料法的矿物组成计算公式C3S=3.8SiO2(3KH-2)；C2S=8.6SiO2(1-KH)C3A=2.65(A-0.64F)；C4AF=3.04F氧化物的代表符号与矿物简写C-CaO；S-SiQ2；A-Al2O3；F-Fe2O3；S-SO3；C3S-3CaO·SiO2；C2S-2CaO·SiO2；C3A-3CaO·Al2O3；C4AF-4CaO·Al2O3·Fe2O3这种三率值配料法只概括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO四种氧化化物的化学反应平衡关系式。而当今水泥熟料生产中除上述四种氧化物以外，尚有MgO、SO3、CaF2、K2O、Na2O、BaO、Mn2O3、P2O5、TiO2等十几种氧化物的存在和对化学反应的影响。由于尚无表示上述十几种化学反应关系的数学模型，于是生产配料者就采用三率值加经验碰运气的重复方法，用高配煤高温煅烧法把具有双重性挥发的SO3、CaF2、K2O、Na2O、P2O5等氧化物驱跑。这样既浪费了资源，又影响了质量的再提高。而且又污染了环境。特别是立窑水泥生产长期被能耗高、质量差的臭名所困扰，乃致被国家产业政策定为淘汰对象。本专利技术的目的是建立包括上述十几种氧化物的化学反应数学模型，以便在水泥生产中消除污染，变废为利，降低能耗，提高质量，增加效益。其基本方法亦通用于特种水泥生产配料(C4A3S)。本专利技术是这样实现的一、采用五率值配料法及其数学模型(一)按水泥熟料化学成分表示(生料仍按三率值配料法计算，但内涵是熟料整体化学平衡的体现)(1)KH(生料)=CaO-{1.65(A-0.22BaO)+0.35(F+M)+1.05TiO2+1.19P2O5+0.7}/2.8SiO2(2)KH(熟料)={CaO-fCaO-}/8.97(CaF2-0.18P)+4.84N+3.75(SO3-0.85K)其中C3A/F＞1(当采用萤石单矿化剂时用此法计算氟钠饱和度)(5)P=A/F(6)n=SiO2/(A+F)(7)两强氟硫或氟钠矿物比C4A3S/C11A7·CaF2或C8A3N/C11A7·CaF2分式中K-K2O；N-Na2O；N-C8A3·N；B-BaO；M-Mn2O3F-CaF2；P-P2O5；C4A3S-无水硫铝酸钙矿物；C11A7.F-氟铝酸钙矿物；C8A3.N-钠铝酸钙矿物；S-硫酸钙或SO3；T-TiO2。二、五率值的最佳要求范围(一)KH(生产控制)=F/SKH或F/NKH+0.02～0.05公式中F/SKH代表FS转化C2S为C3S的KH；F/NKH代表FN转化C2S为C3S的KH；0.02～0.05代表CaO过饱和状态的石灰饱和系数(二)F/SKH或F/NKH计算公式与推导机理(1)(2)(3)由反应式可知1、一分子CaF2可转化7分子C3A为一分子C11A7·CaF2；同时转化10分子C2S为10分子C3S；则CaF2转化低强矿物(C2S和C3A下同)为C3S的转化系数和A1=10C3S/7C3A=1.4286×C3A(％)2、一分子CaSO4可转化3分子C3A为一分子C4A3S；同时转化6分子C2S为6分子C3S；则CaSO4转化低强矿物为C3S其转化系数和A1=6C3S/3C3A=2×C3A(％)。3、一分子Na2O可转化3分子C3A为一分子C8A3N；同时转化一分子C2S为C3S；则Na2O转化低强矿物为C3S的转化系数和A1=C3S/3C3A=0.3333×C3A(％)4、F、S、N(CaF2、CaSO4、Na2O)在熟料烧成过程中把C3A转化为早强矿物(C11A7.F；C4A3S；C8A3N)；同时分解的CaO与C2S化合生成C3S，这部分C3S没有包括在原饱格公式中，故命名为A1，而按原公式计算法的C3S称为A2，这样熟料中的A矿=A1+A2；原C2S=8.6SiO2(1-KH)，则KH=1-C2S/8.6SiO2；前推导可知A1≈C2S，所以F/SKH或F/NKH=1-A1/8.6SiO2；前导可知A1≈C2S，所以，F/SKH或F/NKH=1-(A1/8.6SiO2)当A1≥C2S时，熟料中没有C2S或极少存在。当C3A/F+S或C3A/(F+N)=1±0.05时，则表示熟料中C3A也转化完全。此种熟料的化学成分完全处以化学平衡状态。为了防止生成非水硬性矿物CS出现，遵循化工生产中的过饱和规律要求，生产控制配料时，有意添加fCaO1～3％，以保持CaO处于过饱和状态。过饱和石灰系数计算公式=fCaO/2.8SiO2(平均值)。5、A1总和计算公式与方法①A1(总)=A1(F)+A1(S)+A1(N)(按实际发生的化学反应计算)②氟硫饱和度和氟钠饱和度C3A/F+S或C3A/F+N=1±0.05③P以饱和Al2O3、Fe2O3、BaO、K2O、Na2O、CaF2、SO3、P2O5、Mn2O3为准。④n=2±0.3⑤两强氟硫矿物比或氟钠矿物比C4A3S/C11A7.F=1±0.5；C8A3N/C11A7·F顺其自然(该率值的主要作用是保证水化正常)⑥各率值的重要程度顺序KH＞F/SKH＞C3A/(F+S)＞P＞两强比＞n(三)五率值化学平衡配料法的矿物组成计算公式(1)C3S(A矿)=A1+A2其中A1=(F,S,N)转化系数×C3A(％)A2=3.8SiO2(3KH-2)(2)C2S=8.6SiO2(1-KH)(3)实有C2S=C2S-A1；若A1≥C2S，则C2S=O(4)C4AF=3.04Fe2O3(5)C4AM=3.06Mn2O3(6)C3A=2.65〔A-0.64(F+M)-0.22B〕(7)(C11A7·F+C8A3N+C4A3S)=C3A×0.747(8)C11A7·F=CaF2×8.97×0.747(9)C8A3N=4.84×Na2O×0.747(10)C4A3S=C3A×0.747-(C11A7·F+C8A3N)当CaF2×8.97+Na2O×4.84≥C3A时，C4A3S=O(11)Na2SO4=2.29×Na2O(12)K2SO4=1.85K2O(13)3BaO·Al2O3=1.22BaO(14)氟磷石灰(9CaO·3P2O5·CaF2=2.37×P2O5(％)(15)CaSO4=1.7fSO3(当同时存在C11A7F与C4A3S时)(16)3CaO.2TiO2=2.05×TiO2(％)；简式CT(四)五率值配料法系统公式中各系数的来由(1)8.97(7/CaF2=7/78×100)；(2)3.75(3/SO3=3/80×100)(3)4.84(3/Na2O=3/62×100)；(4)0.85(SO3/K2O=80/94)本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及水泥生产配料方法的数学模型，其特征是：该配料方法包含ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳＯ↓［３］、ＣａＦ↓［２］、Ｋ↓［２］Ｏ、Ｎａ↓［２］Ｏ、ＢａＯ、ＭｎＯ↓［２］、Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］、ＴｉＯ↓［２］等十三种以上氧化物的化学平衡关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：马中奇，张婉玉，马斌，马玉萍，马艳，
申请(专利权)人：马中奇，张婉玉，马斌，马玉萍，马艳，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]