Проектирование составов сырьевых смесей

Проектирование состава портландцементной сырьевой смеси производится с целью определения количественного соотношения в шихте сырьевых компонентов (известняка и каолиновой глины), обеспечивающих заданный химико-минералогический состав клинкера и, следовательно, свойства выпускаемого цветного портландцемента типа I. Исходными данными для расчета являются задаваемые модульные характеристики клинкера и усредненный химический состав используемых сырьевых материалов.

Наиболее распространенным способом расчета сырьевой смеси является расчет по задаваемым модульным характеристикам: коэффициенту насыщения, кремнеземному и глиноземному модулям.

Коэффициент насыщения — отношение количества оксида кальция СаО в клинкере, фактически связанного с кремнекислотой, к ее количеству, теоретически необходимому для полного связывания этой кислоты в трехкальциевый силикат.

Коэффициент насыщения КН, безразмерная величина, вычисляется по формуле.

Коэффициент насыщения КН находится в пределах от 0,88 до 0,95.

Кремнеземный модуль — отношение процентного содержания в клинкере кремнекислоты к сумме процентного содержания оксида алюминия Al₂O₃ и оксида железа Fe₂O₃.

Кремнеземный модуль, безразмерная величина, рассчитывается по формуле.

Кремнеземный модуль варьируется в интервале от 1,9 до 3.

Глиноземный модуль — отношение процентного содержания в клинкере оксида алюминия Al₂O₃ к процентному содержанию оксида железа Fe₂O₃.

Глиноземный модуль, безразмерная величина, рассчитывается по формуле.

Глиноземный модуль составляет от 0,9 до 2.

В клинкере ограничивается содержание следующих примесных оксидов, % по массе, не более: MgO — 5; SO₃ — 3,5; щелочных оксидов R₂O (Na₂O + К₂O) — 0,8.

Проектирование портландцементной сырьевой смеси основано на определении процентных соотношений (по массе), в которых должны дозироваться сырьевые компоненты при подготовке шихты. Расчет осуществляется на основе химического анализа компонентов шихты на содержание оксидов, % по массе: SiО₂, А1₂О₃, Fe₂О₃, CaO, MgO, SO₃, R₂O, и на потери при прокаливании.

При расчете сырьевой смеси для получения клинкера, применяемого при производстве выпускаемого цветного портландцемента для цветных бетонов, использовалась компьютерная программа «Шихта». Данная программа позволяет рассчитывать по известному усредненному химическому составу сырья соотношение компонентов для получения смеси с заданным коэффициентом насыщения и модульными характеристиками, а также содержание в клинкере основных минералов — алита, белита, целита, феррита.

Исходные данные и результаты расчета состава портландцементной сырьевой смеси представлены на рисунке 1.

Из полученных результатов следует, что значения коэффициента насыщения (КН = 0,95), кремнеземного модуля (n = 3), глиноземного модуля (р = 1,12), содержание оксида магния (MgO = 3,69%), оксида серы с (SO₃ = 0,00%), щелочных оксидов (R₂O = 0%) соответствуют ведомственным нормам технологического проектирования цементных заводов.

Содержание известняка в шихте составляет 85,40% (по массе), глины -2,25% (по массе). Клинкер для получения выпускаемого цветного портландцемента типа I строительства представлен следующим минеральным составом, % по массе: — 68,86;- 9,30;

— 4,28; - 10,19. Количество ангидрита в клинкере составляет 0,01% (по массе).

Рисунок 1 — Исходные данные и результаты расчета состава сырьевой смеси с помощью компьютерной программы «Шихта».