1. История развития производства вяжущих

Расчет состава сырьевой смеси для производства клинкера.

Цель расчета состава сырьевой смеси – определить такое соотношение между отдельными компонентами шихты, при котором бы получался клинкер с заданной характеристикой.

Для того чтобы рассчитать сырьевую смесь, необходимо иметь химический анализ сырьевых компонентов и характеристику клинкера.
Клинкер может быть охарактеризован:
1. Минералогическим составом.
2. С помощью коэффициента насыщения и модулей.
Существуют рекомендации о рациональном составе клинкера.
Для рядового ПЦ рациональный состав клинкера:

Минерал	Рациональное содержание в клинкере, %
Алит С3S (3СаО*SiO2)	52…62
Белит С2S (2СаО*SiO2)	13…20
Трехкальциевый алюминат С3А (3СаО*Al2O3)	5…8
Алюмоферриты кальция С4АF (переменного состава)	13-16
Другие	2…4

При этом модульная характеристика:
КН=0,9±0,02
n=2,2±0,3
р=1,3±0,3
Химический состав сырья необходимо привести к 100%.
Расчет начинают с 2х компонентной шихты. При этом определяется соотношение основных компонентов (известняк и глина) для получения заданного КН.

Затем для определения необходимости введения дополнительных компонентов (корректирующих добавок) рассчитывают модули для 2х компонентной шихты.
При этом теоретически может возникнуть 5 случаев:

1. 
   n=n_з, р=р_з (предпочтителен, но встречается очень редко)
   
2. 
   n>n_з, р>р_з (наиболее распространен, требуется железистая добавка)
   
3. 
   nз, р<р_з (встречается редко, требуется введение кремнеземистой и глиноземистой добавки)
   
4. 
   n>n_з, р<р_з (встречается очень редко, требуется введение глиноземистой добавки)
   
5. 
   nз, р>р_з (требуется введение кремнеземистой и железистой добавки)
   

После определения, какую добавку следует вводить, рассчитывают трех или четырехкомпонентную шихту (по формулам или по графикам).


Пример
Задаемся минералогическим составом клинкера, исходя из рекомендаций [1-3] о рациональном минералогическом составе для рядового портландцемента.
Таблица 2.3 – Минералогический состав клинкера

Минерал	Рациональное содержание в клинкере, %	Приятое содержание в клинкере, %
Алит С3S (3СаО*SiO2)	52…62	58
Белит С2S (2СаО*SiO2)	13…20	18
Трехкальциевый алюминат С3А (3СаО*Al2O3)	5…8	7
Алюмоферриты кальция С4АF (переменного состава)	13-16	14
Другие	2…4	3

Существуют формулы для перерасчета минералогического состава клинкера на химический (и наоборот):
% SiO₂ = 0,263*С₃S + 0,349*C₂S + SiO₂^cв = 22,54%
% Al₂O₃ = 0,377*C₃A + 0,210*C₄AF = 5,58%
% Fe₂O₃ = 0,329*C₄AF = 4,60%
% CaO = CaO^св + 0,737*C₃S + 0,651*C₂S + 0,623*C₃A + 0,461*C₄AF = 66,28%
При таком составе модульная характеристика клинкера следующая:



Производим расчет двухкомпонентной шихты – известняк и глина для получения заданного коэффициента насыщения. Химический состав известняков и глины представлен в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Химический состав компонентов сырьевой шихты

Компонент	Содержание оксида, % по массе
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	прочие оксиды	ППП
Известняк	0,32	0,12	0,06	55	0,5	44,0
Глина	45,4	38,8	0,3	0,1	0,6	13,8
Опока (кремнеземистая добавка)	90,04	1,39	0,6	0,92	5,05	2,0
Колчеданные огарки (железистая добавка)	5,0	1,5	72	0,8	13,7	7,0

Найдем соотношение между известняком и глиной, которое обеспечит требуемый коэффициент насыщения:

Таким образом, при соотношении известняка и глины в сырьевой шихте как 3,2 : 1 обеспечивается требуемый коэффициент насыщения. Составим пропорцию:
На 4,2 части сырьевой смеси – 3,2 части известняка
На 100% сырьевой смеси – x% известняка

Следовательно, в 100% двухкомпонентной сырьевой смеси должно содержаться 76% известняка и 24% глины. Определим, обеспечивает ли двухкомпонентная сырьевая смесь требуемые силикатный и алюминатный модули:
<2,21
>1,21
Таким образом, двухкомпонентная шихта не обеспечивает требуемые силикатный и алюминатный модули. Силикатный модуль ниже требуемого уровня, и нужно вводить кремнеземистую добавку. Алюминатный модуль значительно выше требуемого уровня, и нужно вводить также железистую добавку. Химический состав добавок представлен в таблице 2.4.
Вводим в шихту 5% огарок и 5% опоки. Тогда на 100% сырьевой смеси будет известняка и глины – 90%. Сохраняя соотношение: на 100% данной двухкомпонентной смеси – 76% известняка, получаем: 90% * 0,76 = 68% известняка и 90 – 68 = 22% глины в четырехкомпонентной смеси. Расчет сводим в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 – Состав сырьевой шихты

Компонент шихты	Содержание в сырьевой шихте, % по массе
Известняк	68
Глина	22
Опока	5
Колчеданные огарки	5