1、第二章第二章 原料與燃料原料與燃料 燃料燃料鈣質原料鈣質原料本講內容本講內容燃料的種類燃料的種類燃料組成及換算燃料組成及換算原料原料發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料清潔燃料清潔燃料粘土質原料粘土質原料石英類原料石英類原料長石類原料長石類原料其他原料其他原料一、鈣質原料一、鈣質原料鈣質原料鈣質原料方解石方解石（CaCO3）石灰石石灰石泥灰巖泥灰巖硅灰石硅灰石（CaOSiO2）石膏石膏（CaSO42H2O）白堊白堊1、鈣質原料的種類和性質、鈣質原料的種類和性質方解石（方解石（CaCO3） 三方晶系，呈粒狀或板狀，乳白色或無色。 硬度3，密度2.71 g/cm3。 理論組成：CaO56%，CO244

2、%。石灰石石灰石 主要礦物是方解石，含有白云石、石英、粘土 等雜質。呈灰白色、黃色，塊狀。 密度2.6-2.8 g/cm3。石膏石膏化學式位CaSO42H2O：性脆，密度2.30-2.33 g/cm3。硅灰石硅灰石化學式CaOSiO2，理論化學組成CaO48.25%，SiO251.75%；密度2.8-3.0 g/cm3，熔點1540。組成中的鈣容易被鐵、錳、鍶類質同象取代。泥灰巖：泥灰巖：碳酸鈣(50-70%)和粘土(50-25%)混合的沉積巖，顏色從黃色到灰黑色。白堊：白堊：由隱晶或無定形碳酸鈣組成，發亮的白堊中碳酸鈣的含量可達90%以上。玻璃工業玻璃工業 增加玻璃的化學穩定性和機械強度 C

3、aO50%，有害著色物質Fe2O30.15%水泥工業水泥工業 水泥工業的主要原料 MgO3%，燧石或石英1580)易熔粘土(90%水泥工業 硅質校正原料 SiO2含量7090%,含少量燧石3、石英的晶型轉化性能、石英的晶型轉化性能重建性重建性(橫向橫向)轉變轉變：破環化學鍵，改變原子最鄰近配位數，使晶體結構完全改變原樣的多晶轉變形式。盡管V較大，但轉化速度慢，對制品穩定性影響不大。位移性位移性(縱向縱向)轉變：轉變：不破環化學鍵，不改變原子最鄰近配位數，僅僅使結構發生畸變，原子從原來位置發生少許位移。盡管V較小，但轉化速度快，較小的體積變化就會造成不均勻應力而導致制品開裂。 燃料燃料鈣質原料鈣

4、質原料燃料的種類燃料的種類燃料組成及換算燃料組成及換算原料原料發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料清潔燃料清潔燃料粘土質原料粘土質原料石英類原料石英類原料長石類原料長石類原料其他原料其他原料四、長石類原料四、長石類原料長石：長石：架狀結構的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽 。鈣長石鈉長石斜長石任何比例鉀長石鈉長石以鈉或鉀為主的鉀鈉長石固溶體1、長石的種類和性質、長石的種類和性質2、長石在玻璃和陶瓷工業的主要作用、長石在玻璃和陶瓷工業的主要作用領域主要作用品質要求陶瓷工業1、提供堿金屬氧化物，有利于降低燒成溫度；2、長石熔體能熔解粘土及石英等原料促進莫來石的形成和長大，提高坯體的機械強度和化學穩定性；3、

5、長石熔體填充于各顆粒間，促進坯體致密化，提高陶瓷制品的透光度長石熔化溫度1230Al2O3:1520%K2O+Na2O13%Fe2O316%, K2O+Na2O12%Fe2O330%，Fe2O325%，SiO270%，Fe2O30.4%，陶瓷工業偉晶花崗巖Fe2O38%， SiO230%，CaO2霞石正長巖R2O8%，當鐵量高時，要精選酸性玻璃熔巖R2O8%，鈦、鐵等著色氧化物盡可能少含鋰礦物R2O8%，錳、鐵等著色氧化物盡可能少 燃料燃料鈣質原料鈣質原料燃料的種類燃料的種類燃料組成及換算燃料組成及換算原料原料發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料清潔燃料清潔燃料粘土質原料粘土質原料石英類原料石英類

6、原料長石類原料長石類原料其他原料其他原料五、其它礦物原料五、其它礦物原料高鋁礬土高鋁礬土硅線石族硅線石族Al2O3.SiO21、高鋁、高鋁質原料質原料硅線石硅線石風化型礬土：風化型礬土：三水鋁礦Al2O33H2O沉積型礬土：沉積型礬土：一水硬鋁石-Al2O3H2O 一水軟鋁石-Al2O3H2O藍晶石藍晶石紅柱石紅柱石2、鎂質鎂質原料原料白云石白云石：分子式為CaMg(CO3)2，灰白、淡黃色，粒狀、致密塊狀，煅燒可得CaO和MgO，生產白云石耐火材料，與菱鎂礦一樣用于陶瓷和玻璃的生產。菱鎂礦菱鎂礦：分子式為MgCO3，灰白、淡紅色，細粒、致密塊狀，煅燒可得MgO，是鎂質耐火材料的主要原料。在陶

7、瓷釉料中引入菱鎂礦可提高釉層的彈性及熱穩定性。在玻璃中引入菱鎂礦可以提高玻璃的化學穩定性和機械強度?；?分子式為3MgO4SiO2H2O,白色、淡綠、淺黃色，鱗片致密塊狀，生產鎂質瓷的主要原料透輝石透輝石：分子式為CaOMgO2SiO2，淺綠、淺灰色，粒狀、柱狀、放射狀4、Na2O質原料質原料純堿純堿：分子式為Na2CO3，微細白色粉末，易潮解，結塊，使用時考慮水分。3、鐵質原料、鐵質原料鐵質原料和粘土質原料(主要提供SiO2和A12O3，也提供部分Fe2O3)是制造硅酸鹽水混的主要原料。如果粘土質原料氧化鐵不足，需要使用氧化鐵含量大于40%的鐵質校正原料，如低品位鐵礦石、煉鐵廠尾礦、

8、硫鐵礦渣等。芒硝芒硝：分子式為Na2SO4，可以代替純堿，是常用的澄清劑，常與純堿聯用。 增加玻璃結構中O/Si比值，降低玻璃粘度，是良好的助溶劑。但是會增加玻璃的熱膨脹系數，降低其熱穩定性、化學穩定性和機械強度。硼酸硼酸：分子式為H3BO3，白色鱗片狀晶體，易溶于水。5、含硼原料、含硼原料主要提供玻璃和陶瓷工業所需要的B2O3。降低陶瓷釉料的熔融溫度和高溫粘度，使釉面光滑平整。在硼硅酸鹽玻璃中B2O3可以降低玻璃的膨脹系數，提高玻璃的熱穩定性、化學穩定性和機械性能，增加玻璃的折射率和玻璃光澤。含硼礦物含硼礦物：硼鎂石(2MgOB2O3H2O)，鈉磞解石 (NaCaB5O98H2O)，硅鈣硼石

9、Ca2B2SiO4(OH)2硼砂硼砂：四硼酸鈉，分子式為Na2B4O710H2O，柱狀或板狀的無色透明晶體。熔融的硼砂較易溶解各種金屬氧化物,生成各種不同顏色的偏硼酸的復鹽。如硼砂與氧化銅反應呈藍色；與Cr2O3反應呈綠色；與MnO2反應呈紫色。6、輔助性原料、輔助性原料（1）澄清劑）澄清劑 在玻璃熔制過程中能分解產生氣體，或能降低玻璃粘度，促使玻璃液中氣泡除的原料稱澄清劑。（2）著色劑）著色劑 著色劑使待著色物質產生選擇性吸收，產生不同的顏色。陶瓷、彩色玻璃、彩色水泥。（3）脫色劑）脫色劑 脫色劑也具有較強的著色能力，其主要作用是減弱鐵、鉻等氧化物對玻璃著色的影響。（4）氧化劑和還原劑）氧化

10、劑和還原劑 在熔制玻璃時能釋放氧的原料稱為氧化劑，能吸收氧的原料稱為還原劑。氧化砷和氧化銻氧化砷和氧化銻 氧化砷、氧化銻：白色粉末，單獨使用時將升華揮發，僅起鼓泡作用。與硝酸鹽組合使用時，能在低溫吸收氧氣，在高溫放出氧氣而起澄清作用。由于As2O3的毒性，目前大多采用Sb2O3。（1）澄清劑）澄清劑 在玻璃熔制過程中能分解產生氣體，或能降低玻璃粘度，促使玻璃液中氣泡除的原料稱澄清劑。硫酸鹽原料硫酸鹽原料 主要有硫酸鈉，在高溫分解逸出氣體而起澄清作用。目前玻璃廠大都采用此類澄清劑。氟化物類原料氟化物類原料 主要是螢石和氟硅酸鈉，能降低玻璃液粘度而起澄清作用。但對耐火材料侵蝕大，產生的氣體對環境污

11、染，限用。離子著色劑離子著色劑錳化合物：軟錳礦(MnO2)、氧化錳(Mn2O3)、高錳酸鉀(KMnO4) 氧化氣氛下，Mn2O3使玻璃呈紫色，還原成MnO則 呈無色。鈷化合物：綠色CoO、深紫色Co2O3和灰色Co3O4都能使玻璃呈 天藍色。鉻化合物：鉻酸鉀(K2CrO4)和重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。還原條件下 Cr3+使玻璃呈綠色；氧化條件下，Cr3+和Cr6+同時存 在使玻璃呈黃綠色；強氧化條件下，Cr6+使玻璃呈 淡黃色至無色。銅化合物：CuO，Cu2O和CuSO45H2O。CuO能使玻璃呈湖 藍色。（2）著色劑）著色劑 著色劑使待著色物質產生選擇性吸收，產生不同的顏色。陶瓷、彩色玻璃

12、、彩色水泥。膠體著色劑膠體著色劑金化合物：氯化金。在氯化金溶液中加入氧化錫可獲得 顏色較穩定的紅色玻璃。銀化合物：硝酸銀、氧化銀和碳酸銀。添加氧化錫可以 改善玻璃的銀黃色。銅化合物：Cu2O和CuSO45H2O。添加氧化錫能改善銅紅。化合物著色劑化合物著色劑硒(Se)、硒化鎘(CdSe)與硫化鎘(CdS)系列：單體硒使玻璃呈肉紅色；硒化鎘使玻璃呈紅色；硫化鎘使玻璃呈黃色；硒與硫化鎘的不同比例可使玻璃呈由黃到紅的系列顏色。物理脫色物理脫色 物理脫色是指在材料中加入一點數量的脫色劑能產生互補色的著色劑，使顏色互補而消失。常用的物理脫色劑有硒、氧化錳、氧化鎳和氧化鈷等。（3）脫色劑）脫色劑 脫色劑也

13、具有較強的著色能力，其主要作用是減弱鐵、鉻等氧化物對玻璃著色的影響?；瘜W脫色劑化學脫色劑 化學脫色是借助脫色劑的氧化作用，使玻璃燈被有機物沾染的黃色消除，或使著色能力強的低價鐵氧化物變成著色能力較弱的三價鐵氧化物，以便進一步使用物理脫色法脫色。常用的化學脫色劑有氧化砷、氧化銻、硫化鈉和硝酸鹽等。（5）乳濁劑）乳濁劑 使熔體降溫時析出的晶體、氣體或分散粒子出現折射率的差別，在光線的反射和衍射作用下，引起光線散射，從而產生乳濁現象的物質。乳濁劑用于生產如濁玻璃，摻入陶瓷釉料可保證釉層的覆蓋能力。（4）氧化劑和還原劑）氧化劑和還原劑 在熔制玻璃時能釋放氧的原料稱為氧化劑，能吸收氧的原料稱為還原劑。常

14、用的氧化劑有硝酸鹽、氧化鈰、氧化砷和氧化銻等。常用的還原劑有碳、酒石酸鉀和氧化錫等。懸浮乳濁劑：不熔或難熔于釉層。如氧化錫、氧化鈰、氧化鋯和氧化銻等。析出式乳濁劑：使釉熔體冷卻時析出微晶而引起渾濁。如ZrSiO4、TiO2等膠體乳濁劑：碳、硫、磷、氟以膠體狀態存在，促使釉層乳化 燃料燃料鈣質原料鈣質原料燃料的種類燃料的種類燃料組成及換算燃料組成及換算原料原料發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料清潔燃料清潔燃料粘土質原料粘土質原料石英類原料石英類原料長石類原料長石類原料其他原料其他原料燃料液體燃料石油產品氣體燃料固體燃料煤木柴可燃頁巖汽油、煤油、柴油天然氣人造煤氣：石油氣、發生爐煤氣、水煤氣、發生爐

15、煤氣、水煤氣、焦爐煤氣、高爐煤氣焦爐煤氣、高爐煤氣、城市煤氣直餾重油泥煤褐煤煙煤煙煤無煙煤無煙煤埋藏時間減壓渣油減壓蒸餾 重油重油(燃料油燃料油)裂化渣油裂化常壓蒸餾常壓渣油六、燃料六、燃料（一）燃料的種類（一）燃料的種類 燃料燃料鈣質原料鈣質原料燃料的種類燃料的種類燃料組成及換算燃料組成及換算原料原料發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料清潔燃料清潔燃料粘土質原料粘土質原料石英類原料石英類原料長石類原料長石類原料其他原料其他原料（二）燃料的組成及其換算（二）燃料的組成及其換算1、固體、液體燃料組成及換算、固體、液體燃料組成及換算（1）組成分析法）組成分析法 表示燃料組成的方法有元素分析法元素分析法

16、和工業分析工業分析法法兩種。工業分析法工業分析法：分析固體燃料組成的簡易方法。按照這種分析方法，燃料組成由揮發分(V)、固定碳(FC)、灰分(A)及水分(M)組成。元素分析法元素分析法：用元素表示燃料組成的分析方法叫元素分析法，按照這種方法，固體和液體燃料通常由碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五種元素和灰分(A)、水分(M)等雜質組成。（2）煤的組成表示法）煤的組成表示法 表示煤的組成的基準主要有收到基收到基、空氣干燥空氣干燥基基、干燥基干燥基和干燥無灰基干燥無灰基四種。a. 收到基收到基： 指使用單位收到的煤的組成，也就是實際使用的煤的組成，表示方法就是在各組成的右下角用“a

17、r”表示。Car%+Har%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%+Mar%=100%Var%+FCar%+Aar%+Mar%=100%b. 空氣干燥基空氣干燥基：是指分析實驗室里所用的干燥煤樣的組成(將煤樣在20C和相對濕度70%的空氣下連續干燥1h后質量變化不超過1%，即認為達到空氣干燥狀態)。在各組成的右下角用“ad”表示。Cad%+Had%+Oad%+Nad%+Sad%+Aad%+Mad%=100%Vad%+FCad%+Aad%+Mad%=100%c.干燥基干燥基：指絕對干燥的煤的組成。這種基準不受煤在開采、運輸和儲存過程中水分變動的影響，能比較穩定地反映成批貯存煤的真實組成，在各組

18、成的右下角用“d”表示。d. 干燥無灰基干燥無灰基：指假想的無水無灰的煤的組成。除去灰分和水分后的煤的組成，可排除外界條件的影響。該基準在各組成的右下角用“daf”表示。Cdaf%+Hdaf%+Sdaf%+Odaf%+Ndaf%=100%Cd%+Hd%+Od%+Nd%+Sd%+Ad%=100% Vd%+FCd%+Ad%=100%Vdaf%+FCdaf%=100%(3) 燃料組成的換算和換算系數燃料組成的換算和換算系數 煤礦提供的一般是干燥無灰基組成，實驗室給出的是空氣干燥基或干燥基，而實際使用時則為收到基。因此，不同基準的組成需要進行換算。其換算關系見下表已知的基所要換算的基收到基空氣干燥基干

19、燥基干燥無灰基收到基1空氣干燥基1干燥基1干燥無灰基1aradM100M100adarM100M100arM100100ararAM100100adM100100adadAM100100100M100ar100M100addA100100100A100d100AM100adad100AM100arad2、氣體燃料、氣體燃料 氣體燃料的組成通常用體積百分含量表示，并有“濕成分”和“干成分”兩種表示方法。濕成分濕成分：指包括水蒸氣在內的成分，用上標v表示COv%+H2v%+CH4v%+CmHnv%+H2Sv%+CO2v%+N2v%+O2v%+H2Ov%=100%干成分干成分：不包括水蒸氣在內的成分

20、，用上標d表示COd%+H2d%+CH4d%+CmHnd%+H2Sd%+CO2d%+N2d%+O2d%=100%100OH100%x%xv2dv式中，H2Ov為100m3濕氣體燃料中水蒸氣的體積。 燃料燃料鈣質原料鈣質原料燃料的種類燃料的種類燃料組成及換算燃料組成及換算原料原料發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料清潔燃料清潔燃料粘土質原料粘土質原料石英類原料石英類原料長石類原料長石類原料其他原料其他原料(三三) 發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料發熱值發熱值(熱量熱量) 高位發熱量高位發熱量Qgr：指燃料完全燃燒，并當燃燒產物中的水蒸氣全部凝結成水時所放出的熱量。注：這里的水蒸氣來源包括燃料中的水分

21、和燃燒過程中生成的水。低位發熱量低位發熱量Qnet：指燃料完全燃燒后，其燃燒產物中的水蒸氣仍以氣態存在時所放出的熱量。概念概念 單位質量或體積的燃料完全燃燒，當燃燒產物冷卻到燃燒前的溫度時所放出的熱量稱為燃料的發熱量或熱值，單位kJ/kg (kJ/Nm3)或MJ/kg(MJ/Nm3)。Qgr-Qnet= Q水汽化熱水汽化熱1、發熱量、發熱量1kg固體或液體燃料完全燃燒生成的水量為 實際燃燒時，溫度很高，燃燒產物中的水蒸氣均以氣態存在。故燃燒計算中應以燃料收到基低位發熱量收到基低位發熱量為基準。kgHMarar)218100100(水的汽化熱約為2500kJ/kg，則高位發熱量與低位發熱量之差為

22、)9(25)1009100(2500,arararararnetargrHMHMQQ則ararargrarnetMHQQ25225,式中，Qgr,ar、Qnet,ar為收到基時的高、低位發熱量，kJ/kg Mar、Har為收到基時燃料中水、氫的含量百分數。(1) 固體、液體燃料的高、低位發熱量關系固體、液體燃料的高、低位發熱量關系其他基準時，高位發熱量與低位發熱量關系為adadadgradnetMHQQ25225,式中，Qnet,ad 、Qnet,d 、Qnet,daf為空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基時燃料的低位發熱量，kJ/kg； Qgr,ad、Qgr,d、Qgr,daf為空氣干燥基、干燥基

23、、干燥無灰基時燃料的低位發熱量，kJ/kg； Had 、Hd 、Hdaf為空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基時燃料中氫含量的百分數； Mad為空氣干燥基時燃料中水分含量百分數。ddgrdnetHQQ225,dafdafgrdafnetHQQ225,1Nm3干氣體燃料完全燃燒生成的水量為3242/4 .2218)22(1001NmkgHCnSHCHHnm高位發熱量與低位發熱量之差為4 .2218)22(10012500242,nmarnetargrHCnSHCHHQQ（2）氣體燃料的高、低位發熱量關系）氣體燃料的高、低位發熱量關系)22(1 .20242nmHCnSHCHH(3) 燃料發熱量的測定和

24、計算燃料發熱量的測定和計算Qnet,ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar式中，Qnet,ar為收到基時低位發熱量，kJ/kg； Car、Har、Oar、Sar、Mar為收到基時燃料中C、H、S、O及水的百分含量。對于固體、液體燃料，當已知燃料的元素分析值時，利用公式Qnet=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+ 806C3H6+912C3H8+1187C4H10+1460C5H12+232H2S 式中，Qnet為氣體燃料的低位發熱量，kJ/kg； CO、H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10、C5H

25、12、H2S氣體燃料中各種可燃成分的百分含量。標準煤：低位發熱量(收到基組成)為29270kJ/kg (即7000kcal/kg)；標準油：低位發熱量為41820kJ/kg (即10000kcal/kg)；標準氣：低位發熱量為41820kJ/Nm3 (即10000kcal/Nm3)。2、 標準燃料標準燃料 燃料燃料鈣質原料鈣質原料燃料的種類燃料的種類燃料組成及換算燃料組成及換算原料原料發熱量與標準燃料發熱量與標準燃料清潔燃料清潔燃料粘土質原料粘土質原料石英類原料石英類原料長石類原料長石類原料其他原料其他原料（四）清潔燃料（四）清潔燃料(潔凈燃料潔凈燃料)1、柴油和煤油、柴油和煤油煤油：煤油： 一般由C916的液體烴類組成的混合物，