优化配料方案提高熟料质量

1、优化配料方案 提高熟料质量北京新港水泥制造有限公司 杨德昌 摘要：根据熟料强度降低的现象，通过多种数理统计方法的综合应用，探索熟料强度降低的原因，结合分析结果，达到优化熟料配料方案，提高熟料强度的目的。关键词：熟料强度；配料；因果分析；回归分析；正交分析一、引言北京新港水泥制造有限公司是一家由天津水泥设计院设计，原设计日产熟料720吨，年产水泥30万吨的中小型水泥企业，近年经多次技术改造，特别是2001年进行NMFC型分解炉改造后，已达到日产1200吨熟料、年产60万吨水泥的生产规模。此前熟料质量均较正常，但近期却出现熟料质量下滑现象（见表1）。表12001年2004年熟料质量数据分析表年份化

2、学分析 28天抗压强度 MPaMgOfCaOKHSMIMC3SC2SC2S2001年2.10 0.96 0.883 2.68 1.68 53.46 76.76 53.1 2002年2.17 0.84 0.891 2.62 1.58 53.26 76.57 56.3 2003年2.34 0.83 0.889 2.71 1.56 52.78 76.40 53.6 2004.13.29 0.96 0.884 2.66 1.50 50.89 75.96 53.8 2004.23.68 1.14 0.881 2.69 1.49 49.32 75.62 53.4 2004.32.69 1.06 0.895

3、 2.64 1.48 51.02 76.31 51.4 2004.43.41 1.01 0.887 2.74 1.47 51.42 75.80 51.0 从表可看出，熟料质量从2003年开始呈日逐下降的趋势，在某种程度上影响了水泥质量的稳定性，为稳定出厂水泥强度，在水泥生产控制过程中，只好采取提高出厂水泥比表面积，降低混合材掺加量等措施，从而在一定程度上影响了企业的经营效益。本文通过数理统计等方法的综合利用，对近年的熟料质量数据进行全面分析，以期找出熟料强度降低的原因，并以分析结果来调整水泥熟料生产，达到提高熟料强度的目的。二、影响因素分析为探索影响熟料强度的规律，笔者选用了因果分析图，对影响

4、熟料强度的因素逐一分析，从原燃材料、配料、熟料煅烧及设备、熟料检验及检验设备等项目中，共分析出大小因素30条，如图1所示原燃材料 石灰石 熟料煅烧 熟料检验 还原气氛 立升重低 成型 比表面 细度 页岩 MgO含量 CaO含量 铁粉 砂岩 窑温低预烧不够 烧失量高 养护温度 小磨试验 烟煤 fCaO高 破型 SO3含量 生料秤 尾煤 KH影响 生料细度 小磨级配 头煤 熟料三率值 石灰石 砂岩 振实台 篦冷机冷却 抗压夹具 生产设备 效果差 n影响 p影响 配料 原料配比 检验设备 图1 影响熟料强度的因果分析图通过对2001年以来原燃材料、配料、熟料煅烧及设备、熟料检验及检验设备进行分析对比

5、，总结出所有可能影响熟料强度的因素，并对这些可能因素进行量化分析，四年所使用的原燃材料分析数据变化见表2、表3，熟料分析数据表见表4。表2原材料使用对比化学分析表 项目日期LOSSSiO2AL2O3Fe2O3CaOMgO碱含量石灰石2001年41.72 3.92 0.97 0.31 50.88 1.36 0.29 2002年41.30 4.23 1.07 0.41 50.79 1.34 0.23 2003年41.26 4.21 1.51 0.37 50.19 1.81 0.25 2004年41.69 3.91 0.99 0.40 50.37 1.82 0.30页岩2001年5.14 64.50

6、 18.34 6.35 0.86 1.20 1.95 2002年5.06 65.29 17.39 6.21 0.90 1.38 1.79 2003年5.15 66.70 15.84 7.57 0.51 1.05 1.74 2004年5.00 65.20 17.30 7.16 0.41 1.44 2.15砂岩2001年0.17 95.20 2.02 0.60 0.11 0.15 0.82 2002年0.26 95.12 1.78 0.53 0.28 0.19 0.79 2003年0.18 94.79 2.24 0.61 0.11 0.08 0.82 2004年0.08 93.64 2.52 0.

7、51 0.09 0.36 0.81铁粉2001年5.21 32.62 7.20 49.68 1.66 0.10 1.43 2002年4.83 37.81 4.73 45.81 1.15 0.49 1.59 2003年4.92 37.35 4.94 45.67 0.29 0.58 1.82 2004年4.72 36.72 5.05 46.83 1.14 0.39 2.04煤灰分2001年51.93 19.37 15.66 4.88 0.99 1.88 2002年52.00 18.70 17.63 4.86 1.19 1.51 2003年53.52 19.64 16.65 3.34 0.90 1.

8、33 2004年52.72 22.28 12.91 3.74 1.79 2.00表3煤工业分析表日期原煤水份 %干基水份 灰分 挥发份 发热量KCal/kg发热量KJ/kg2002年7.651.7610.2728.396903.5128856.672003年6.422.0810.7227.996813.0428478.52004年8.032.3512.2528.446598.6627582.42三、熟料回归分析通过对上述因果分析诸多因素中可以量化的因素进行回归分析，发现数据变化较大的因素有熟料KH、SM、IM、fCaO、MgO。利用数理统计方法算出熟料28天强度对上述五因素的回归分析方程及回归

9、相关系数（见表4），以确认上述五因素对28天强度的相关性及影响程度大小。表4各因素线性回归方程及相关系数表项目回归方程相关系数熟料KH对28天强度Y28d117.3KH48.2r0.890熟料SM对28天强度Y28d1.7SM51.8r0.807熟料IM对28天强度Y28d31.6IM 6.3r0.630熟料fCaO对28天强度Y28d61.36fCaOr0.690熟料MgO对28天强度Y28d59.41.4MgOr0.719熟料C3S对28天强度Y28d15.30.8C3Sr0.917熟料（C3SC2S）对28天强度Y28d2.6（C2SC3S）139.9r0.870从表4中可看出：1、KH

10、、SM、IM、C3S、（C3SC2S）与熟料28天强度存在正相关关系，其中C3S、KH 对熟料28天强度的相关系数较高，但IM对熟料28天强度的相关系数相对较低；2、fCaO与熟料28天强度存在负相关关系；3、MgO与熟料28天强度存在较强的负相关关系。从MgO与28天强度的回归分析结果来看，MgO对熟料强度的负面影响不可低估，但这点可通过控制进厂石灰石中MgO的含量解决。由于fCaO跟三率值及窑况联系较大，而熟料的C3S、（C3SC2S）又与熟料的三率值相关联。故本文仅具体针对熟料的三率值进行分析对比，通过对熟料强度及水泥适应性较好的2002年熟料质量数据进行统计分析，将这些统计分析结果进行

11、样本分类并做正交分析，以总结出熟料强度及水泥适应性最好的熟料三率值的最佳配伍组合。四、熟料正交分析根据2002年熟料的实际质量数据情况，选用三水平正交试验表L9(34)（见表5）做优化选择，三水平试验表及分析结果分别见表5、6、7、8。表5 三水平正交试验表试验号列号12 3 111 1 212 2 313 3 421 2 522 3 623 1 731 3 832 1 933 2 表6 三水平试验表项目KHSMIM10.860KH0.8802.50SM2.601.45IM1.5520.8800.9002.602.701.551.6530.900 KH0.9202.70 SM2.801.65I

12、M1.75表7 正交试验综合分析表项目试验样本数率 值28天抗压(MPa)KHSMIM0.860KH0.880370.8742.631.5855.600.880KH0.9002310.8912.621.5858.100.900 KH0.920500.9072.591.5856.002.50SM2.601080.8932.561.6056.002.60SM2.701950.8862.631.5757.902.70 SM2.80140.8832.721.5756.001.45IM1.55880.8912.621.5255.501.55IM1.651930.8922.621.5956.801.65I

13、M1.75350.8892.591.6856.80表8 三水平试验结果表试验水平KHSMIMR28（ MPa）10.8742.561.5255.70 20.8742.631.5956.77 30.8742.721.6856.13 40.8912.561.5956.97 50.8912.631.6857.60 60.8912.721.5256.97 70.9072.561.6856.27 80.9072.631.5256.47 90.9072.721.5956.27 K1168.60168.93169.13509.13 K2171.53170.63169.37K3169.00169.37170.

14、70R2.931.701.57表8中K1、K2、K3分别是因素KH、SM、IM三个水平试验结果之和（28天抗压强度Mpa）。同一因素的三个水平中K值高，则该水平就好，对强度贡献就大；相反，K值小，则该水平就差，对强度贡献就小；R是三个水平的极差，极差的大小反映了该因素对试验结果的重要程度。从表8的R值中可看出，三率值对熟料28天强度的影响程度，以熟料KH对强度影响最大，SM次之，IM最小。从表8的K值中可看出，其中KH因素中熟料强度最高的是2水平，即KH在0.8800.900之间最佳，SM因素也以水平为好，即SM在2.602.70之间为佳，IM因素则以水平为好，即IM在1.65为好。 据相关资料介绍，在水泥各组分不变情况下，如IM越高，则熟料中AL2O3含量相应较高，水泥熟料对外加剂的适应性就相对较差。考虑水泥与外加剂的适应性问题，熟料中IM 不宜控制过高，以降低熟料中C3A的含量，故将目前熟料三率值的控制目标值分别调整为：KH：0.890 SM：2.65 IM：1.60。五、结束语按上述方案实施后，熟料强度得到明显提高，据连续二个月的质量统计，28天平均强度达到57.53Mpa（见表9）。表9 5月、6月熟料质量分析数据表日 期化学分析 28天抗压MPaMgO %FCaO %KHSMIMC3S %C2S %C3SC2S5月2.880.