優(yōu)化配料方案 提高熟料質(zhì)量
北京新港水泥制造有限公司是一家由天津水泥設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，原設(shè)計(jì)日產(chǎn)熟料720噸，年產(chǎn)水泥30萬(wàn)噸的中小型水泥企業(yè)，近年經(jīng)多次技術(shù)改造，特別是2001年進(jìn)行NMFC型分解爐改造后，已達(dá)到日產(chǎn)1200噸熟料、年產(chǎn)60萬(wàn)噸水泥的生產(chǎn)規(guī)模。此前熟料質(zhì)量均較正常，但近期卻出現(xiàn)熟料質(zhì)量下滑現(xiàn)象（見(jiàn)表1）。
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表1 2001年～2004年熟料質(zhì)量數(shù)據(jù)分析表 | ||||||||
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年份 |
化學(xué)分析 ％ |
28天抗壓強(qiáng)度MPa | ||||||
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MgO |
f－CaO |
KH |
SM |
IM |
C3S |
C2S＋C2S | ||
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2001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 |
|
2004.1 |
3.29 |
0.96 |
0.884 |
2.66 |
1.50 |
50.89 |
75.96 |
53.8 |
|
2004.2 |
3.68 |
1.14 |
0.881 |
2.69 |
1.49 |
49.32 |
75.62 |
53.4 |
|
2004.3 |
2.69 |
1.06 |
0.895 |
2.64 |
1.48 |
51.02 |
76.31 |
51.4 |
|
2004.4 |
3.41 |
1.01 |
0.887 |
2.74 |
1.47 |
51.42 |
75.80 |
51.0 |
從表１可看出，熟料質(zhì)量從2003年開(kāi)始呈日逐下降的趨勢(shì)，在某種程度上影響了水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，為穩(wěn)定出廠水泥強(qiáng)度，在水泥生產(chǎn)控制過(guò)程中，只好采取提高出廠水泥比表面積，降低混合材摻加量等措施，從而在一定程度上影響了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。本文通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法的綜合利用，對(duì)近年的熟料質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，以期找出熟料強(qiáng)度降低的原因，并以分析結(jié)果來(lái)調(diào)整水泥熟料生產(chǎn)，達(dá)到提高熟料強(qiáng)度的目的。
二、影響因素分析
為探索影響熟料強(qiáng)度的規(guī)律，筆者選用了因果分析圖，對(duì)影響熟料強(qiáng)度的因素逐一分析，從原燃材料、配料、熟料煅燒及設(shè)備、熟料檢驗(yàn)及檢驗(yàn)設(shè)備等項(xiàng)目中，共分析出大小因素30條，圖1所示。圖1 （影響熟料強(qiáng)度的因果分析圖）見(jiàn)附件！
通過(guò)對(duì)2001年以來(lái)原燃材料、配料、熟料煅燒及設(shè)備、熟料檢驗(yàn)及檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行分析對(duì)比，總結(jié)出所有可能影響熟料強(qiáng)度的因素，并對(duì)這些可能因素進(jìn)行量化分析，四年所使用的原燃材料分析數(shù)據(jù)變化見(jiàn)表2、表3，熟料分析數(shù)據(jù)表見(jiàn)表4。 表格見(jiàn)附件！
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表3 煤工業(yè)分析表 | ||||||
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日期 |
原煤水份 % |
干基水份 % |
灰分 % |
揮發(fā)份 % |
發(fā)熱量KCal/kg |
發(fā)熱量KJ/kg |
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2002年 |
7.65 |
1.76 |
10.27 |
28.39 |
6903.51 |
28856.67 |
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2003年 |
6.42 |
2.08 |
10.72 |
27.99 |
6813.04 |
28478.5 |
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2004年 |
8.03 |
2.35 |
12.25 |
28.44 |
6598.66 |
27582.42 |
三、熟料回歸分析
通過(guò)對(duì)上述因果分析諸多因素中可以量化的因素進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化較大的因素有熟料KH、SM、IM、f-CaO、MgO。利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法算出熟料28天強(qiáng)度對(duì)上述五因素的回歸分析方程及回歸相關(guān)系數(shù)（見(jiàn)表4），以確認(rèn)上述五因素對(duì)28天強(qiáng)度的相關(guān)性及影響程度大小。
從表4中可看出：
1、KH、SM、IM、C3S、（C3S＋C2S）與熟料28天強(qiáng)度存在正相關(guān)關(guān)系，其中C3S、KH 對(duì)熟料28天強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)較高，但I(xiàn)M對(duì)熟料28天強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)相對(duì)較低；
2、f－CaO與熟料28天強(qiáng)度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系；
3、MgO與熟料28天強(qiáng)度存在較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。
從MgO與28天強(qiáng)度的回歸分析結(jié)果來(lái)看，MgO對(duì)熟料強(qiáng)度的負(fù)面影響不可低估，但這點(diǎn)可通過(guò)控制進(jìn)廠石灰石中MgO的含量解決。由于f－CaO跟三率值及窯況聯(lián)系較大，而熟料的C3S、（C3S＋C2S）又與熟料的三率值相關(guān)聯(lián)。故本文僅具體針對(duì)熟料的三率值進(jìn)行分析對(duì)比，通過(guò)對(duì)熟料強(qiáng)度及水泥適應(yīng)性較好的2002年熟料質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將這些統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行樣本分類(lèi)并做正交分析，以總結(jié)出熟料強(qiáng)度及水泥適應(yīng)性最好的熟料三率值的最佳配伍組合。
四、熟料正交分析
根據(jù)2002年熟料的實(shí)際質(zhì)量數(shù)據(jù)情況，選用三水平正交試驗(yàn)表L9(34)（見(jiàn)表5）做優(yōu)化選擇，三水平試驗(yàn)表及分析結(jié)果分別見(jiàn)表5、6、7、8。表格見(jiàn)附件！
表7 正交試驗(yàn)綜合分析表
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項(xiàng)目 |
試驗(yàn)樣本數(shù) |
率 值 |
28天抗壓(MPa) | ||
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KH |
SM |
IM | |||
|
0.860＜KH＜0.880 |
37 |
0.874 |
2.63 |
1.58 |
55.60 |
|
0.880＜KH＜0.900 |
231 |
0.891 |
2.62 |
1.58 |
58.10 |
|
0.900 ＜KH＜0.920 |
50 |
0.907 |
2.59 |
1.58 |
56.00 |
|
2.50＜SM＜2.60 |
108 |
0.893 |
2.56 |
1.60 |
56.00 |
|
2.60＜SM＜2.70 |
195 |
0.886 |
2.63 |
1.57 |
57.90 |
|
2.70 ＜SM＜2.80 |
14 |
0.883 |
2.72 |
1.57 |
56.00 |
|
1.45＜IM＜1.55 |
88 |
0.891 |
2.62 |
1.52 |
55.50 |
|
1.55＜IM＜1.65 |
193 |
0.892 |
2.62 |
1.59 |
56.80 |
|
1.65＜IM＜1.75 |
35 |
0.889 |
2.59 |
1.68 |
56.80 |
表8中K1、K2、K3分別是因素KH、SM、IM三個(gè)水平試驗(yàn)結(jié)果之和（28天抗壓強(qiáng)度Mpa）。同一因素的三個(gè)水平中K值高，則該水平就好，對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)就大；相反，K值小，則該水平就差，對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)就小；R是三個(gè)水平的極差，極差的大小反映了該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的重要程度。
從表8的R值中可看出，三率值對(duì)熟料28天強(qiáng)度的影響程度，以熟料KH對(duì)強(qiáng)度影響最大，SM次之，IM最小。
從表8的K值中可看出，其中KH因素中熟料強(qiáng)度最高的是2水平，即KH在0.880～0.900之間最佳，SM因素也以２水平為好，即SM在2.60～2.70之間為佳，IM因素則以３水平為好，即IM在＞1.65為好。
據(jù)相關(guān)資料介紹，在水泥各組分不變情況下，如IM越高，則熟料中AL2O3含量相應(yīng)較高，水泥熟料對(duì)外加劑的適應(yīng)性就相對(duì)較差。考慮水泥與外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題，熟料中IM 不宜控制過(guò)高，以降低熟料中C3A的含量，故將目前熟料三率值的控制目標(biāo)值分別調(diào)整為：KH：0.890 SM：2.65 IM：1.60。
五、結(jié)束語(yǔ)
按上述方案實(shí)施后，熟料強(qiáng)度得到明顯提高，據(jù)連續(xù)二個(gè)月的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，28天平均強(qiáng)度達(dá)到57.53Mpa（見(jiàn)表9）。
表9 5月、6月熟料質(zhì)量分析數(shù)據(jù)表
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日期 |
化學(xué)分析 ％ |
28天抗壓MPa | |||||||
|
MgO % |
FCaO % |
KH |
SM |
IM |
C3S % |
C2S % |
C3S＋C2S | ||
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5月 |
2.88 |
0.93 |
0.891 |
2.64 |
1.57 |
53.53 |
23.32 |
76.85 |
57.63 |
|
6月 |
2.28 |
0.84 |
0.889 |
2.66 |
1.59 |
53.65 |
23.05 |
76.70 |
57.43 |
5月、6月份共有58個(gè)熟料樣本，月平均熟料28天抗壓強(qiáng)度比2004年前四個(gè)月高了4.0～6.0MPa，其中熟料28天抗壓強(qiáng)度＞55.0Mpa的樣本超過(guò)89.0％，取得了十分可觀的效果。
摘自《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)》
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