优化配料方案 提高熟料质量
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）。
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表1 2001年～2004年熟料质量数据分析表 | ||||||||
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年份 |
化学分析 ％ |
28天抗压强度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 |
从表１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，图1所示。图1 （影响熟料强度的因果分析图）见附件！
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，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。 表格见附件！
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表3 煤工业分析表 | ||||||
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日期 |
原煤水份 % |
干基水份 % |
灰分 % |
挥发份 % |
发热量KCal/kg |
发热量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、f-CaO、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。
从表4中可看出：
1、KH、SM、IM、C3S、（C3S＋C2S）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、f－CaO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f－CaO跟三率值及窑况联系较大，而熟料的C3S、（C3S＋C2S）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。表格见附件！
表7 正交试验综合分析表
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项目 |
试验样本数 |
率 值 |
28天抗压(MPa) | ||
|
KH |
SM |
IM | |||
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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 |
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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0.880～0.900之间最佳，SM因素也以２水平为好，即SM在2.60～2.70之间为佳，IM因素则以３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
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日期 |
化学分析 ％ |
28天抗压MPa | |||||||
|
MgO % |
FCaO % |
KH |
SM |
IM |
C3S % |
C2S % |
C3S＋C2S | ||
|
5月 |
2.88 |
0.93 |
0.891 |
2.64 |
1.57 |
53.53 |
23.32 |
76.85 |
57.63 |
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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个熟料样本，月平均熟料28天抗压强度比2004年前四个月高了4.0～6.0MPa，其中熟料28天抗压强度＞55.0Mpa的样本超过89.0％，取得了十分可观的效果。
摘自《新世纪水泥导报》
