熟料物理性能的数值分析.pdf

中图分类号 T Q l7 2 1 文献标识码 B文章编号 1 0 0 7 0 3 8 9 2 0 1 2 0 5 一0 1 0 9 熟料物理性能的数值分析 封培然 四川利森建材集团有限公司技术中心 四川什邡6 1 8 4 0 0 摘要 通过建立熟料化学成分与物理性能之间的回归分析 研究了熟料矿物组成和熟料率值等与强度 凝结时间 需水量 强 度增长率等物理性能的相关性系数 结果表明 不同的矿物种类对熟料的性能影响不同 单个矿物对熟料桌一性能影响较大 的 但在与其他矿物相互作用后能够促进或者降低其对性能的相关性系数 这表明熟料矿物之间有很复杂的作用关系 而熟 料率值在许多时候对熟料物理性能影响十分有限 因此采用熟料率值控制 监测和预测熟料的物理性能有时是不合适的 关键词 化学分析 熟料率值 矿物 物理性能 数值分析 N u m e r ic a l a n a ly s iso fc lin k e rp h y s ic a lp r o p e r t ie s F e n gP e ir a n S ic h u a nL is h e nB u ild in gM a t e r ia lG r o u pC o L t d S h if a n g S ic h u a n 6 18 4 0 0 A b s t r a c t B ye s t a b lis h in gr e g r e s s io na n a ly s isb e t w e e nc h e m ic a lc o m p o s it io na n dp h y s ic a lp r o p e r t ie s t h ec o r r e la t io nc o e f f ic ie n to fe lin k e rm in e r a lc o m p o s it io na n dm o d u lu st os t r e n g t h s e t t in gt im e w a t e rd e m a n da n ds t r e n g t hg r o w t hr a t ew a ss t u d ie do n T h er e s u lt ss h o w t h a td if f e r e n tm in e r a lh a sd if f e r e n tim p a c to nc lin k e rp e r f o r m a n c e a n dt h em in e r a l im p a c t ss o m ep r o p e r t yo fc lin k e rg r e a t lyw illp r o m o t eo rd e c r e a s et h ec o r r e la t io nc o e f f ic ie n tw h e nitin t e r a c t sw it ho t h e rm in e r a ls w h ic hs h o w st h e r eh a sc o m p le xr e la t io nb e t w e e ne lin e rm in e r a ls a n dt h ein f lu e n c eo fc lin k e rm o d u lu sisr e s t r ic t e dg r e a t ly S Oitisim p r o p e rt oc o n t r o l m o n it o r ta n df o r e c a s tc lin k e rp h y s ic a l p r o p e r t ie sb yc lin k e rm o d u lu s K e yw o r d s c h e m ic a la n a ly s is c lin k e rm o d u lu s m in e r a l p h y s ic a lp r o p e r t y n u m e r ic a la n a ly s is 0 前言 水泥熟料是水泥质量的中心环节 也是决定水 泥企业生产效益的关键因素 而加强对熟料质量的 控制和提高水泥熟料质量是水泥行业永恒的课题 是自水泥生产以来水泥研究者不断探索的任务 在 预分解窑日益普及的今天 熟料质量已经成为一个 衡量水泥企业技术水平的关键指标 然而由于水泥 熟料体系的复杂性和水泥生产的差异性较大 许多 研究结论并不能推广到所有企业 因此对水泥熟料 的研究依然沿着高强和低碳方向持续发展 回归分析是数理统计中的一项重要内容 它是 在研究现象之间相关分析的基础上 对自变量z 和 因变量y 的变动趋势拟合数学模型 进行数量推算 的一种统计分析方法 进行回归分析 要以现象之 间存在相关关系为前提 然后对自变量z 和因变量 y 的变动拟合适宜的回归方程 确定其定量关系 式 在对拟合的回归方程进行显著性检验 最后利 用所求得关系式进行推算和预测 回归分析和相关分析的关系非常密切 两者都 是对客观事物数量依存关系的分析 其中回归分析 是在相关分析的基础上进行 如果没有定性的说明 现象之间是否存在相关关系 也没有对这种相关关 系的密切程度作量的说明 就不宜进行回归分析 即使进行了回归分析 也不会有什么实际意义 回 归分析不仅可认识事物之间的关系 更重要的是可 运用这种关系推算 预测未来的发展趋势 可见回 归分析是相关分析的继续和拓展u l 本文通过分析 影响熟料物理性能的因素 建立二者的数学模型 从 而为水泥生产控制和熟料质量提高找出基本规律 1 线性回归模型和相关性系数 1 1 一元线性回归方程 一元线性回归模型 是分析两个变量之间相互 关系的数学方程式 其一般表达式为 Y 以 b x 1 1 式中 Y 表示因变量y 的估计值 3 7 表示自变 量 髓 b 称为回归模型的待定参数 其中b 又称为 回归系数 上述的回归方程式在平面坐标系中表现为一条 直线即回归直线 当b o 时了随z 的增加而增 加 两变量之间为正相关关系 当b o 时 y 随z 的增加而减少 两变量之间为负相关关系 当b o 时 y 为一个常量 不随z 的变动而变动 这样就 为我们判断现象之间的关系 分析现象之间是否处 于正常状态提供了一条标准 豢滩工程丝世 一一 1 2 相关系数 相关系数 是在线性相关的条件下 说明两个 现象之间相关关系紧密程度的统计分析指标 相关 系数通常R 或R z R 一 主三垒至三二窒些 兰型 五一孟 2 y i一夕 2 L U S r w 其中 己剁 五一孟 兢一歹 L 五一互 L 拶 y i一歹 R 表示变量z 和y 寸 曲线性相关方向和相关程 度 取值范围在一1 R 1 2 数值分析 2 1 统计数据 表l和表2 是选择某公司2 0 1 2 年1 月生产熟料 质量统计台账中的熟料化学分析与物理分析测试结 果 其中具体的化学成分没有列出 而只给出熟料的 率值与矿物组成 事实上 化学成分可以通过它们 计算得到 而微量成分和部分检测数据则在分析时 加以讨论 表1 熟料的率值和矿物组成 表l和表2 数据选择的原则是 生产系统正常运 转 原材料供应稳定 燃料均化良好 选取日期前后 没有出现大的质量波动和较长时间的停机 选取季 节维持在冬季 外界气温变化较小 一2 一 表2 熟料的物理性能 2 2 数据分析与讨论 2 2 1 熟料强度增长率的相关性分析 根据表1 和表2 的相关数据 得到熟料强度增长 率的相关性分析见表3 表3 中 为简化表格 C s c s c A C A F 均指按 照鲍格法计算的熟料矿物质量分数含量 K H 为 剔除游离氧化钙的熟料饱和比 I n S Q R T 表示对因 变量取自然对数和取平方根 临界值是指相关性呈 现显著影响的分界点 0 2 3 2 3 为9 5 置信度时的计 算值 0 3 6 7 2 为9 9 置信区间时的计算值 表4 表1 0 也同样 分析表3 中可以得出如下结论 1 熟料的抗压强度增长率 即熟料强度的发 展能力 主要与熟料中的c s 和c A 含量有关 尤其 是c s 而与其它两种主要矿物关系不大 这与过去 的许多研究结论相一致 研究强调阿利特矿物含量 是保证熟料强度增长的来源p 5 即高阿利特水泥熟 料是高强度水泥的源泉 因此为了保证熟料后期增 长率应该尽量提高c S 含量 2 比较F 1 和F 2 2 可以发现 适量的C A 对熟 料后期强度增长是有利的 与其他组相比可以发现 C A 的作用超过了C S 和C A F 过去的研究结果表 明c A 在3 d 内强度已经发挥出来且早期强度不高 以后几乎不增长 甚至倒缩嘲 但是在数值分析中却 发现C A 对强度存在有益的一面 原因可能是熟料 制成过程中加入的石膏抑制了C A 的快速水化 而 生成的针状钙钒石对熟料强度贡献较高 同时虽然 淀工程型型 表3 熟料强度增长率的相关性分析 序号厂c z 五 鬻萎 豢 F 1R 2 8 d 艉3 d C S 0 1 1 4 4 F 2 月2 8 侬3 d C 3 S 3 50 1 1 4 4 F 3 R 2 8 d 尺 C 3 S C 2 S0 1 3 9 9 F 4 R 2 8 d 1 R 3 d C 3 S C 2 S 3 50 1 3 9 9 F 5R 2 8 d R 3 d C 3 S C 2 S C 3 A 0 16 61 F 6R 2 8 d 脶3 d C 3 S C 2 S C A F 0 1 1 26 F 7 R 2 8 d 尺3 d C 3 S C 2 S C A F C 3 A 0 1 3 6 7 F 8R 2 8 d m R n C 3 S C 2 S C 4 A F C 3 A 3 50 1 3 6 7 F 9 尺 m R 3 d ln C 3 S 0 1 0 6 7 F I O 尼 尼d 压ln C S C S 0 1 3 9 6 F 1 1 忍8 d 咒d 压ln C S C S C A 0 1 6 46 F 1 2R 2 8 d i R3 d 1 ln C 3 S C 2 S C 3 A C 4 A F 0 1 3 5 9 F 1 3R 2 8 dm R 3 d n I n C S C S C 3 A C A F 3 5 0 1 3 5 9 F 1 4R 2 8 dr t R I n C 3 S C 2 S C 3 A C 4 A F 3 5 0 1 3 5 9 F 1 5R 2 5 d R 3 S Q R T C 3 S C 2 S C 3 A C 4 A F 3 5 0 1 3 6 3 F 1 6R 2 s d a R M n S Q R T C S C 2 S C 3 A C A F O 1 3 6 玉 F 1 7R R 3 d n S Q R T C S C S C 3 A 0 1 6 5 3 F 1 8 只 m R 3 d m S Q R T C S C S C A F O 11 2 6 F 1 9R 2 8 d f li R 3 d S Q R T C S C S 0 1 3 9 7 F 2 0R 2 s a J R 3 d 压 S Q R T C S 0 1 1 1 l F 2 1R 2 8 d t k R 3 d S Q R T C 3 S x S Q R T C S 0 0 2 6 6 F 2 2R 2 8 d t R 3 d n S Q R T C S S Q R T C A 0 1 6 4 7 F 2 3R z R d m S Q R T C 3 S S Q R T C A F 0 0 7 53 F 2 4R 2 8 d f l R a nS Q R T C S x S Q R T C z S S Q R T C A 0 0 0 37 F 2 5R 2 8 d r t R n mS Q R T C S S Q R T C S x S Q R T C A F 0 0 4 18 F 2 6R 2 d m R 3 d n S Q R T C S x S Q R T C 2 S x C 3 A 0 0 0 0 2 F 2 7R R m S Q R T C 3 S x ln C S 0 1 1 2 2 F 2 8R 2 8 d n R 3 d n S Q R T C S x ln C 2 S 0 0 0 9 4 F 2 9R 8 d n R 3 d S Q R T C S x ln C A 0 1 6 3 5 F 3 0 R 2 8 d z K R 3 d nI n C 3 S x S Q R T C 3 A 0 1 6 6 2 F 3 1R 2 d R ln C 3 S 3 5 S Q R T C A 0 1 6 5 7 F 3 2 R 2 8 d 1 2 k R nln C S 3 5 x S Q R T C 3 A 一3 5 1 0 1 4 15 F 3 3R 2 8 d K R 1 n C S 3 5 x C A 一3 5 1 0 1 0 0 3 F 3 4R 2 8 d B x R 3 d n ln C S 3 5 x C 3 A 一3 1 0 1 0 61 F 3 5 R 2 8 d K R n I n C S 3 C A 一3 0 1 0 6 7 F 3 6R 2 8 d 3 R 3 d 口 C 3 S C 2 A 0 1 2 3 9 F 3 7R 8 d m 倡3 d n ln C 3 S C S x S Q R T C 3 A C A F l 0 0 4 94 F 3 8R 2 8 d 2 t R K H 0 0 8 59 F 3 9 R 2 8 d t R 3 KH一0 087 9 F 4 0 寅2 8 d R 3 d S M 0 0 6l2 F 4 1R 2 8 d I K R 3 d 1 M0 0 8 0 4 F 4 2R 2 8 d R da w M 9 0 1 0 0 0 99 临界最 0 2 3 2 3 0 3 6 72 熟料矿物的强度主要决定于四种单独矿物的强度 但并不是四种单矿物强度简单的加合 C A 对c s 的 促进作用就表现在这里的 6 1 3 比较F 1 和F 2 可以发现 在某种单矿物增加 或减小 一定恒定数值 或者矿物之和增加或者减 小一定数值 其与因变量厂 z 的相关性系数不变 这一点有重要作用 过去的研究中指出 熟料矿物 的计算和实际测量值之间存在偏差盯 而且检测结 果偏高于计算结果 而从上述结论看 单个矿物含量 或者矿物和值的增加或者减小 并不影响其对熟料 强度增长的贡献率大小 4 从熟料率值与熟料强度增长率的关系看 其相关性并不如与熟料矿物含量的相关项强 因此 在生产质量控制时 建议最好使用C s 含量作为强 度增长率的控制指标 而不是用饱和比 这一点在 拉法基公司的应用上就有体现 因为c s 含量对强 度增长的影响比饱和比对强度增长的影响更强烈 5 总体上看 所有对熟料强度增长率有关的 矿物和率值都不能达到临界值 也就是说所有因素 都不能显著影响熟料的强度增长率 只是在相比较 的情况下 一些因素的相关性更强一点 6 通过公式计算调整各个矿物的含量及其函 数关系可以改变自变量与因变量相关性系数的大 小 但是改变的程度非常有限 因此在选择合适的 对应公式进行预测 控制 比较时 建议选择相对简 单的计算方法 这并不会降低自变量函数对控制性 能的准确度 7 熟料后期强度增长率是保证熟料后期强度 的必要条件 熟料水化后的浆体密实程度是强度增 长的基础 一般认为水化速度较慢的矿物对早期强 度不利 但是对后期强度贡献较大 然而从表3 中的 相关性看 c s 对熟料抗压强度增长并无较大贡献 原因可能是2 8 d 的时问对贝利特的水化来说依然太 短 资料显示1 6 1 8 0 d 后贝利特强度较好 同样对于 c 矿 也称才利特 属于铁铝酸盐晶体 其化学组成 在C a A F 到C A F 之间 平均为C A F 过去的研究争 议一直较大 有学者认为c 矿水化速度较快 对后期 强度贡献较大 但部分学者持相反意见认为c 矿后 期贡献较小p 2 这可能是由于c 矿由一些固溶体 组成 各个学者研究的矿物组成形态不同造成 从 表3 中可以看出c 矿对熟料强度的发展贡献不大 8 由回归分析得到A 矿 B 矿和c A 之和与强 度增长率之间的关系式为 厂 0 一o 0 3 9 1 x 1 4 0 7 4 因此为了保持2 8 d 强度达3 d 强度的2 倍以上的增长 率 必须控制三种矿物的质量分数之和在8 7 1 5 以 上 同时w C S 1 不低5 5 9 从熟料的化学成分中可以看出 熟料中氧 化镁含量与熟料的强度增长率之间相关性较差 说 明氧化镁对强度的增长影响较小 然而多数的研究 求靛工疆些燮 一3 一 结果表明氧化镁对强度的提高不利n0 1 原因可能 与熟料的冷却速度和氧化镁含量有关 当w M g O 低于2 5 时对熟料强度影响不明显 同时熟料的冷 却速度较快时 可以降低方镁石生长的粒径m l 从而 能减小氧化镁对熟料强度的不利影响 2 2 2 熟料后期抗压强度的相关性分析 根据表1 和表2 的相关数据 得到熟料后期抗压 强度的相关陛分析见表4 从表4 中可以看出 1 对熟料总 堰来说 K H 与其相关性最大 其 相关性系数为0 2 4 86 超过了9 5 置信度时的临界 值 o 2 3 2 3 这其中也包括了熟料中的游离氧化钙 和S O 含量的影响 过去的研究结论认为游离氧化 钙和s O 占用了部分氧化钙 从而减少了和氧化硅 结合的氧化钙数量 这样对熟料强度的发展是不利 的 但比较剔除游离氧化钙和S O 的饱和比K H 其 与尺 吼压的相关性系数明显低于K H 的影响 这说明 游离氧化钙和S O 含量对熟料R 蛳是有贡献的n 引 但 表4 熟料后期抗压强度的相关性分析 序号 厂 习 z 相关性系数砰 F 4 2 尼8 尾 o 0 3 4 6 F 4 3R 2 8 d A2xR3d 0 0346 F 4 4R 2 8 d R 3 d z g 2 0 0 0 3 46 F 4 5R 2 ln R H 2 0 0 0 3 2 6 F 4 6R 2 a S Q R T R 3 d 压 2 0 0 0 3 3 6 F 4 7R 2 s d 2 xR 3 d t 2 00 0 3 46 F 4 8 R 8 d nI n R 压1 0 0 3 12 F 4 9 R z 8 d n S Q R T R a a 0 0 3 2 9 F 5 0 兄8 l 定 n 3 0 0 3l2 F 5 l R 2 s d 压C 3 S 0 1 4 7 9 F 5 2 R B d C 3 S C 2 S0 0 5 89 F 5 3 R 2 B d C S C 2 S C 3 A 0 0 5 23 F 5 4 R 2 C 3 S C 1 S C 3 A C 4 A F 0 0 5 84 F 5 5 R B d ln C 3 S C 2 S C 3 A C A F 0 0 5 97 F 5 6 R 2 8 a S Q R T C S C S C 3 A C 4 A F 0 0 5 90 F 5 7 R 2 8 d n S Q T R C s 0 1 4 8 9 F 5 8 R 2 8 d 匝ln C 3 S 0 1 5 0 0 F 5 9R 2 8 岍I n C 3 S C 2 s 0 0 6 0 3 F 6 0 R 2 8 d ln C 3 S C 3 A 0 1 4 8 3 F 6 1 R 2 9 a g ln C 3 S C A F l 0 1 5 4 9 F 6 2 R 2 8 d ln C 3 S C A F C 3 A 0 1 5 33 F 6 3 R 2 m S Q R T C 3 S C A F C 3 A 0 1 5 2 3 F 6 9 R a m S Q R T C S C A F 0 1 5 4 4 F 6 5 见n C 3 S C A F 0 1 5 3 9 F 6 6R 8 d C 3 S C 3 A0 1 4 52 F 6 7R 压彪日0 2486 F 6 8R d 船一0 1 5 9 8 F 6 9R n d As M0 0 0 4 0 F 7 0R 珏d I M0 0 1 7 9 F 7 1 R 2 8 d w M g O 0 0 1 2 8 临界点 0 2 6 3 7 22 3 一4 一 必须指出此时的加护C a O 值必须在1 5 以下的 否 则水泥安定性不合格 也就无法谈论强度的问题 2 从F 4 2 看 尺弧压与尺 啦压之间相关性非常弱 过去很多企业通过尺地压预测R 瓶 4 1 5 1 从表4 数理分 析结果看 这一做法是值得推敲的 这可能源于表 3 中的影响因素 说明熟料R 班更多来源于熟料矿 物水化产物的填充 由这一结论可以推断 对早期 强度贡献较好的矿物不一定对后期强度贡献较大 3 从矿物角度讲熟料四种主要矿物中 对R 勰难 贡献最大的是A 矿 c 矿X C R 姬有促进作用 而B 矿 的贡献很小 C A 则是有害的 根据这 点 再与表 3 四种主要矿物对熟料强度增长率差异进行对比分 析 发现c 矿对熟料早期强度是有贡献的 且其贡献 远大于c A 也即熟料中C 矿早期强度发挥较大 后 期发挥较慢 c A 虽早期水泥快 但其强度绝对值 较小 因此对早期强度贡献小 4 从控制的角度讲 为了提高熟料后期强度 应尽量提高K H 值 或者A 矿含量 并且允许有 0 8 1 8 含量的游离氧化钙存在 由饱和比的 回归分析得到的回归方程厂 z 1 0 2 6 4 9 0 8 1 x 可 知 饱和比与熟料危她压是呈现负相关性 K H 值每增 加l R 掘将降低约0 4 9 M P a 因此为了控制R 艇 在5 8 6 0M P a 必须控制K H 值在0 8 6 8 0 9 0 9 之 间 这原因可能与过高的K H 可能会增加游离氧化 钙含量 而K H 过低则不能形成足够数量的阿利特 5 从对预测的角度讲 使用K 进行R d t 压预测 的准确性要高于用R 弛压进行的预测值 另外从 F 4 3 一F 5 0 看 通过对R 强压数值的变换也不会得到其 他有益的信息 因此选择早期强度作为对后期强度 的预测是不准确的 6 同样 熟料的R 札压与氧化镁含量相关性较 差 原因是熟料冷却速度较快 降低了方镁石生长的 粒径m 从而能减小氧化镁对熟料强度的不利影响 2 2 3 熟料早期抗压强度的相关性分析 根据表1 和表2 的相关数据 得到熟料早期抗压 强度的相关性分析见表5 从表5 中可以看出 1 从单个矿物角度讲 对R 虬压影响最大的是 阿利特 其单个矿物的影响能力是其他矿物的几倍 至十几倍 因此A 矿对熟料早期强度的贡献最大 其 次是B 矿 过去的研究结果显示B 矿对熟料早期强 度贡献很小 但表5 结果表明B 矿的影响能力是较 大的 其相关性系数达到0 1 6 1 8 这可能源于B 矿的 填充作用 其他两种矿物 C A F 和C A 则显示出很 小的相关性 尤其是c A 表明其含量对熟料早期强 水滩工疆型型 度影响很 J 2 事实上 熟料是多种矿物的集合体 矿物之 间存在较多的组合 因此对R 虬压的影响是很复杂 的 对比F 7 1 与F 7 5 可知 c A 对A 矿的早期水化促 进作用明显 对比F 7 1 与F 7 7 可知 C 矿对A 矿的促 进作用极微 甚至还略呈阻碍之势 对比F 7 1 与F 7 6 可知 同为硅酸盐矿物的B 矿对A 矿的促进作用更 明显 因此对熟料R 虬压贡献最大的三种矿物就是A 矿 B 矿和c A 三者之和与熟料尼瓶相关性最大 其 相关性系数达到0 2 7 1 8 若熟料尺M 压偏低 可以适 当降低A 矿 B 矿和c A 三种矿物之和来提高熟料早 期强度 三种矿物和每降低1 可使尺孙压增加 0 7 M P a 由此可知 尺 掘与A 矿 B 矿和c A 三种矿 物之和呈负相关性 3 从熟料率值体系看 各个熟料率值与尺孙压 的相关性均低于A 矿与R 扎压之间的相关性 因此对 早期强度来讲 使用率值控制或者监控是不合适的 不如使用C S C A c s 三种矿物之和或者使用硅酸 盐矿物C S C S 之和控制 因为硅酸盐矿物含量的 多少是水泥早期强度高低的关键 4 从前面的数理统计与分析可知 水泥早期 强度与后期强度没有必然的联系 同样一些微量矿 表5 熟料早期抗压强度的相关性分析 序号 厂 z Xi 相关性系数R 2 F 7 1 尺3 d C 3 S 0 2 3 5 1 F 7 2 R 3 d nC A 0 0 1 4 3 F 7 3 R 3 d mC S 0 1 6 18 F 7 4 R 3 d C A F 0 0 2 67 F 7 5R d nC S C A0 2 4 43 F 7 6 R 3 d nC S C S0 2 5 13 F 7 7 R s anC 3 S C A F 0 2 2 96 F 7 8 R 3 dnC 3 S C 2 S C A 0 2 718 F 7 9 R 3 d nC S C 2 S C A F 0 2 2 13 F 8 0R 3 d 压C S C A C A F0 2 3 91 F 81 R 3 dnC 3 S C 2 S C A C A F0 2 4 21 F 8 2 R 3 d n ln C 3 S C S C 3 A C A F 0 2 4 17 F 8 3 R 3 d S Q R T C S C 2 S C A C A F l 0 2 4 19 F 8 4 R 3 d S Q R T C 3 S C 2 S C 3 A 0 2 7 14 F 8 5 R 3 d 压脚0 2 1 0 3 F 8 6R3d KH 0 1919 F 8 7R S M0 0 7 9 3 F 8 8 R d 1 M0 0 3 0 1 F 8 9 R 扎 w N a 2 0 0 0 0 86 F 9 0R 3 d W if C a O 0 0 0 20 F 9 1R 烧失量0 1 7 6 9 F 9 2R 3 a w M g O 0 0 2 4 8 临界点 0 2 3 2 3 0 3 6 72 物对熟料的早期强度影响也较小 例如碱金属矿物 游离氧化钙等在一定范围内 w N a O K I I K t I I M 4 f 终凝与t 初凝之间有很好的相关性 但从预测 的角度讲首先知道的初凝 而后是终凝 因此 终凝与f 初凝 之间的相关性只能应用于预测t 终凝 而不能进行相 反预测 5 8 0 斗m 方孔筛筛余和比表面积是对初凝时 间影响较大的二个因素 尽管所有熟料的测试都是 按照G B T2 1 3 7 2 2 0 0 8 进行的 即控制比表面积在 3 5 0 m 2 k g 1 0 m 2 k g 和8 0 m 方孔筛筛余 4 数理 分析数据显示熟料初凝时间与这二个因素有相对较 高的相关性 因此熟料粉磨作业时 应该尽量保持 熟料粉磨颗粒级配的稳定并经常检查实验室小磨的 研磨体级配 防止检测条件的变化引起检测结果的 准确性降低 6 熟料中碱含量和S O 含量对熟料的初凝时 间影响也不明显 但这一结果尚需要进一步研究 因 过去有部分文献指出熟料中的硫碱比能够影响水泥 性能n 6 1 表6 结论可能是研究的对象碱含量较低 所致 因w N a 0 在0 5 0 7 范围和w S O 在 0 4 o 6 范围 对熟料的凝结时间无较大影响 实践表明 如果在率值没有较大波动的情况下 熟料 性能却出现较大波动 则说明熟料中微量元素是首 先要查的原因 尤其是碱含量和三氧化硫含量 7 熟料中含有少量游离氧化钙对熟料的初凝 时间影响不明显 这可能是预分解窑内熟料经过高 温煅烧水化速度较慢的缘故 8 熟料的烧失量是表征熟料煅烧程度的一个 方面 从表6 数据看烧失量与初凝时间的相关性也 不大 同样氧化铝含量也是熟料中c A 含量的表 征 由于c A 与熟料初凝时间相关性较小 因此氧化 铝含量与熟料初凝时间相关性也较很微弱 2 2 5 熟料终凝时间的相关性分析 根据表1 和表2 的相关数据 得到熟料终凝时间 的相关 生分析见表7 分析表7 可知 1 与熟料终凝时间 终凝相关性最好的只有初 凝时间t 终凝 其它影响因素都对终凝时间影响很小 相关性很弱 一6 一 表7 熟料终凝时间的相关性分析 竺兰 篓耋 2 无论是单个熟料矿物或者是矿物组合对熟 料的终凝时间影响很小 因此调节熟料矿物成分是 无法改变熟料终凝时间的 就质量控制的角度讲 调整凝结时间无论是初凝还是终凝 都应该通过改 变熟料的粉磨细度并且配合调整硅率实现 因为从 表7 可以看出硅率与凝结时间呈现较小的正相关 性 因此单独改变硅酸率是无法得到较好效果的 3 熟料中所含的S O 对终凝时间几乎没有影 响 说明熟料中的s o 几乎都固溶于晶格中 无法参 与熟料的水化 但当w S O 超过o 6 以后 对终凝 时间的相关性尚需要进一步研究 另外 生产中应 积极防止还原性气氛的出现 避免产生其它快凝性 矿物和控制三氧化硫的挥发循环u 钆 2 2 6 标准稠度需水量肜的相关性分析 根据表1 和表2 的相关数据 得到熟料标准稠度 需水量形的相关性分析见表8 从表8 可以看出 水淀工疆型型 表8 熟料标准稠度需水量W 的相关性分析 临界点0 2323 三垒2 2 l 1 C 矿是影响熟料标准稠度需水量形的唯一 矿物 剩余的三种矿物对熟料的需水量影响非常 小 过去的研究文献对熟料的标准稠度需水量研究 较少 多数认为从矿物组成来看 c A 的标准稠度需 水量最大 c S 最小 大致顺序是C A C S C A F c s 即与水化速度大小基本一致 然而表8 的数 理分析结果则表明 需水量最大的单矿物是c 矿而 非c A 原因可能是熟料中c A 的水化受到石膏的 抑制 但c s 的水化受石膏影响的程度很小 因此 过去的研究结论 可能是错误的 2 从熟料的矿物组合来看 当水化速度较快 的矿物与c 矿复合时 F 1 4 9 F 1 5 1 F 1 5 2 并不会促 进C 矿需水量的真正增加 相反会有所阻碍 其他矿 物对C 矿的抑制作用原因 可能是水化产物中c a o r 浓度的增加抑制了C A F 进一步的水化速度 3 对熟料需水量影响较大的另一因素是碱含 量 因此控制熟料中碱含量也是降低熟料标准稠度 需水量的重要措施 2 2 2 3 1 4 通常认为对需水量影响较大的因素是比表 面积 但从表8 的数理统计数据看 比表面积的影响 也很小 这可能是熟料粉磨过程中比表面积控制范 围较小所致 另外 凝结时间 强度 游离氧化钙 筛 余 氧化铝 S O 等因素对熟料的需水量影响都很小 5 从控制的角度看 熟料烧失量也是影响熟 料需水量的一个重要因素 这一结论在文献中较少 见到伫 但实践证明熟料烧失量增加 熟料标准稠度 需水量同步增加 综合上面的分析可知 控制熟料标准稠度需水 量的措施主要有三方面 一是控制熟料中的碱含量 二是控制熟料的烧失量 三是控制熟料中的C 矿含 量 当然在水泥制成过程中 要注意粉磨细度的影 响与控制 2 2 7 早期抗折强度的相关性分析 根据表1 和表2 的相关数据 得到熟料早期抗折 强度的相关性分析见表9 从表9 可以看出 1 从熟料的率值体系看 单个率值对熟料的 3d 抗折强度 尺轧折 影响很小 远不能达到显著性的 临界值 四种主要单矿物对熟料3d 抗折强度的影响 也很小 远不能达到显著性的临界值 2 从熟料的集合看 两种硅酸盐矿物的和值 F 1 8 4 对熟料的R 扎折产生了影响 而另外两种熔剂 矿物的和值 r 1 8 3 对熟料R 哳的相关性很小 因此 熟料早期抗折强度R 哳受硅酸盐矿物含量之和影响 较大 当在硅酸盐矿物内进一步增加C A 时 F 1 8 7 则与R 孤折相关性进一步增大 但是增加c 矿 含量时 F 1 8 9 则与尺扎折相关性系数降低 这说明 c 矿是一种韧性矿物 而硅酸盐矿物和C A 则是脆 性矿物 这也是道路硅酸盐水泥要求c 矿较高的缘 由所在 3 3 d 抗压强度R 轧压是与早期抗折强度尺弛折相 关性最高的因素 F 1 9 9 这符合脆性材料的一般规 律 材料抗压强度越高 其抗折强度越高 但是熟料 的后期抗压强度R 瓶与熟料的3d 抗折强度相关性 已经不再明显 F 2 0 0 相反熟料后期的抗折强度 尺 虬折依然与早期抗折强度R 虬折关系密切 这表明可 以使用熟料早期抗折强度R 札折预测熟料后期抗折强 度是8 d 折 水淀工铤型燮 一7 一 表9 熟料的早期抗折强度相关性分析 序号 厂 z Xi 相关性系数尺2 F 1 7 3R KH0 0 7 6 1 F 1 7 4R3d K矿0 0505 F 1 7 5R 3 d S M0 0 3 9 8 F 1 7 6尺3 d I M0 0 3 9 4 F 1 7 7 R 3 d 折C S 0 0 7 5 3 F 1 7 8 R 3 d 折C S 0 0 3 63 F 1 7 9R 3 d C 3 A0 0 3 43 F 1 8 0 R 3 d C 4 A F 0 0 1 0 4 F 1 8 1R n C 3 S C A F 0 0 7 33 F 1 8 2 R d C 3 S C A 0 0 8 2 2 F 1 8 3 R 3 d 折C A C A F 0 0 1 16 F 1 8 4 月3 d 折 C S C S0 1 2 8 5 F 1 8 5R 3 d 折C 2 S C 3 A0 0 3 0 3 F 1 8 6 R 3 d C 2 S C A F 0 0 3 76 F 1 8 7 R 3 d C 3 S C 2 S C 3 A 0 1 5 11 F 1 8 8R 3 d C 3 A C A F C 3 S0 0 8 0 2 F 1 8 9R 3 C 3 S C 2 S C A F 0 11 42 F 1 9 0R 3 d 折ln C A F 0 0 1 12 F 1 9 1R 3 d ln C 3 A C A n 0 0 114 F 1 9 2 R 3 d 折ln C 3 S C a S C A F 0 0 7 6 4 F 1 9 3 R 3 d 折ln C 3 S C z S 0 1 2 9 2 F 1 9 4 R 3 d 折I n C 3 S C 2 S C 3 A 0 1 5 0 8 F 1 9 5R 3 d S Q R T C 3 S C z S C A 1 0 1 5 10 F 1 9 6 R 3 d 折 S Q R T C S C z S C A C A F 0 1 3 6 2 F 1 9 7R3d t 0 5956 F 1 9 8R3d淅t蚌 0 5518 F 1 9 9 R 3 d 浙R 3 d 0 7 4 17 F 2 0 0R 折R 2 8 d 0 0 6 85 F 2 0 1 R 3 d 衙R 2 折0 4 6 18 F 2 0 2 R 烧失量0 1 3 5 2 F 2 0 3 R 3 d 折w S O 0 0 0 5 5 F 2 0 4 R 虬折w N a O 0 0 1 1 1 F 2 0 5 R 折比表面积0 0 1 2 4 F 2 0 6 R 3 d 折埘 产C a O 0 0 1 5 1 F 2 0 7 R 8 0 ix m 方孔筛筛余0 0 0 0 9 F 2 0 8 R 3 d w A 1 O 1 0 0 2 24 F 2 0 9 R 折标准稠度需水量妒0 0 4 4 6 一临界点 0 0 3 2 6 3 7 2 2 3 4 凝结时间也是与3d 抗折强度相关性较高 的因素 无论是初凝时间还是终凝时间其与R 弛折相 关性系数都高出临界值 事实上 在熟料凝结时间 的检测时 抗折强度正是凝结时间变化的表征 也即 当屈服值达到一定程度就表明凝结时间的达到 从 这个观点看 凝结时间也是抗折强度最早的表现特 征 可以通过凝结时间预测熟料的早期抗折强度 5 烧失量对熟料早期抗折强度也有影响 这 与熟料烧失量一定程度能促进熟料水化有关 其他 因素 s o 含量 碱含量 游离氧化钙含量 比表面积 一8 一 水淀工程 筛余 氧化铝含量等 对熟料的早期抗折强度R 虬折没 有明显联系 当然这里的比表面积和筛余是在很小 的波动范围内 2 2 8 后期抗折强度相关性分析 根据表1 2 的相关数据 得到熟料后期抗折强 度 尺 吼折 的相关性分析见表1 0 从表1 0 可以看出 1 从熟料矿物组成看 单个矿物中只有C A 对熟料后期抗折强度 R 撕 产生影响 其余三种矿 物没有明显相关性 这与熟料的早期抗折强度影响 因素明显不同 C A 矿物与熟料R 也折的相关性表 表1 0 熟料的2 8 d 抗折强度相关性分析 序号 z 5 C i 相关性系数砰 F 2 1 0R 2 8 d K H0 0 5 88 F 2 1 1R 8d KH 0 0104 F 2 1 2 R 8 d S M0 0 4 2 5 F 2 1 3R d折mf0 1 3 7 7 F 2 1 4 R z 8 d C S 0 0 1 0 7 F 2 1 5R 2 8 d C S0 0 0 92 F 2 1 6R d C A0 1 8 51 F 2 1 7 R 2 8 d C A F0 0 0 3 9 F 2 1 8 尺 d 折C S C A F0 0 1 0 2 F 2 1 9 R 2 8 d C 3 S C 3 A 0 0 1 68 F 2 2 0R 2 8 d C 3 A C 4 A F0 1 3 4 0 F 2 2 1 R 2 8 d C S C S0 0 0 7 6 F 2 2 2 R 2 8 d C 2 S C 3 A 0 0 0 37 F 2 2 3 R 2 d C S C A F0 0 0 96 F 2 2 4 R z 8 a 折C 3 S C 2 S C A 0 0 2 43 F 2 2 5R d 折 C 3 A C A F C 3 S 0 0 1 62 F 2 2 6R 2 8 d 折C 3 S C 2 S C 4 A F0 0 0 61 F 2 2 7 R 2 8 d 折ln C A 0 1 7 9 6 F 2 2 8 R z s d ln C 3 A C A F l 0 13 2 9 F 2 2 9 R 2 8 d 新ln C 3 S C 2 S C 4 A F 0 0 0 63 F 2 3 0 R 2 s a 折ln C 3 S C 2 S 1 0 0 0 78 F 2 3 1 R 2 8 d 折in C 3 S C 2 S C 3 A 0 0 2 4 4 F 2 3 2 R 2 d 折 S Q R T C 3 S C 2 S C A 1 0 0 2 44 F 2 3 3 R 2 d 折 S Q R T C 3 S C 2 S C 3 A C A n 0 0 214 F 2 3 4R28d淅t初 0 083 5 F 2 3 5R28d斯t蚌 0 0982 F 2 3 6R 2 8 d 折R3d 0 2716 F 2 3 7 R 2 8 d 折R28d 0 0636 F 2 3 8 R 2 8 d 折R3d折0 4618 F 2 3 9 R d 折烧失量0 0 8 81 F 2 4 0 R 2 d 折w S 0 3 0 1 0 28 F 2 4 1 R 2 8 I 折w N a 2 0 0 0 0 49 F 2 4 2 R 折比表面积0 0 0 31 F 2 4 3R 斯训 户C a O 0 18 0 4 F 2 4 4 R 2 8 d 折 8 0 I x m 方孔筛筛余0 0 0 5 3 F 2 4 5 R z s d aw A 1 2 0 3 0 1 7 48 F 2 4 6 R d 折标准稠度需水量形0 0 6 78 临界点 艨强 2 0 1 2 年第5 期 明 在熟料水化过程中 钙钒石的数量是在持续进行 的 预分解窑熟料中的C A 矿物多数以玻璃体形式 存在 在水化初期受到钙钒石的覆盖 其水化速度是 缓慢释放的过程 因此c A 矿物不断水化对后期抗 折强度发挥作用 2 矿物的相互作用明显消减了c A 的作用 在两种熔剂矿物相互复合时 F 2 2 0 两者之和与 R 吼折的相关性就比单个矿物的F 2 1 6 低 再加入硅酸 盐矿物后 F 2 2 5 三种矿物之和与熟料R 吼折的相关 性已经变得十分微弱 因此可以认为 其它矿物抑 制了c A 矿物对熟料后期抗折强度的贡献 3 熟料尺址折与后期尺 撕相关性最好 因此可 以通过3 d 抗折强度预测后期2 8 d 抗折强度 另外熟 料早期抗压强度R 扎压也与后期R 虬折呈现有较好的相 关性 但后期尺 班则与R 吼折没有这种好相关性系 4 从熟料化学成分看 对熟料后期尺 撕产生 影响的是游离氧化钙和氧化铝含量 其他如熟料烧 失量 S O 含量和碱含量等对熟料后期R 撕几乎没 有影响 氧化铝含量和游离氧化钙含量与熟料后期 R 哳是呈负相关性 增加1 的游离氧化钙R 折降 低0 6M P a 因此过高的游离氧化钙含量对熟料后期 抗折强度是不利的 5 熟料比表面积和8 0 m 方孔筛筛余在较小 范围内波动 不影响熟料后期抗折强度 同时熟料 的标准稠度需水量对熟料的后期抗折强度影响也非 常小 因此熟料粉磨过程中 细度在一定范围内变 化不影响熟料后期抗折强度的检测结果 3 结论 1 熟料化学成分是熟料内部结构的表征 熟 料物理性能是熟料结构的宏观表现 因此通过大量 的生产数据统计并进行相关的数理分析 建立熟料 化学成分与各物理性能之间的相关性 这是实现熟 料控制预测的有力手段 且可用于指导实际生产控 制 并逐步形成一些解决问题的基本性规律和指导 方向 2 本文就熟料矿物组成对熟料强度影响的主 要数理分析结果如下 熟料的抗压强度增长率 即熟 料强度的发展能力 主要与熟料中的c s 和C A 含量 有关 尤其是C s 而与其它两种主要矿物 C s 和 C A F 关系不大 K H 与熟料R 虬压的相关性最大 而 R 弘压与R d 压之间相关性非常弱 因此通过R 扎压预测 尺 d 压 这一做法值得推敲 也即使用K H 进行R 吼压预 测的准确性更高 对R 班贡献最大的是A 矿 c 矿对 尺 帐有促进作用 而B 矿的贡献很小 C A 则是有害 的 对熟料尺 川 贡献最大的三种矿物是A 矿 B 矿和 C A 熟料早期抗折强度R 扎折受二种硅酸盐矿物含量 之和影响较大 熟料尺扎压是与熟料尺姐折相关性最高 的因素 但熟料后期R 吼压与熟料砜 折相关性不再明 显 C A 对熟料R 撕产生影响 而其余三种矿物对 尺 折没有明显相关性 熟料R 她折与后期R d 折相关性 最好 因此可通过R d 折预测尺 d 折 3 应注意 相关的统计分析与结论可能只适 用于某一公司或某一段时间 各企业应建立适合于 自身企业的经验公式和数理统计手段 提高数据信 息的使用质量 另在进行生产数据统计分析时 可 在上述表格的基础上增加更多的对应关系参数及相 关函数式 找出更多的相关性系数关系 以优