生料制备质量控制分析

生料制备质量控制分析

水泥生料成分的合理与稳定是保证旋窑热工制度稳定的关键，对出磨生料如何进行控制,

如何进行原料配比调整，这是企业技术人员和有关专家共同关心的问题。

1通用型生料质量控制

水泥生产已有几十年的发展历史，从早期的碳酸钙或钙铁成分控制，发展到目前的多元

素荧光仪出磨生料检验，可在半小时之内得到出磨生料的化学成分和三率值，很大程度上降

低了调整滞后的程度，通用型生料质量控制简易流程如“图一”所示：

图一：通用型生料控制简易流程

1.1出磨生料原料配比调整方法

“图一”是FI前比较通用的水泥生料质量控制简易流程，出磨生料经荧光仪检验后，根

据出磨生料的化学成分来调整原料配比，调整方法有人工调整和控制系统调整两种方法。

1.1.1人工调整

依靠操作员的个人工作经验，有很大的盲目性。

1.1.2控制系统自动调整

市场上有好多类似的生料控制系统，国产荧光仪上乜配置了配料调节功能，作用都是一

样的，就是用计算机进行原料配比调整计算，关键就是一个调整计算方法问题。目前的控制

系统，从宣传资料的控制界面上就能发现两个不足之处：一是没有考虑原料水分：二是调整

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计算时只考虑当前原料配比，因为和出磨生料相对应的有调整前和调整后两组配比，只考虑

当前配比是错误的。由于好多原因存在，这些控制系统并没有得到普及和推广，多数企业还

是采用人工调整的传统方法。

1.2出磨生料原料配比调整滞后问题

我们知道，出磨生料通常一小时检验一次，如果出磨生料8:00开始取样，检验完毕后

8:20报出检验结果并且进行本次原料配比调整，9:00又开始取样检验，9:20又进行下次原

料配比调整。由此可见，8:00—9:00的这部分生料对应了8:20前和8:20后两组原料配比，

另外，9:20调整时的生料成分，反应的是8:00—9:00这段时间原料的质鼠情况，9:20之后

原料的成分是否又发生了变化？我们并不知道，这就是调整滞后带来的最大问题。

1.3原料使用前的均化问题

为了降低出磨生料滞后调整的被动程度，防止入磨原料成分变化，原料在使用前必须进

行均化，降低入磨原料成分的变化频率和变化幅度，如果入磨原料成分频繁变化，就失去了

调整的必要。目前的石灰石预均化有圆形均化堆场和矩形均化堆场两种，圆形均化堆场均化

效果差，矩形均化堆场换堆前后石灰石成分变化大，很难保证入磨石灰石成分稳定。

2在线检验型生料质显挖制

以上分析可以看到，根据出磨生.料化学成分来调整原料的配比，大约有1小时的滞后时

间，为了降低调整滞后的程度，通过学习国外的先进经验，有关专家提出了入磨混合原料的

在线检验模式，实现原料配比自动控制，典型的在线质量控制简易流程如“图二”所示。

均化堆场均化堆场均化堆场均化堆场

硅铝铁

石

质质质

灰

原原原

石

料料料

入

配料站计量取料在

磨

线

原

控

料

制

在

系

线

统

检生料均化库

图二：在线检验型生料控制简易流程

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2.1在线控制流程介绍

“图二”是在线检验生料控制简易流程图，在计量设备之后的入磨原料传送带上，用中

子活化分析仪在线检验传送带上的入磨混合物料•，可以1分钟提供一次检验结果，数据传送

到“在线控制系统”，进行原料配比调整，大约5分钟调整一次。估计没有取消前期的原料

均化工序，也没有取消出磨生料的荧光仪检验和生料粉的后期均化。

该控制法的最大优点是将滞后的程度由以前的1小时降低到现在的5分钟，主要缺点有

两个方面：1）传送带上的物料并非均匀分布，用量比较少的原料（特别是水分比较大的粉

状物料）呈堆积状态，往往几米长一堆，检验数据容易缺乏代表性；2）还是计量设备之后

的事后调整，5分钟之后的原料成分是否变化根本无法知道。

图三：在线生料控制系统界面

2.2在线控制界面介绍

“图三”是在线生料质量控制的界面，是10个小时的控制曲线，由于图片不清现简单

介绍一下：1）图片的左边自上而下分别是入磨混合物料的KH控制曲线、SM控制曲线、Fe2O3

控制曲线,目标值分别是KH：0.92；SM：2.40：Fe2O3：2.15。2）中间部分是成分控制曲

线，自上而下分别是CaO、SiO2、Fe2O3、A12O3的控制曲线。3）右边部分自上而下分别是

石灰石、砂岩、铁尾渣、泥岩的配比控制曲线。

2.3率值KH控制曲线分圻

“图四”是入磨混合物料10个小时的KH、SM和Fe2O3控制曲线，曲线的横坐标是时

间，纵坐标是控制对象（KH、SM和Fe2O3）,现对KH控制曲线进行一下分析。

黑色的曲线是入磨混合物料的KH在线检验数据曲线，由于图片清晰度不够，无法准确

确定在线的检验周期。图片共有三条红色的横线：中间的红线是KH的目标值，KH=0.92；

上面的红线是KH的控制上限，KH=0.94：下面的红线是KH的控制下限，KH=0.90o

曲线的前4个小时KH值基本上都大于0.94,大约经过了4.5小时才将KH从最初的0.98

降低到0.92附近，以后的5.5小时KH值基本上都小于0.92,可见KH的在线控制效果并不

理想，无法保证虚磨生料成分连续稳定，依然离不开后期的生料粉均化措施，否则无法保证

入窑生料成分的稳定性。

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图四：KH、SM和Fe2O3控制曲线

2.4原料配比和成分控制曲线分析

“图五”的左边，是10个小时的混合料化学成分控制曲线，自上而下分别是CaO、SiO2、

Fe2O3和A12O3的曲线。右边是原料配比的控制曲线，自上而下分别是石灰石、砂岩、铁

尾渣、泥岩的配比曲线。

从化学成分的控制曲线来看，CaO有一个逐渐降低趋势，SiO2、Fe2O3和A12O3都有一

个逐渐升高的趋势。

原料要求的配比为：石灰石70.70;砂岩4.16;铁尾渣2.64;泥岩18.5;配比总和不是

100o对照原料配比的控制曲线，里面的直线部分表示原料配比不变，砂岩和铁尾渣的配比

基本上一直没有调整。从石灰石和泥岩的配比曲线可以看出：前5个小时，石灰石的配比一

直在降低，泥岩的配比一直在增加，用了近5个小时才籽KH从0.98降低到0.92；后5个小

时,石灰石的配比基本上是一直在增加，泥岩的配比一直在降低,最后的KH值却降低到0.89,

这说明原料成分并不稳定，由于原料成分不稳定，并目.是未知的，采用降低调整滞后程度的

控制思路，无法从根本上解决问题。

2.5不解问题

对控制曲线进行分析,有两个不解之处:1）凡是符合KH=0.92±0.02sSM=2.40±0.10,

Fe203=2.15±0.10要求的都不进行原料配比调整；2）固定砂岩、铁尾渣的配比不变。

作为控制指标的确定，都是很严格的，控制图中，Fe2O3的曲线全部在Fl标值2.15的

下方，而SM的控制曲线，后6个多小时全部在目标值2.40的下方，可见不是一个最佳的

控制状态，该系统采用的是固定砂岩、铁尾渣配比，同时增减石灰石和减增泥岩的方法。

2.6异常情况

大约在2小时左右，KH曲线及成分曲线出现了一个变化较大的过程，KH从0.95降低

至I]0.89,CaO从41.5降低到40.0,SiO2从13.2降低到13.0,Fe2O3从2.08增加到2.15,A12O3

从335增加到3.65。

在水泥生料中，CaO是主要成分，其次是Si02,再就是A12O3。通常情况下，生料化学

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成分有以下变化规律:CaO和SiO2反方向变化,Si02和A12O3同方向变化，并且SiO2的变

化幅度比A12O3大。因此说，这几种成分的变化情况有些异常，估计此时的检验数据没有

代表性，看来传送带上物料分布不均匀的问题是存在的，只是有轻有重。从原料配比的曲线

上可以看到，这段时间是一条直线，没有进行原料配比调整，可见控制系统设置了异常数据

的判断方法，但是对于不太严重的异常情况就很难进行判断，一旦检验数据没有代表性很难

进行处理，会起误导作用。

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图五：原料成分及配比控制曲线

3生料质量控制中存在的问题

3.1配料调整计算模式问题

控制系统的关键是配料调整计算模式，影响生料成分变化的因素很多，而且是未知的，

要想建立一个实用有效的配料调整计算模式难度特别大.很早以前河南省硅酸盐学会的刘笃

新老师就开始了配料计算与配料调整研究，并出版了《水泥生料配料的率值公式法》一书,

之后又有好多科研单位和专家从事这方面研究。