干法水泥生料控制方法分析与研究

干法水泥生料控制方法分析与研究关键词前置控制后置控制分析成分生产成分联合控制0摘要水泥生料质量控制走的还是事后调整的老路，检验数据缺乏代表性是中子活化分析仪在线控制的最大缺点，通过石灰石分析成分和生产成分对应关系的研究，提出了水泥生料的联合控制方法，该法的实现将是一个新的突破，可彻底解决水泥生料质量控制中存在的问题。1后置控制根据出磨生料化学成分来调整原料的配比，是传统的事后控制法，称为后置控制。出磨生料检验由古老的碳酸钙滴定值、手工快速氧化钙及三氧化二铁、钙铁荧光分析仪、四元素荧光分析仪，发展到现在的大型多元素荧光分析仪，检验频次还是保留一小时一次的老传统。根据出磨生料成分来调整原料的配比很被动，如果入磨原料化学成分的变化频率小于一小时，这种控制方法就失去了意义。由于调整的滞后，如何降低入磨原料化学成分的变化幅度和变化频率是该控制法的关键，新型干法水泥所采用的大型预均化堆场，就是为了解决这个问题，是后置控制法的无奈之举。尽管采取了均化措施，出磨生料还是得不到很好的控制效果，表现为：圆形均化堆均化效果较差，矩形均化堆堆两头的石灰石块多，质量好，换堆前后生料三率值波动大，出磨生料稳定性差。为了保证出磨生料的稳定性，新型干法水泥在设计中，耗巨资新增了大型生料均化库，使企业增加了不少的投资，其效果还受料位高度、维修困难等多种因素影响，存在问题很多。原料成分变化是不可避免的，为了提前掌握原料的变化情况，有人提出利用统计分析方法，根据出磨生料化学成分的变化情况，来预测原料的变化情况，且不说效果如何，走的还是事后控制的路子，改变不了调整滞后的命运。2前置控制前置控制法，即现在的在线控制。早些年的在线控制是采用在线多元素荧光分析仪，它有半小时的滞后时间。采用中子活化分析仪在线控制，是近几年发展起来的在线控制法，采用穿透力很强的射线，检验传送带上入磨物料的化学成分，这种方法具有分析速度快的特点，但有以下问题不易解决：1）检验数据的代表性。由于检验的是传送带上一定距离的瞬时物料，而掺量较少的辅料不是均匀的铺在传送带上，呈堆积状态，象硫酸渣这样水分较大的粉状物料，更为严重，几米长一堆，检验数据缺乏代表性；2）采用有效的调整计算模式也很重要；3）由于不检验出磨生料化学成分，无法判断前期配料调整是否符合要求，如果依靠手工全分析数据来最后把关，一旦出现问题将严重失控。由于上述问题存在，中子活化分析仪在线控制并没有得到很快推广，多数企业是用来检验石灰石成分。3联合控制联合控制法就是事先检验待用石灰石分析成分与事后检验出磨生料化学成分相结合的控制法，利用在用石灰石分析成分与生产成分的对应关系，根据待用石灰石的分析成分，来预测待用石灰石的生产成分，以待用石灰石生产成分为调整计算依据，进一步确定原料的配比。该法利用生产中的对应关系来解决生产中的实际问题，把复杂问题简单化，只要事先检验待用石灰石的分析成分，即可掌握原料的变化情况。该法具有调整准确度高的特点，可彻底解决调整滞后的问题。3.1分析数据和生产数据出磨生料配料调整计算是一项复杂和高难度的工作，为了便于分析和研究，充分说明问题，引入了分析数据与生产数据两个概念。3.1.1分析数据表示原料与生料之间理论对应关系的数据称为分析数据，所对应的成分称为分析成分。如：要完成一项生料配料试验工作，需经过原料取样、制样和测定原料的水分及原料的化学成分、确定原料配比、计算生料化学成分。这其中，原料水分、原料化学成分、原料配比、生料化学成分一系列数据都是分析数据，它们之间的对应关系在理论上成立。3.1.2生产数据表示生料与原料之间生产对应关系的数据称为生产数据，所对应的成分称为生产成分，它表示在一定生产工艺条件下的对应关系。如：在生料粉磨过程中，荧光仪测定的生料化学成分、和生料相对应的原料水分以及原料的化学成分、微机显示的原料配比，这一系列数据都是生产数据，它们之间的对应关系在一定生产工艺条件下成立。3.1.3分析数据和生产数据之间的关系水泥生料的生产分为配料设计和配料调整两个过程，分析数据用于配料设计，生产数据则用于配料调整。原料的分析数据是在试验条件下具体存在的，原料的生产数据则是实际生产中，为了表明生产中的实际对应关系而在特定条件下假想的，举例说明如下。表1生料配料方案中的有关数据配比%水分SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP1#石灰石92.561.210.272.031.1645.91页岩5.013.759.8620.008.800.74砂岩1.032.781.519.232.700.80硫酸渣1.4015.237.288.0141.692.581#生料13.753.062.0442.720.962.701.50上表中的原料数据是通过手工分析得到的，经过配料计算后，确定了原料配比及1#生料方案成分，用到实际生产中后，生料成分和方案成分不符，数据见下表。表2实际生产中的生料成分和对应的石灰石成分SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP2#生料13.983.071.9842.520.942.771.552#石灰石10.522.051.1045.70“表1”中的配比、原料水分和成分都是分析数据，和“1#生料”成分相对应，符合理论上的对应关系，和“2#生料”的生产成分则不对应，不符合实际生产中的对应关系。在“新型干法水泥配料计算与配料调整”一文中得出：原料水分和辅料成分变化对生料成分变化影响很小，石灰石成分变化对生料影响很大。如果把“表1”中的“1#石灰石”成分换成“2#石灰石”成分，生产中的对应关系就成立。“2#石灰石”成分是用辅料成分、微机配比和2#生料成分换算后得来的，是假想的，称为和2#生料相对应的石灰石生产成分，一个生料成分对应一个石灰石生产成分，它符合实际生产中的对应关系，用石灰石生产成分进行调整计算比较有效。有的控制软件，把生料成分的变化归咎于计量设备零点发生了变化，进行零点校正。即，把“表1”中的“1#生料”换成“2#生料”，从新计算出一个配比，和以前的配比相比较，找出误差，进行修正。计量设备的实际下料量不可能忽高忽低的反复变化，这种做法把原料成分的变化也算在计量设备身上，不可取。3.1.4分析成分和生产成分之间的对应关系受实验室条件及生产工艺条件（如：原料的取样及原料成分的手工分析误差、微机下料量的误差、荧光仪生料检验数据的误差等系统误差的存在）影响，使原料的分析成分不等于生产成分，但它们的变化幅度和变化方向相同。生产成分随着分析成分的变化而变化，分析成分和生产工艺条件左右着生产成分。实验室条件及生产工艺条件不变，则分析成分和生产成分之间的对应关系基本不变。搞过配料工作的都知道，我们化了大量的人力物力，好不容易搞了一个配料方案，当用到生产中去的时候却不合适，这就是分析成分和生产成分存在偏差的原因。所以，在生料配料调整计算过程中，要使用生产成分，利用实际生产中的对应关系，保持计算基准的一致性。而在生产控制过程中，应掌握分析成分和生产成分之间的对应关系，对原料配比进行事先预测，达到控制好生料三率值的目的。3.2石灰石分析成分石灰石分析成分，就是对待用石灰石进行取样检验而得到的干燥基石灰石成分，影响石灰石分析成分稳定性的因素是取样的稳定性和检验的稳定性。3.3石灰石生产成分石灰石生产成分，就是以微机显示的原料配比、出磨生料成分、辅料成分及原料水分为基准，为表明生产中的对应关系，通过计算而得到的干燥基石灰石成分（已知原料显示配比、生料成分、辅料成分及原料水分求石灰石成分）。3.4石灰石分析成分和生产成分的对应关系实际生产控制过程中，有下列因素客观存在：石灰石取样误差、石灰石的检验误差、微机下料量误差、出磨生料检验误差、小量收尘料的影响。上述因素都是系统性的，是导致石灰石分析成分与成产成分不符的根本原因。但是，在一定时间范围内，在用石灰石分析成分和生产成分的对应关系（差值）是基本不变的。3.5石灰石分析成分和生产成分对应关系举例验证验证方法和步骤如下：1）已知辅料均化堆的平均成分和原料平均水分，八个各不相同的入磨原料成分和原料水分；2）八个原料配比都相同，计量设备比较稳定，但有一个固定的系统偏差，给出了微机的显示配比和实际配比；3）用实际配比和八个入磨原料成分来计算对应的八个生料成分；4）用同一个辅料均化堆的平均成分、同一个原料水分、同一个微机显示的配比和八个生料成分来计算出对应的八个石灰石生产成分；5）计算出八个石灰石分析成分与生产成分的差值。（有关计算公式见“新型干法水泥配料计算与配料调整”）表3辅料均化堆的原料平均成分及原料平均水分水分SiO2A12O3Fe2O3CaO石灰石1.2————————页岩3.759.8620.008.800.74砂岩2.781.519.232.700.80硫酸渣15.237.288.0141.692.58表4微机显示的配比及原料的实际配比石灰石叶岩砂岩硫酸渣微机显示的湿基配比93.522.871.661.95原料的实际配比（湿基）94.532.271.351.85表5连续八个入磨原料成分及水分序号1#2#3#4#5#6#7#8#石灰石水分1.21.01.31.11.21.51.41.2SiO211.8411.6211.0711.4411.1411.6711.4010.82A12O32.442.342.382.342.312.462.362.17Fe2O31.221.191.141.311.131.221.201.25CaO45.1845.2445.5544.8345.3745.1345.1845.45页岩水分3.93.53.53.23.84.23.43.7SiO259.7560.2359.8959.5560.1159.6660.5560.25A12O320.0419.8519.9220.2319.8119.5619.1320.32Fe2O39.068.759.218.568.458.889.158.15CaO0.420.660.580.881.111.090.880.54砂岩水分2.92.52.52.22.83.22.42.7SiO281.5082.2381.8581.2482.1481.0580.7280.88A12O39.138.899.569.128.569.789.969.45Fe2O32.872.351.852.652.452.872.153.01CaO0.560.860.580.881.111.090.880.84硫酸渣水分15.514.215.314.914.615.114.915.6SiO237.0637.2337.8537.2437.1438.0536.7236.88A12O37.788.127.567.898.237.988.527.86Fe2O341.8141.7141.3241.6341.8940.9242.1342.08CaO2.992.452.512.812.412.652.282.47表6用“表5”的入磨原料成分及水分和“表4”的实际配比计算出的八个生料成分序号SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP1#14.2303.0042.06042.9240.9352.8101.4582#14.0542.9092.02542.9700.9522.8481.4373#13.5312.9491.96943.2610.9952.7511.4984#13.8592.9182.13342.5910.9542.7431.3685#13.5892.8761.96443.1090.9902.8081.4656#14.0793.0252.04742.8880.9432.7761.4787#13.8312.9352.04642.9110.9642.7771.4358#13.2652.7602.07443.1761.0202.7441.331表7用“表6”的生料成分、“表3”的辅料成分及原料水分和“表4”微机显示的配比，计算出的八个石灰石生产成分序号1#2#3#4#5#6#7#8#SiO211.2811.0910.5310.8810.5911.1210