基于熟料质量预测的水泥生料配料优化研究分析

基于熟料质量预测的水泥生料配料优化研究分析

黄甫连

广西华众建材有限公司

摘要：水泥生料的配比控制是水泥生产中最重要的环节之一。生料质量直接影响熟料的产量、质量和燃料消耗。近年来，随着信息技术和人工智能技术的发展，水泥厂的智能生产得到了极大的发展。本文基于熟料质量预测的水泥生料配料优化研究分析展开论述。

关键词：熟料质量预测；水泥生料配料；优化研究分析

引言

水泥强度的稳定性是评价水泥质量的主要指标之一。《水泥生产企业质量管理规定》明确规定了厂房水泥强度的稳定性:28d厂房水泥强度月平均变化系数，强度等级32.5≤4.5%，强度等级42.5≤3.5%，强度等级52.5和提高工厂水泥强度稳定性可以为用户提供更好的产品，同时促进水泥生产企业的质量成本控制。

1生料配比误差修正的算法

实际上，由于存在各种误差，研磨速率值和速率值控制指标往往不同，即存在一定误差。这些错误是由于原材料成分波动、试算表测量错误、取样错误、原材料成分分析错误、材料分离等造成的。这些都是随机和系统的错误，无法在实际生产过程中纠正。例如，磨料的上一个进料比为0x 0、Y0、Z0，其中磨料的生产比值为khz和SM0。KH0和SM0对磨料的KH和SM控制指标有错误，需要修正输入磨料的x、y、z分布比。由于影响误差的因素太多，精确计算研磨的x、y、z系数实际上是对系统误差的同时修正，例如原材料的化学成分误差、平衡测量误差、原材料成分取样和分析。很好在估算成型原料的x、y、z系数时，每种原料的化学成分可以使用最近期间的平均化学成分，而无需每天进行修正，前提是原料来源不变，且不会发生重大变化 每种原料的化学成分可能保持不变。如果原料的化学成分随机变化，产生磨料的KH和SM也会发生很大变化，但每类研磨速率的平均值一般是可以接受的。 因此，提高原材料的均匀性可以大大减少研磨速率值波动的幅度。

2水泥生料调配工艺分析

对于四种元素的生料中比例控制是整个工艺流程的基础，也是生产的重点。水泥的生料是由多种原材料混合而成，每种原料中都有氧化钙、氧化硅、氧化铁、氧化铝等多种氧化物，各种氧化物之间的数值差距较大。决定生料的质量参数为∶硅酸率、铝氧率、石灰饱和系数三个值。每水泥厂家可以根据原料的成分与市场需求，计算三率值。一般水泥企业将使用多组的原材料进行原材料的配料分配。本文所采取研究方法及软件的开发是根据四组氧化物的原料为基础进行设计，并且兼顾多种特殊的工况进行三组分配原材料的计算。水泥主要的元素是钙、硅、铁、铝，其中钙的原材料主要来源是石灰石，石灰石的主要成分为碳酸钙；硅质原材料是砂岩，砂岩中的二氧化硅的含量可达到百分之90以上；矫正的原材料可分为铁质、铝质原材料两大种，矫正的原材料来源于各个矿区开采的石灰石，其质量差距较大，还需要进行其他添加剂的调整，使得石灰石中各元素比例达到生产要求。

3水泥生料易烧性评价方法及若干因素

水泥生料的易烧性对水泥熟料的烧成煤耗有直接的影响，易烧性好则能够降低水泥熟料煅烧温度，减小游离氧化钙（f-CaO）含量，提高产品合格率，在一定程度上可以起到提质降耗的作用。[1]我国现行的生料易烧性试验方法GB/T26566-2011在试验过程中需要人工在两个煅烧炉之间转移样品，操作产生的误差会一定程度影响试验结果，还可能存在安全隐患，而且试验样品量小，取样代表性较差对结果影响较大。[2]易烧性指数K1450是根据熟料煅烧过程的化学动力学以及C3S形成的二级方程为基础推导出来的，能够反映熟料在特定煅烧条件下C3S形成的快慢或难以程度，以易烧性指数形式表达，并分为评价等级，一定程度上比GB/T26566-2011方法的表达形式更全面和直观，可以作为国标法的补充；K1450指数法试验过程为不需要转移样品，可以有效避免试验人为误差，降低烫伤风险；另外试验样品量是国标法的10倍左右，样品代表性更好。[3]利用K1450易烧性指数法对我国北方地区26条生产线的水泥生料易烧性进行了测试和评价，易烧性指数平均为76，其中15%企业的水泥生料易烧性被评价为“很好”，42%和31%企业的水泥生料易烧性分别被评价为“较好”和“一般”，12%企业的水泥生料易烧性被评价为“差”。[4]随着石灰饱和系数KH、硅率SM和铝率IM的增加，水泥生料的易烧性指数均会降低，即易烧性会变差，石灰饱和系数KH和硅率SM增加主要导致液相量减少，从而影响了C3S的反应速率，而铝率IM增加主要导致液相粘度升高，从而降低了C3S的反应速率。相较于SM和KH，IM对水泥生料易烧性的影响较小。

4生料质量控制系统总体方案设计

通过安装在线分析元素仪、在线式对于生料质量采取控制等有针对性的设计控制系统，以便于减小了原料的成分波动与人为影响原因带来的影响、生料成分不能够实时的反馈成分结果，所以将数据进行化验室小时报样。根据经验数据得出人工智能分析系统规则，从而达到后续的自动化的控制目的；再根据前期使用所遇到的各种问题总结出相关的使用经验后可以设计相关的工厂控制的系统，以便于后期的进行特殊的工作情况的处理：同时还需要在最终的配比计算中利用增量式的特点进行优化计算过程，减小原材料成分不确定、采样之后的问题。

5规范水泥品种或强度等级转换

当生产线生产两种以上的水泥品种或强度等级水泥时，品种或强度等级的变化会对工厂水泥的强度稳定性产生重大影响。为了减轻其影响，我公司制定了水泥圆库改性、包装改性、更换品种或强度等级的详细规定。[1]改变粉碎机的品种或强度等级。从低强度等级改为高强度等级，在中控调整方案清洗磨40分钟(试验确定)后，将水泥移至改性高强度等级水泥库，从高强度水泥移至低强度水泥，中间控制[2]改变包装副包装的品种或强度等级。从低强度等级改为高强度等级，清空所有运输设备，清空包装袋，将高强度等级的水泥放入10分钟洗涤室内(低强度等级的水泥包装)，继续放置高强度等级的水泥从高强度水泥过渡到低强度水泥，清空所有运输设备，清空包装袋后，让低强度水泥开始更换低强度水泥包装袋离开工厂。[3]改变水泥圆库的品种或强度等级。要从低强度水泥过渡到高强度水泥，必须清空筒仓中的所有水泥。从高强度水泥过渡到低强度水泥可能导致筒仓水泥完全清除或在筒仓水泥完全清除后对低强度水泥进行直接修改。

结束语

构成水泥的混凝土是水泥作为地理材料，石灰石作为厚颗粒，天然砂和人造砂作为细颗粒，以及根据水泥的氧比例为混合而设计的混凝土，因为其主要氧与水泥相同，所以称为混凝土其主要特点是混凝土中氧化钙含量与二氧化硅含量的比率符合水泥原料的要求，在混凝土处置后无需或不需要添加少量经修正的原料用作水泥原料。

参考文献

[1]李文宇.石膏在水泥配料中的例案分析[J].四川水泥,2020(12):1-2.

[2]张浩,龙继承,皮光忠.Cramer法则在水泥生料配料调整计算中的应用[J].新世纪水泥导报,2020,26(06):6-9.

[3]白芳琴,杨晓乾.半焦替代部分黏土配料生产水泥熟料的实践[J].水泥,2020(11):34-36.

[4]胡彦强.巢湖市望湖山水泥配料用砂页岩矿床地质特征及开发利用分析[J].现代矿业,2020,36(09):18-21.