1、新型干法水泥配料计算与配料调整新型干法水泥配料计算与配料调整0 前言 配料计算是为了确定生料的三率值，生料三率值是过程控制目的，熟料三率值是最终控制目的。生料三率值和原料成分求原料配比比较简单，难的是当出磨生料三率值不符合要求时如何调整原料的配比。通过对影响生料三率值变化因素的研究，提出了水泥生料反响调整的计算方法，并进展了模拟验证和与率值公式法的比照验证。最后介绍了当生料目的值不符合要求时，如何进展调整计算，确定生料的三率值。1 生料目的值计算11 熟料化学成分计算Fe2O3MSO3KH1)(P1)NP1.35 A12O3PFe2O3SiO2N(A12O3Fe2O3) CaOMSiO2A12
2、O3Fe2O3 公式 (1)式中 ：SO3表示熟料中的三氧化硫 MCaOSiO2A12O3Fe2O3 熟料SO3通常为0.30.7， M值用实际消费中的数据，初次计算时可以假设一个数据。12 熟料中煤灰掺入量计算AhQAadQnet,ad式中 ：Ah表示熟料中煤灰的掺入量Q表示熟料热耗Aad表示煤的空气枯燥基灰分Qnet,ad表示煤的空气枯燥基发热量，有些教科书上模糊不清，一定不要用收到基发热量Qnet,ar计算13 熟料中煤灰带入成分计算(熟料中煤灰带入成分)煤灰成分 Ah14 生料目的值计算 KH(CC0(AA0(FF0(SS0)N(SS0)/(AA0)(FF0)N(AA0)/(FF0)式
3、中：S、S0分别表示熟料和熟料中煤灰带入的SiO2A、A0分别表示熟料和熟料中煤灰带入的A12O3F、F0分别表示熟料和熟料中煤灰带入的Fe2O3C、C0分别表示熟料和熟料中煤灰带入的CaO15 干湿基换算G表示干基配比，g表示湿基配比，W表示原料水分151 湿基配比换算成干基配比G1g1(100W1)100K G2g2(100W2)100K G3g3(100W3)100K G4g4(100W4)100K其中Kg1(100W1)g2(100W2)g3(100W3)g4(100W4) 公式 (2)152 干基配比换算成湿基配比g1G1100(100W1)K g2G2100(100W2)Kg3G3
4、100(100W3)K g4G4100(100W4)K其中KG1(100W1)G2(100W2)G3(100W3)G4(100W4) 公式 (3)2 生料目的值求原料配比21 四组分配料同时满足KH、N、P以下关系式：SG1S1G2S2G3S3G4S4 AG1A1G2A2G3A3G4A4 FG1F1G2F2G3F3G4F4 CG1C1G2C2G3C3G4C4 G1G2G3G41 S) NS/ (AF) PA/F 设：a1C1A1F1KHS1 b1S1A1F1Na2C2A2F2KHS2 b2S2A2F2Na3C3A3F3KHS3 b3S3A3F3Na4C4A4F4KHS4 b4S4A4F4Nd1
5、A1PF1 d2A2PF2 d3A3PF3 d4A4PF4X1a1a2 X2a1a3 X3a1a4 Y1b1b1 Y2b1b3 Y3b1b4 Z1d1d2 Z2d1d3 Z3d1d4B1X2Y1Y2X1 B2X3Y1Y3X1 Ba1Y1b1X1E1X2Z1Z2X1 E2X3Z1Z3X1 Ea1Z1d1X1那么有：G4BE1EB1B2E1E2B1G3BB2G4B1G2a1X2G3X3G4X1G11G2G3G4 公式 (4)式中：S、S1、S2、S3、S4：分别代表生料、石灰石、页岩、砂岩、硫酸渣的SiO2A、A1、A2、A3、A45：分别代表生料、石灰石、页岩、砂岩、硫酸渣的A12O3F、F1、
6、F2、F3、F4：分别代表生料、石灰石、页岩、砂岩、硫酸渣的Fe2O3C、C1、C2、C3、C4：分别代表生料、石灰石、页岩、砂岩、硫酸渣的CaOG1、G2、G3、G4：分别代表石灰石、页岩、砂岩、硫酸渣的干基配比22 三组分配料(满足KH同时兼顾N、P) 以下关系式：SG1S1G2S2G3S3 AG1A1G2A2G3A3 FG1F1G2F2G3F3 C1G1C1G2C2G3C3 G1G2G3 1 S) NS/ (AF) PA/F 设：a1C1A1F1KHS1 a2C2A2F2KHS2 a3C3A3F3KHS3 b1S1A1+F1NA1PF12 b2S2A2+F2NA2PF22 b3S3A3+
7、F3NA3PF32E1a1a2 E2a1a3 B1b1b2 B2b1b3那么有：G3a1B1E1b1A2B1B2A1G2a1E2G3E1G11G2G3式中：S、S1、S2、S3 分别代表生料、石灰石、粘土、硫酸渣的SiO2A、A1、A2、A3 分别代表生料、石灰石、粘土、硫酸渣的A12O3F、F1、F2、F3 分别代表生料、石灰石、粘土、硫酸渣的Fe2O3C、C1、C2、C3 分别代表生料、石灰石、粘土、硫酸渣的CaOG1、G2、G3 分别代表石灰石、粘土、硫酸渣的干基配比3 影响生料三率值变化的因素在本节中主要通过两个方面进展分析，其一：假设原料化学成分不变，通过调整原料的配比，来看一下生料
8、三率值的变化情况，知道当生料三率值不符合要求时，该调整什么，如何调整。其二：假设原料的配比不变，通过变化原料的化学成分，来看一下对生料三率值的影响，以便抓住主要矛盾，找出配料调整的有效方法。31 生料化学成分稳定性对生料三率值的影响表1 原料化学成分SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOLossM石灰石页岩砂岩硫酸渣表2 原料配比及对应的生料化学成分一石灰石页岩砂岩硫酸渣SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOKHNPSi/ A1上表中，硫酸渣的配比不变，页岩和砂岩的比例：不变。通过数据可看出，在生料MgO根本稳定的情况下：1生料CaO和生料KH呈正比例关系；2保证生料Fe2O3及SiO2和
9、A12O3的比值稳定，生料N、P根本稳定。表3 原料配比及对应的生料化学成分二石灰石页岩砂岩硫酸渣SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOKHNPSi/ A1上表中，石灰石和硫酸渣的配比不变，页岩配比逐渐减少，砂岩配比逐渐增加。通过数据可看出，在生料MgO根本稳定的情况下：1生料CaO稳定，生料KH根本稳定；2生料Fe2O3稳定，生料P根本稳定；3在生料Fe2O3根本稳定的情况下，假设SiO2和A12O3的比值不稳定，那么生料N也不稳定。表4 原料配比及对应的生料化学成分三石灰石页岩砂岩硫酸渣SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOKHNPSi/ A1上表中，石灰石的配比不变，页岩和砂岩的比例
10、：不变，硫酸渣的配比逐渐增加，页岩和砂岩按固定比例逐渐减少。通过数据可看出，在生料MgO根本稳定的情况下：1生料CaO稳定，生料KH根本稳定；2随着生料Fe2O3的逐渐增加，生料N、P逐渐减少；3在生料Fe2O3不稳定的情况下，保证SiO2和A12O3的比值稳定，不能保证生料 N稳定。通过上面的分析可得出以下结论：在生料MgO根本稳定的情况下，生料CaO和生料KH成正比例关系，生料CaO稳定那么生料KH根本稳定。生料N不稳定，主要是由于SiO2和A12O3的比值不稳定。保证不了生料Fe2O3稳定就保证不了生料N、P的稳定。32 原料化学成分变化对生料三率值的影响321 石灰石化学成分变化对生料
11、三率值的影响表5 原料配比及原料化学成分配比SiO2A12O3Fe2O3CaO1#石灰石2#石灰石3#石灰石4#石灰石5#石灰石页岩砂岩硫酸渣假设原料配比及辅料化学成分不变，分别用1#5#石灰石进展配料计算，得五种生料，其化学成分见下表。表6 用不同石灰石进展配料计算的生料化学成分SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP1#生料2#生料3#生料4#生料5#生料可见：当石灰石化学成分发生变化时，生料KH发生很大的变化，、无很大变化。322 页岩化学成分变化对生料三率值的影响表7 原料配比及原料化学成分配比SiO2A12O3Fe2O3CaO石灰石砂岩硫酸渣1#页岩2#页岩3#页岩假设石灰石、砂岩
12、、硫酸渣的化学成分不变，原料配比也不变，分别用1#3#页岩进展配料计算，得三种生料，其化学成分见下表。表8 用不同页岩进展配料计算的生料化学成分SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP1#生料2#生料3#生料可见：当页岩化学成分发生变化时，生料KH、无很大变化。323 砂岩化学成分变化对生料三率值的影响表9 原料配比及原料化学成分配比SiO2A12O3Fe2O3CaO石灰石页岩硫酸渣1#砂岩2#砂岩假设石灰石、页岩、硫酸渣的化学成分不变，原料配比也不变，分别用1#2#砂岩进展配料计算，得两种生料，其化学成分见下表。表10 用不同砂岩进展配料计算的生料化学成分SiO2A12O3Fe2O3CaO
13、KHNP1#生料2#生料可见：当砂岩化学成分发生变化时，生料KH、无很大变化。324 硫酸渣化学成份变化对生料三率值的影响表11 原料配比及原料化学成分配比SiO2A12O3Fe2O3CaO石灰石页岩砂岩1#硫酸渣2#硫酸渣假设石灰石、页岩、砂岩的化学成分不变，原料配比也不变，分别用1#2#硫酸渣进展配料计算，得两种生料，其化学成分见下表。表12 用不同硫酸渣进展配料计算的生料化学成分SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP1#生料2#生料可见：当硫酸渣化学成分发生变化时，生料KH、无很大变化。325 原料水分变化对生料三率值的影响表13 原料配比、水分及原料化学成分湿基配比水分SiO2A1
14、2O3Fe2O3CaO石灰石页岩砂岩硫酸渣采用上表的原料配比及原料化学成分，按以下五种情况进展配料计算：1水分都不变 ；2石灰石水分变为 ；3页岩水分变为5.0 ；4砂岩水分变为5.0 ；5硫酸渣水分变为19.5 ；五种情况的生料成份见下表。表14 原料水分变化对应的生料化学成分水分变化情况SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP1#生料不变2#生料石灰石3#生料页岩4#生料砂岩5#生料硫酸渣可见：原料水分变化对生料KH、无很大影响。通过上面的分析可得出以下结论：1石灰石化学成分变化是影响生料KH变化的主要因素，生料KH变化是因为石灰石化学成分发生变化。2生料、不符合要求，并不是因为石灰石和
15、辅助原料的化学成分发生变化，而是辅助原料之间的配比不适宜。4 分析数据和消费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，引入了分析数据与消费数据两个概念。41 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。42 消费数据表示生料与原料之间消费对应关系的数据称为消费数据，所对应的成分称为消费成分
16、，它表示在一定消费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，这一系列数据都是消费数据，它们之间的对应关系在一定消费工艺条件下成立。43 分析数据和消费数据之间的关系水泥生料的消费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，消费数据那么用于配料调整。原料的分析数据是在试验条件下详细存在的，原料的消费数据那么是实际消费中，为了说明消费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15 生料配料方案中的有关数据配比%水分SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP1#石灰石页岩砂岩硫酸渣1#生料
17、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，用到实际消费中后，生料成分和方案成分不符，数据见下表。表16 实际消费中的生料成分和对应的石灰石成分SiO2A12O3Fe2O3CaOKHNP2#生料2#石灰石“表15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#生料的消费成分那么不对应，不符合实际消费中的对应关系。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。假设把“表15中的“1#石灰石成分换成“2#石灰石成分，实际消费中的对应关系就成立。 “2#石灰石成分是以原料水分、辅料成
18、分和2#生料成分为基准通过换算后得来的枯燥基成分，是假想的，称为和2#生料相对应的石灰石消费成分，一个生料成分对应一个石灰石消费成分，它符合实际消费中的对应关系，用石灰石消费成分进展调整计算比较有效。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，进展零点校正。即，把“表15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，进展修正。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。44 分析成分和消费成分之间的对应关系受实验室条件及消费工艺条件如：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
19、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消费成分，但它们的变化幅度和变化方向一样。消费成分随着分析成分的变化而变化，分析成分和消费工艺条件左右着消费成分。实验室条件及消费工艺条件不变，那么分析成分和消费成分之间的对应关系根本不变。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，当用到消费中去的时候却不适宜，这就是分析成分和消费成分存在偏向的原因。所以，在生料配料调整计算过程中，要使用消费成分，利用实际消费中的对应关系，保持计算基准的一致性。而在消费控制过程中，应掌握分析成分和消费成分之间的对应关系，对原料配比进展事先预测，到达控制好生料三率值的
20、目的。5 出磨生料配料调整计算如今市场上有不少出磨生料调整计算软件，企业普遍反映不好用，还是采用凭经历进展调整的老方法。看了几种软件的界面，存在以下缺点：1生料成分变化了，说明原料成分已经发生变化，还用以前的原料成分进展计算不适宜；2出磨生料通常连续取样，和出磨生料成分相对应的有调整前和调整后两组原料配比，计算时应使用这两组配比的加权平均值，不应该只使用当前配比；3好多软件没有考虑到原料水分。当出磨生料化学成分发生变化后，必须进展配比调整。影响生料化学成分变化的因素有三个方面：1原料化学成分发生变化；2原料的实际下料量发生变化；3出磨生料的检验数据不准确当出磨生料的检验数据不准确时，会起误导作
21、用，严重影响消费控制。原料的实际下料量发生变化，一般是由于下料口杂物或大块物料堵塞、计量设备进展过调整和维修、计量设备不稳定所造成。下料口堵塞是人为事故，计量设备并不经常调整和维修，而计量设备不稳定主要由电器元件性能决定，通常环境条件如温度、湿度、大气压变化易引起电器元件性能发生变化，使计量设备的原料实际下料量发生变化，但环境条件的变化是缓慢的，不可能产生突变，因此短时间内计量设备的性能根本稳定，原料的显示下料量与实际下料量之间只是一个系统误差，对生料化学成分变化影响不大，影响生料化学成分变化的主要因素是原料化学成分发生变化。在上面的研究中得出：石灰石化学成分变化是影响生料化学成分变化的主要因
22、素，消费过程中，是由于石灰石成分发生变化，才引起生料成分发生变化，原料水分和辅料成分变化对生料成分变化影响不大。调整前后有关数据符合下面的对应关系配比为干基：调整前：S11= G11S1+ G21S2+ G31S3+ G41S4 A11= G11A1+ G21A2+ G31A3+ G41A4 F11= G11F1+ G21F2+ G31F3+ G41F4 C11= G11C1+ G21C2+ G31C3+ G41C4 G11+G21+G31+G41=1 调整后：S22= G12S1+ G22S2+ G32S3+ G42S4 A22= G12A1+ G22A2+ G32A3+ G42A4 F22
23、= G12F1+ G22F2+ G32F3+ G42F4 C22= G12C1+ G22C2+ G32C3+ G42C4 G12+G22+G32+G42=1 式中：S11、A11、F11、C11是调整前的生料成分；S22、A22、F22、C22是调整后的生料要求成分；G11、G21、G31、G41是调整前和出磨生料相对应的原料干基配比；G12、G22、G32、G42是调整后的原料干基配比。S1、A1、F1、C1是调整前和出磨生料相对应的石灰石消费成分，它符合调整前的消费对应关系，同样也符合调整后的消费对应关系，假设调整后的原料成分不再变化，改变原料的配比，生料成分那么发生变化。将调整前的出磨生料成分及对应的干基配比代入式，求出调整前和出磨生料相对应的石灰石消费成分，再代入式，即可计算出新的配比。原料水分和辅料成分的变化是肯定的，对生料成分的变化也有一定的影响。在上面的计算过程中，石灰石的分析成分没用到，前后两次计算都用到同一个原料分析水分和同一个辅料分析成分，可消除系统误差，消除了原料水分和辅料成分变化的影响。原料的显示下料量与实际下料量不符也没关系，只是一个系统误差，不影响配料调整的准确度。51 出磨生料对应石灰石消费成分计
