范誠(chéng)

1 引言

水泥混合材摻加量的準(zhǔn)確控制對(duì)出磨水泥的質(zhì)量穩(wěn)定具有重大影響。采用水泥組分測(cè)定儀測(cè)定水泥混合材摻加量，測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)摻加多種混合材的水泥，其測(cè)定結(jié)果存在一定誤差。針對(duì)我公司P·C32.5水泥生產(chǎn)過(guò)程中混合材摻加量的瞬時(shí)控制難題，筆者總結(jié)出利用熒光分析數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)水泥混合材摻加量的準(zhǔn)確控制的方法，具有方便、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，較好地解決了這一質(zhì)量控制難題。

2 方案設(shè)計(jì)

我公司從2011年初開始，針對(duì)水泥低端民用市場(chǎng)在粉磨分廠開發(fā)生產(chǎn)P·C32.5水泥。除熟料、脫硫石膏外，混合材有石灰石、粉煤灰、礦渣（礦渣粉）三種。在生產(chǎn)初期，由于配料秤種類和數(shù)量較多，為了有效控制出磨水泥質(zhì)量，混合材摻加量的瞬時(shí)檢測(cè)采用人工接料稱量測(cè)算的方法，這種方法雖然準(zhǔn)確性較高，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力。后來(lái)考慮用鈣鐵分析儀測(cè)定Ca含量的方法，但由于熟料與石灰石中Ca含量相差不大，二者有一定互補(bǔ)性，因此該方法被否決。受此方法啟發(fā)，我公司開始考慮水泥化學(xué)分析中是否有其他元素與熟料摻加量存在較好的相關(guān)性，為此進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

（1）用熒光儀對(duì)所有水泥入磨原材料進(jìn)行全分析，以我公司現(xiàn)行P·C32.5配比為核心，模擬各種原材料出現(xiàn)波動(dòng)的35種不同狀態(tài)，通過(guò)電腦計(jì)算出不同配料狀態(tài)下，出磨水泥的各種化學(xué)成分和率值。在生產(chǎn)過(guò)程中，因SO3屬于例行控制項(xiàng)，在此默認(rèn)石膏處于穩(wěn)定狀態(tài)，僅就其余原材料模擬波動(dòng)（表1、表2）。

（2）利用excel的計(jì)算功能，分析不同配比狀態(tài)下水泥各化學(xué)成分、率值與熟料摻加量的相關(guān)性。具體操作為：在空白單元格中插入函數(shù)，選擇統(tǒng)計(jì)函數(shù)CORREL，將表2中“熟料”所在列數(shù)據(jù)設(shè)為第一組數(shù)據(jù)，將“燒失量”所在列數(shù)據(jù)設(shè)為第二組數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊確定，所得值-0.4即為“燒失量”與“熟料”的相關(guān)系數(shù)。依次使用該函數(shù)可得到不同配比狀態(tài)下水泥各化學(xué)成分、率值與熟料摻加量的相關(guān)系數(shù)（表3）。

由表3分析可知，率值A(chǔ)M與熟料摻加量的相關(guān)性最好（由于Cl-含量較低，數(shù)值變化微小，不予考慮）。一般認(rèn)為相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.85就說(shuō)明兩個(gè)因素之間有很好的相關(guān)性?！?0.90”表示鋁率AM與熟料摻加量負(fù)相關(guān)。

（3）利用excel函數(shù)，找出相關(guān)性最好的兩因素之間的線性擬合關(guān)系式。具體操作為：分別使用斜率函數(shù)SLOPE、截距函數(shù) INTERCEPT，將“熟料”所在列數(shù)據(jù)設(shè)為應(yīng)變量數(shù)組，將“AM”所在列數(shù)據(jù)設(shè)為自變量數(shù)組，得出斜率為-18.74，截距為115.17，即二者的關(guān)系式為：熟料%=-18.74×AM+115.17。

（4）按以上思路分析，可分別得出我公司P·C32.5水泥化學(xué)分析項(xiàng)與石灰石摻加量、粉煤灰摻加量、礦渣摻加量的相關(guān)系數(shù)（見表4）。去除鉀、鈉和氯離子等微量項(xiàng)，得出燒失量與石灰石含量相關(guān)系數(shù)為1.0，完全相關(guān)；SM與粉煤灰含量相關(guān)系數(shù)為-0.97；MgO與礦渣含量相關(guān)系數(shù)為0.99；用斜率函數(shù)SLOPE、截距函數(shù)INTERCEPT得出關(guān)系式為：

石灰石%=2.42×燒失量-4.86

粉煤灰%=-50.46×SM+108.78

表1 原材料化學(xué)成分，%

表2 水泥配比、化學(xué)成分（%）及率值

礦渣%=11.16×MgO-20.54

（5）驗(yàn)證誤差。將上述各式代入表2的化學(xué)分析數(shù)據(jù)中，計(jì)算各種混合材摻加量，將計(jì)算結(jié)果與模擬狀態(tài)配比進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)結(jié)果一致性較高，各種混合材摻加量最大誤差未超過(guò)1.0%，單獨(dú)用AM預(yù)測(cè)熟料摻加量在特殊極端情況下最大誤差為2.71%，但綜合測(cè)算各種混合材摻加量進(jìn)行修正，仍會(huì)得到準(zhǔn)確的結(jié)果（各計(jì)算誤差見表5）。

3 結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)表明，水泥化學(xué)分析中一些分析項(xiàng)與水泥某種混合材摻加量之間具有很好的相關(guān)性，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法可建立二者之間的關(guān)系式。在生產(chǎn)過(guò)程控制中利用熒光分析儀出磨水泥瞬時(shí)樣全分析結(jié)果，將相關(guān)元素測(cè)定值代入預(yù)先建立的關(guān)系式中，即可迅速推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)混合材的實(shí)時(shí)摻加量。這一方法具有準(zhǔn)確性高、方便、及時(shí)的特點(diǎn)，通過(guò)我公司近一年來(lái)的應(yīng)用證明，控制效果較好。

表3 水泥化學(xué)成分與熟料摻加量的相關(guān)系數(shù)

表4 水泥化學(xué)成分與水泥各原材料摻加量的相關(guān)系數(shù)

表5 預(yù)測(cè)結(jié)果誤差演算表

（2）生產(chǎn)過(guò)程中各種入磨原輔材料的所有成分均處于波動(dòng)狀態(tài)，而其特征成分與出磨水泥關(guān)系成分之間的相關(guān)系數(shù)較為穩(wěn)定。隨著各種先進(jìn)檢測(cè)手段的普及應(yīng)用，各種原材料的成分波動(dòng)處于實(shí)時(shí)掌控之中。我們可及時(shí)更新原輔材料的化學(xué)分析值，實(shí)時(shí)修正各關(guān)系式的參數(shù)，使測(cè)算值與實(shí)際誤差控制在很小的范圍內(nèi)，從而正確指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行。

（3）目前熒光分析儀在水泥企業(yè)的使用已相當(dāng)普及，但大多數(shù)企業(yè)的水泥熒光分析結(jié)果僅使用MgO、SO3、Cl-等出廠質(zhì)量控制指標(biāo)，其余分析項(xiàng)未充分利用。本方法充分利用了原熒光分析數(shù)據(jù)，不需增加工人和儀器的工作量，僅用預(yù)先建立的關(guān)系式便可及時(shí)、準(zhǔn)確地控制水泥各種混合材摻加量及摻加總量，對(duì)出磨水泥的質(zhì)量控制起到重要作用。■