一、水泥生料質(zhì)量控制方法回顧
水泥生料質(zhì)量控制已有幾十年的發(fā)展歷史，出磨生料質(zhì)量控制最初是碳酸鈣滴定值和三氧化二鐵控制法，然后發(fā)展到手工氧化鈣和三氧化二鐵控制法、鈣鐵儀控制法、多元素?zé)晒夥治鰞x率值控制法，可簡單概括為鈣鐵控制、多元素率值控制兩種方法。
鈣鐵控制法就是以氧化鈣和三氧化二鐵為目標(biāo)值的控制方法，用手工或者鈣鐵儀每小時測定一次出磨生料的氧化鈣和三氧化二鐵，二十四小時的綜合樣進(jìn)行一次手工化學(xué)全分析，計算出生料的三率值，如果三率值不符合要求，需要重新調(diào)整出磨生料氧化鈣或三氧化二鐵的目標(biāo)值，可見滯后程度很嚴(yán)重。
水泥生料質(zhì)量的合理與穩(wěn)定很重要，早在30年前，好多專家和學(xué)者就開始從事水泥生料質(zhì)量控制方法的研究，比較著名的是河南硅酸鹽學(xué)會的劉篤新工程師，證明了如果原料成分不穩(wěn)定，控制生料的氧化鈣和三氧化二鐵，無法穩(wěn)定生料的三率值，這個觀點(diǎn)也得到了各界專家和水泥企業(yè)的公認(rèn)，為水泥生料多元素控制法奠定了基礎(chǔ)。
筆者近幾年研究表明：氧化鈣、氧化鎂和生料飽和比都是正相關(guān)，雖然氧化鎂不參與飽和比計算，但對生料飽和比影響很大;如果生料氧化鎂穩(wěn)定，控制好了氧化鈣和三氧化二鐵則生料飽和比基本穩(wěn)定;如果生料氧化鈣和三氧化二鐵不變，氧化鎂變化，則生料飽和比會隨著氧化鎂大幅度的同方向變化，因此鈣鐵控制法的關(guān)鍵是保證石灰石氧化鎂穩(wěn)定。
2、多元素率值控制法
多元素率值控制法是在鈣鐵控制法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，采用大型多元素分析儀，同時分析出二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂及其他微量成分的含量，并計算出生料的三率值，是以生料三率值為目標(biāo)值的控制方法。該法最大的優(yōu)點(diǎn)是可在短時間內(nèi)得到出磨生料的三率值，大大降低了滯后的程度。
多元素率值控制法和前面的鈣鐵控制法一樣，調(diào)整依據(jù)都是出磨生料的化學(xué)成分，如果原料成分不穩(wěn)定，同樣無法穩(wěn)定出磨生料的三率值，目前采用的原料預(yù)均化措施，就是為了降低原料成分的變化幅度，延長原料成分的變化時間，如果原料成分頻繁變化，就失去了調(diào)整的意義，這是出磨生料事后調(diào)整法的致命缺陷。
二、水泥生料質(zhì)量控制現(xiàn)狀分析
生料質(zhì)量控制是新型干法水泥保證旋窯穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，主要包括：原料計量、生料成分分析和原料配比調(diào)整等方面內(nèi)容。
原料計量設(shè)備發(fā)展很快，目前的變頻調(diào)速計量設(shè)備，內(nèi)置自動調(diào)整電路，可隨著環(huán)境溫度的變化，自動調(diào)整零點(diǎn)，計量精度很高，性能也比較穩(wěn)定。雖然不敢保證顯示下料量與實際下料量絕對相符，但只是一個不太大的比較穩(wěn)定的偏差。
出磨生料成分分析，已由過去的手工化學(xué)分析，發(fā)展到目前的儀器分析，大型多元素?zé)晒夥治鰞x已普遍應(yīng)用到質(zhì)量檢驗中，可在十幾分鐘時間內(nèi)得到水泥生料所有元素化學(xué)成分的含量和三率值，很大程度上降低了出磨生料調(diào)整的滯后程度。
水泥生料原料配比調(diào)整，由過去的人工憑經(jīng)驗調(diào)整，發(fā)展到目前的計算機(jī)調(diào)整，實現(xiàn)自動化控制，好多生料控制系統(tǒng)已運(yùn)用到水泥生料質(zhì)量控制當(dāng)中，這是水泥生產(chǎn)快速發(fā)展的需要，是水泥生料質(zhì)量控制的發(fā)展方向。
水泥生料質(zhì)量控制系統(tǒng)原本來自于國外，主要有：日本IHI質(zhì)量控制系統(tǒng)、丹麥?zhǔn)访芩筈CX系統(tǒng)、柏利休斯POLAB系統(tǒng)等等，國內(nèi)的設(shè)計院等有關(guān)單位吸收了國外生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合我國水泥生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，也開發(fā)出了一系列的生料質(zhì)量控制系統(tǒng)。
水泥生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是原料配比的調(diào)整計算模式，要根據(jù)出磨生料成分、原料成分、原料配比以及生料目標(biāo)值，用計算機(jī)計算出調(diào)整后的原料配比。原料成分是變化的，關(guān)鍵是無法知道原料成分的變化情況，另一方面，計量設(shè)備不一定十分準(zhǔn)確，無法知道顯示下料量與實際下料量之間的偏差，所以調(diào)整計算的難度特別大。筆者見過國內(nèi)幾種水泥生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的控制界面，雖然無法知道其中的調(diào)整計算模式，從界面上就能看到不足之處：
(1)沒用考慮到原料水分，調(diào)整計算時原料水分不能忽略不計;
(2)調(diào)整計算時不應(yīng)該只使用“當(dāng)前原料配比”，應(yīng)該使用“和出磨生料相對應(yīng)的原料配比”。出磨生料通常連續(xù)取樣，假設(shè)出磨生料的控制周期是一個小時，從生料取樣到報出檢驗結(jié)果調(diào)整下次原料配比，需要20分鐘時間。8：00取生料樣，8：20進(jìn)行原料配比調(diào)整，9：00再次生料取樣，9：20進(jìn)行原料配比調(diào)整計算，那么8：00到9：00之間的這部分生料對應(yīng)著兩組配比，8：00到8：20一組配比，8：20到9：00一組配比，進(jìn)行原料配比調(diào)整計算時必須使用這兩組配比的加權(quán)平均值。
目前，在水泥生料質(zhì)量控制中，存在好多待解決問題，包括：調(diào)整滯后、石灰石均化效果不理想、原料成分頻繁變化、調(diào)整計算模式不實用、入窯生料均化效果差等等。這些問題的存在，造成水泥生料控制系統(tǒng)的使用效果并不理想，在水泥企業(yè)得不到廣泛推廣，多數(shù)企業(yè)還是采用靠人工憑經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)整的老方法。
三、水泥生料控制系統(tǒng)改進(jìn)方案分析
對于以上水泥生料控制系統(tǒng)的一些缺陷，經(jīng)過有關(guān)專家的研究和探討，提出了一些改進(jìn)辦法，這些方案可分為兩個類別，一種是后置式生料質(zhì)量控制系統(tǒng)，另一種是前置式生料質(zhì)量控制系統(tǒng)。
1、后置式生料質(zhì)量控制系統(tǒng)
它的結(jié)構(gòu)和通用型控制系統(tǒng)相似，只是用在線四元素分析儀代替X熒光分析儀，用四元素分析儀在線監(jiān)測出磨生料的二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵和氧化鈣，取消了出磨生料取樣和制樣的手續(xù)，分析速度加快，可將調(diào)整周期縮短到3—5分鐘，進(jìn)一步降低了滯后的程度。
在線監(jiān)測的原理估計和鈣鐵分析儀是一樣的，這種分析儀檢測原子量低的元素比較困難，二氧化硅和三氧化二鋁的測定結(jié)果并不理想，原料的礦物效應(yīng)影響也很大，特別是氧化鎂不穩(wěn)定時，對氧化鈣和二氧化硅的結(jié)果影響比較大，很難保證檢驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
該法雖然可以盡快發(fā)現(xiàn)原料的變化情況，但同樣存在一個調(diào)整滯后問題，無法提前知道原料的變化情況，原料配比的調(diào)整計算模式也很重要，必須實用有效，否則很難保證出磨生料三率值的合理與穩(wěn)定。
另外，由于礦物效應(yīng)的存在，出磨生料綜合樣必須進(jìn)行手工化學(xué)分析，一旦儀器檢驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，同樣存在一個長滯后問題。
2、前置式生料質(zhì)量控制系統(tǒng)
它的結(jié)構(gòu)和通用型控制系統(tǒng)完全不同，使用在線中子活化分析儀檢測傳送帶上入磨物料的化學(xué)成分，不破壞物料的形狀，一分鐘就可以提供各種氧化物的檢驗數(shù)據(jù)和三率值。
由于中子活化分析儀檢測的是傳送帶上瞬時間物料的化學(xué)成分，用量比較少以及水分比較大的粉狀物料并非均勻分布在傳送帶上，而是呈堆積狀態(tài)，檢驗數(shù)據(jù)的代表性比較差，往往會起誤導(dǎo)作用，越調(diào)越亂，并且同樣也有一個調(diào)整計算模式問題。各種因素導(dǎo)致該控制方法沒有在生料質(zhì)量控制中得到推廣，好多企業(yè)用于破碎機(jī)后的進(jìn)廠石灰石在線檢驗。
3、入磨物料提前在線檢驗?zāi)Ｊ?/p>
將所有的入磨物料進(jìn)行在線檢驗，提前確定入磨物料的原料配比。這是有關(guān)業(yè)內(nèi)人士提出的設(shè)想，屬于前置式的生料質(zhì)量控制，可徹底改變調(diào)整滯后的被動局面，走出事后調(diào)整的誤區(qū)。控制思路是先進(jìn)的，但是有幾個問題應(yīng)該注意：
(1)入磨物料沒必要全部檢驗
目前多數(shù)水泥企業(yè)都在合理利用石灰石礦山資源，使入磨石灰石滿足配料要求并留有一定的余地，其它輔助原料的用量并不多。假設(shè)砂巖的配比是3%，如果其它原料的成分都不變，砂巖的二氧化硅變化1.00，生料二氧化硅將變化0.03;同樣，假設(shè)石灰石的配比是90%，如果其它原料的成分都不變，石灰石的氧化鈣變化1.00，生料氧化鈣將變化0.9，影響程度是砂巖的30倍，可見輔助原料成分變化對生料成分變化影響不大，石灰石成分變化是影響生料成分變化的主要因素，沒必要將所有的入磨物料全部進(jìn)行在線檢驗，檢驗成本太高，設(shè)計上也復(fù)雜，使用一臺在線分析儀檢驗石灰石即可滿足要求，提前掌握石灰石的變化情況，事先確定入磨物料的配比。
(2)入磨物料在線檢驗數(shù)據(jù)的誤差、計量設(shè)備下料量的誤差，這些都是客觀存在的，并且是未知的，原料配比的調(diào)整計算方法很重要，否則很難達(dá)到生料目標(biāo)值要求。搞過配料工作的都知道，我們根據(jù)各種原料的化學(xué)成分，確定了一個水泥生料配料方案，當(dāng)用到生產(chǎn)中的時候，得到的生料檢驗數(shù)據(jù)和方案設(shè)計并不相符，是原料化學(xué)成分的檢驗誤差?還是水泥生料的檢驗誤差?還是計量設(shè)備的下料量誤差?這些誤差都有可能存在，而且難以發(fā)現(xiàn)，如何在各種誤差存在的情況下，實現(xiàn)原料配比的準(zhǔn)確調(diào)整，這點(diǎn)很重要，理論上的東西往往不符合生產(chǎn)中的實際情況，必須用生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，解決生產(chǎn)中的實際問題。
(3)方案中并沒有提出對出磨生料進(jìn)行檢驗，如果不檢驗出磨生料，容易造成生產(chǎn)失控，個人認(rèn)為出磨生料檢驗不能取消。
四、水泥生料質(zhì)量控制的發(fā)展方向
水泥生料質(zhì)量控制的最終目的就是保證出磨生料三率值的合理與穩(wěn)定。
合理：就是出磨生料經(jīng)過煅燒后，生產(chǎn)出的熟料的三率值必須符合目標(biāo)值要求，所以必須實施出磨生料目標(biāo)值的及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整，依靠管理人員去觀察、憑經(jīng)驗進(jìn)行目標(biāo)值調(diào)整的老方法，無法實現(xiàn)出磨生料目標(biāo)值的及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整。
穩(wěn)定：就是最大程度的提高出磨生料三率值的合格率，降低出磨生料三率值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果有可能，應(yīng)該保證檢驗頻次在半小時或十五分鐘情況下的出磨生料合格率，減輕入窯生料均化過程的負(fù)擔(dān)。在出磨生料質(zhì)量控制中，科學(xué)而有效的調(diào)整方法和控制方法是提高出磨生料合格率的關(guān)鍵。
未來的水泥生料質(zhì)量控制系統(tǒng)，必須涵蓋水泥生料質(zhì)量控制的整個過程，內(nèi)容包括：原料合理利用、石灰石質(zhì)量控制、原料配比調(diào)整與控制、生料目標(biāo)值調(diào)整、原料配比預(yù)測、檢驗數(shù)據(jù)置信程度的判斷等多個方面。凡事要從根本上解決問題，不能依賴于事后的補(bǔ)救措施，要把人的管理經(jīng)驗和思維方式數(shù)據(jù)化和計算機(jī)化，實行計算機(jī)一體化管理，真正實現(xiàn)水泥生料智能化控制，這是水泥生料質(zhì)量控制的發(fā)展方向。
1、原料合理利用
原料合理利用是指在水泥生產(chǎn)原料選擇當(dāng)中，充分利用廠區(qū)周邊通用性的粘土質(zhì)原料，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省礦山資源。通用性粘土質(zhì)原料儲量豐富，主要包括：黃土、粘土、頁巖、泥巖、粉砂巖以及河泥等，是以二氧化硅和三氧化二鋁為主要成分的原料，這類原料屬于中性原料，二氧化硅與三氧化二鋁的比值比較適中，可以說這類原料遍地都是，可是這些原料卻得不到充分利用，企業(yè)通常選擇高二氧化硅的硅質(zhì)原料，和高三氧化二鋁的鋁質(zhì)原料來代替，原因是這些通用性粘土質(zhì)原料中，二氧化硅與三氧化二鋁的比值不太理想，無法滿足配料要求，用硅質(zhì)原料和鋁質(zhì)原料時配料比較方便。
全國各地的粘土質(zhì)原料質(zhì)量差別比較大，如果把粘土質(zhì)原料中二氧化硅和三氧化二鋁的比值稱為粘土質(zhì)量系數(shù)，隨著各地粘土質(zhì)原料含砂量的不同，粘土質(zhì)量系數(shù)變化比較大，評價一種粘土質(zhì)原料能否滿足配料要求，主要是看它的質(zhì)量系數(shù)，統(tǒng)計了一下全國各地的粘土質(zhì)原料，主要包括：黃土、粘土、棕壤、黑土、浦泥、頁巖及粉砂巖，化學(xué)成分變化情況大致如下：SiO2：50.88—68.52%;A12O3：10.19—17.68%;Fe2O3：2.61—7.68%;CaO：1.29—14.48%;MgO：0.81—3.34%;質(zhì)量系數(shù)：3.28—6.60，差別比較大。
傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)原料是石灰石、粘土質(zhì)原料和鐵質(zhì)原料，全國各地水泥生產(chǎn)企業(yè)所用的原料、生產(chǎn)用煤以及配料方案都不一樣，都有一個適合本企業(yè)實際情況的能滿足配料要求的特定的粘土質(zhì)量系數(shù)。日常生產(chǎn)中，隨著更換生產(chǎn)用煤，該系數(shù)也會發(fā)生變化。如果當(dāng)?shù)氐恼惩临|(zhì)原料的質(zhì)量系數(shù)過高，表明該粘土質(zhì)原料缺少三氧化二鋁，需要和三氧化二鋁比較高的原料搭配使用，如：煤矸石、粉煤灰等;如果質(zhì)量系數(shù)過低，表明該粘土質(zhì)原料缺少二氧化硅，需要和二氧化硅比較高的原料搭配使用，如：河砂、砂巖、硅石等。
水泥企業(yè)在原料選擇時，首先要確定好石灰石、鐵質(zhì)原料以及離廠區(qū)比較近的粘土質(zhì)原料，然后再根據(jù)生產(chǎn)用煤以及配料方案，計算出能夠滿足配料要求的粘土質(zhì)量系數(shù)，最后再選擇第四種補(bǔ)充原料(硅質(zhì)原料或鋁質(zhì)原料)，用來擬補(bǔ)粘土質(zhì)原料的不足，只有這樣才能最大限度的降低生產(chǎn)成本，因為通用性粘土質(zhì)原料儲量豐富，價格便宜，硅質(zhì)原料和鋁質(zhì)原料儲量少，價格也比較貴，用大量的硅質(zhì)原料和鋁質(zhì)原料來調(diào)配成粘土質(zhì)原料并不合算。
需說明的是，有些企業(yè)在選擇原料時，過分的強(qiáng)調(diào)粘土質(zhì)原料中堿(氧化鉀和氧化鈉)含量的指標(biāo)，其實這是沒必要的，因為在所有原料中，氧化鉀及氧化鈉和粘土質(zhì)礦物共存，粘土質(zhì)原料中的三氧化二鋁如果高，通常堿含量也高，這種原料通常需要和硅質(zhì)原料搭配使用，而這些高二氧化硅的硅質(zhì)原料堿含量特別低，搭配使用后也就降低了粘土質(zhì)原料中堿的含量。
粘土質(zhì)量系數(shù)計算過程特別復(fù)雜，需要借助計算機(jī)才能完成，可同時計算出滿足配料要求的粘土質(zhì)量系數(shù)和原料配比，便于實現(xiàn)計算機(jī)控制，對原料配比和粘土質(zhì)量系數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和事先預(yù)測，充分利用礦山資源，降低生產(chǎn)成本。
2、石灰石質(zhì)量控制
石灰石質(zhì)量的合理與穩(wěn)定，是水泥生料質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，是保證出磨生料率值穩(wěn)定的關(guān)鍵。在石灰石質(zhì)量控制過程中，好多企業(yè)只是單一規(guī)定了石灰石氧化鈣或二氧化硅的目標(biāo)值，管理過程中，力求保持氧化鈣或二氧化硅穩(wěn)定，這是不科學(xué)的，如果石灰石氧化鎂不穩(wěn)定，氧化鈣和二氧化硅不可能同時穩(wěn)定，也就無法保證出磨生料率值穩(wěn)定，石灰石率值穩(wěn)定才是保證出磨生料率值穩(wěn)定的關(guān)鍵。
通過石灰石氧化鈣及氧化鎂與石灰石飽和比的二元回歸分析，回歸方程為：
KH=0.1968×CaO+0.1773×MgO-7.82，相關(guān)系數(shù)r=0.96
可見石灰石氧化鈣和氧化鎂與石灰石飽和比KH都是正相關(guān)，并且相關(guān)性很強(qiáng)，雖然氧化鎂不參入飽和比計算，但是對石灰石飽和比的影響卻很大。
回歸方程表明：如果氧化鈣不變，氧化鎂變化1.00，KH將同方向變化0.18;如果氧化鎂不變，氧化鈣變化1.00，KH將同方向變化0.20，氧化鈣及氧化鎂對石灰石飽和比的影響程度幾乎相同。石灰石礦山氧化鎂不穩(wěn)定的企業(yè)，一定不能忽視氧化鎂的影響，首先確定一個合適的石灰石率值(主要是飽和比KH值)目標(biāo)，滿足配料要求并留有一定的余地，充分利用礦山資源，管理過程中采用有效的控制方法，保證石灰石率值的合理與穩(wěn)定。同時，還要控制石灰石中氧化鎂的含量，不能太高，否則影響水泥強(qiáng)度，有資料介紹，如果熟料中的氧化鎂超過3%，熟料強(qiáng)度會明顯降低。
筆者通過石灰石化學(xué)分析結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，研究了石灰石成分與成分、成分與率值之間的對應(yīng)關(guān)系，提出了石灰石過程質(zhì)量控制的方法，分析了率值控制、氧化鈣控制以及鈣鎂合量控制等不同方法的特點(diǎn)，指出石灰石過程質(zhì)量控制的最終目的是穩(wěn)定石灰石的率值，在此基礎(chǔ)上提出了石灰石化學(xué)分析數(shù)據(jù)置信程度的判斷方法，可防止檢驗數(shù)據(jù)的誤導(dǎo)作用，正確指導(dǎo)生產(chǎn)，在石灰石質(zhì)量管理方面，最終實現(xiàn)計算機(jī)智能化管理。(詳細(xì)內(nèi)容見《水泥裝備技術(shù)》總第52期“數(shù)據(jù)分析在石灰石質(zhì)量控制中的應(yīng)用”一文)
3、原料配比反饋調(diào)整計算
原料配比的反饋調(diào)整計算，是水泥生料質(zhì)量控制系統(tǒng)的核心部分，合理和有效的計算方法關(guān)系到水泥生料反饋調(diào)整的成敗。從事水泥生料原料配比反饋調(diào)整研究，早在二三十年前就已經(jīng)開始了，有資料記載并且比較詳細(xì)的應(yīng)該是劉篤新工程師《水泥生料配料的率值公式法》，書中對水泥生料反饋調(diào)整進(jìn)行了比較詳細(xì)的研究。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗和反復(fù)的研究，提出了“水泥生料生產(chǎn)成分調(diào)整法”的反饋調(diào)整計算方法，該法符合生產(chǎn)中的實際情況，具有調(diào)整準(zhǔn)確、實用有效的特點(diǎn)。
“水泥生料生產(chǎn)成分調(diào)整法”，就是以和出磨生料相對應(yīng)的石灰石生產(chǎn)成分為基準(zhǔn)的調(diào)整方法，出磨生料成分之所以產(chǎn)生變化，是因為和出磨生料相對應(yīng)的石灰石生產(chǎn)成分發(fā)生了變化。
我們知道，影響生料成分變化的主要因素是石灰石成分發(fā)生了變化，輔助原料成分變化對生料成分變化影響不大，目前的計量設(shè)備比較穩(wěn)定，雖然不一定十分準(zhǔn)確，但調(diào)整前后只是一個固定的系統(tǒng)偏差。任何一個出磨生料成分都對應(yīng)著一組原料配比、石灰石成分和輔料成分，調(diào)整前后存在下列關(guān)系：
(調(diào)整前生料成分)=(石灰石成分)×(調(diào)整前石灰石配比)+(輔料成分)×(調(diào)整前輔料配比) (1)
(調(diào)整后生料成分)=(石灰石成分)×(調(diào)整后石灰石配比)+(輔料成分)×(調(diào)整后輔料配比) (2)
上面兩式中的“石灰石成分”稱為和出磨生料相對應(yīng)的“石灰石生產(chǎn)成分”，是為了表明出磨生料成分、原料配比和原料成分之間生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系而假設(shè)的，是以生料成分、輔料成分以及原料配比為基準(zhǔn)換算出來的，它符合生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，調(diào)整前后的“石灰石生產(chǎn)成分”并沒有變化，變化的只是原料配比和調(diào)整后的生料成分，輔料成分采用均化堆的原料成分進(jìn)行計算，調(diào)整前后的輔料成分是否變化并不重要，因為對生料成分變化的影響并不大，計算前后只是一個系統(tǒng)誤差，可以消除。同樣，計量設(shè)備是否準(zhǔn)確也不重要，調(diào)整前后也是一個系統(tǒng)誤差，也可以消除。
兩式中的石灰石成分相同，將兩式整理后得：
[(調(diào)整前生料成分)-(輔料成分)×(調(diào)整前輔料配比)] /(調(diào)整前石灰石配比)=[(調(diào)整后生料成分)-(輔料成分)×(調(diào)整后輔料配比)]/(調(diào)整后石灰石配比)
上式表明的意義是：水泥生料原料配比調(diào)整前后，和出磨生料相對應(yīng)的石灰石生產(chǎn)成分不變，這是調(diào)整計算的前提，否則就失去了調(diào)整的必要。計算時，一定要用“和出磨生料相對應(yīng)的原料配比”，而不是“當(dāng)前配比”，這點(diǎn)一定要注意，在“(1)式”中計算出石灰石生產(chǎn)成分，然后代入“(2)式”，即可計算出調(diào)整后的原料配比。
“水泥生料生產(chǎn)成分調(diào)整法”準(zhǔn)確度很高，通過模擬驗證和對比驗證效果很好，優(yōu)于劉篤新工程師《水泥生料配料的率值公式法》中11中調(diào)整計算方法，以后會詳細(xì)介紹。
4、水泥生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法
“水泥生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法”，就是事先檢驗待用石灰石分析成分與事后檢驗已用石灰石生料成分相結(jié)合的控制方法。
待用石灰石分析成分，就是對待用石灰石進(jìn)行取樣檢驗而得到的石灰石化學(xué)成分，因為待用石灰石還沒有投入使用，可以通過各種方法檢測出具體的成分?jǐn)?shù)據(jù)。
當(dāng)待用石灰石投入使用，完全制備成生料粉后，就變成了已用石灰石，此時我們只能檢驗出和已用石灰石相對應(yīng)的出磨生料成分。
此時出磨生料里面的石灰石成分到底是多少，我們已經(jīng)沒有辦法檢驗出來，但是可以根據(jù)出磨生料成分、輔料均化堆成分、原料顯示配比以及原料水分，換算出一個石灰石生產(chǎn)成分，并且這個石灰石生產(chǎn)成分和出磨生料成分、石灰石分析成分相對應(yīng)，稱為和出磨生料相對應(yīng)的石灰石生產(chǎn)成分，這個石灰石生產(chǎn)成分和使用前的分析成分有一種特定的對應(yīng)關(guān)系：
(1)當(dāng)石灰石分析成分、輔料均化堆成分、原料水分、原料計量設(shè)備以及出磨生料成分都沒有誤差的時候，理論上的對應(yīng)關(guān)系和生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系完全相同，石灰石生產(chǎn)成分和使用前的石灰石分析成分相等。
(2)由于石灰石分析成分檢驗以及出磨生料檢驗都存在檢驗誤差，輔料成分也會波動，假設(shè)石灰石分析成分以及出磨生料的檢驗儀器比較穩(wěn)定，石灰石以及出磨生料檢驗數(shù)據(jù)只存在一個不太大的、比較穩(wěn)定的系統(tǒng)誤差，計量設(shè)備也比較穩(wěn)定，顯示下料量與實際下料量之間只存在一個不太大的固定偏差，由于“輔料成分變化對生料成分影響不大，影響生料成分變化的主要因素是石灰石成分發(fā)生變化”，那么“石灰石分析成分與生產(chǎn)成分之間的對應(yīng)關(guān)系(差值)基本不變”。
由于計量設(shè)備和檢驗儀器的性能不可能突變，在一定時間范圍內(nèi)(幾小時、幾十小時或幾天，取決于檢驗儀器以及計量設(shè)備的穩(wěn)定性)，石灰石分析成分與生產(chǎn)成分之間的對應(yīng)關(guān)系基本不變，待用石灰石和已用石灰石之間存在下列關(guān)系：
(待用石灰石分析成分)-(待用石灰石生產(chǎn)成分)=(已用石灰石分析成分)-(已用石灰石生產(chǎn)成分)
這是水泥生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法的理論基礎(chǔ)，前提是檢驗儀器和計量設(shè)備在一定時間范圍內(nèi)必須穩(wěn)定，只要事先檢驗待用石灰石的分析成分，就可以預(yù)測出待用石灰石的生產(chǎn)成分，以待用石灰石生產(chǎn)成分為調(diào)整依據(jù)，根據(jù)待用石灰石的預(yù)計使用時間，提前調(diào)整待用石灰石的原料配比，這就是水泥生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法的控制思路，實行待用石灰石的事先檢驗與出磨生料事后檢驗的有機(jī)結(jié)合，二者缺一不可。
前面講過：“利用和出磨生料相對應(yīng)的石灰石生產(chǎn)成分進(jìn)行原料配比反饋調(diào)整計算，是最有效的方法”，雖然我們無法知道待用石灰石的生產(chǎn)成分，但是可以事先檢驗待用石灰石的分析成分，利用已用石灰石分析成分和生產(chǎn)成分之間的對應(yīng)關(guān)系，預(yù)測出待用石灰石的生產(chǎn)成分。
出磨生料檢驗的目的有兩個，一是檢驗前期的配料調(diào)整是否符合要求;二是提供最新的已用石灰石分析成分和生產(chǎn)成分的對應(yīng)關(guān)系，用于待用石灰石生產(chǎn)成分的預(yù)測。
如果檢驗儀器以及計量設(shè)備長期穩(wěn)定，輔料成分波動不是太大，生產(chǎn)也比較正常，不出現(xiàn)斷料、飽磨和空磨現(xiàn)象，石灰石分析成分和生產(chǎn)成分的對應(yīng)關(guān)系不會改變，對石灰石分析成分和生產(chǎn)成分的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行監(jiān)控，是監(jiān)視生產(chǎn)是否正常的一種有效方法，如果石灰石分析成分和生產(chǎn)成分之間的對應(yīng)關(guān)系發(fā)生改變，表明檢驗儀器、計量設(shè)備或生產(chǎn)設(shè)備方面，一定出現(xiàn)了異常情況。
原料配比的調(diào)整周期，取決于待用石灰石的檢驗周期，10—30分鐘一次比較合適，時間太短沒有必要，出磨生料還是一小時檢驗一次。
水泥生料事后調(diào)整，這是目前水泥生料質(zhì)量控制的最大誤區(qū)，這種控制方法已經(jīng)沿用了幾十年，想要徹底改變并不容易。該法可以走出后置控制的誤區(qū)，徹底改變事后調(diào)整的被動局面，如果設(shè)計合理，前期的石灰石預(yù)均化已經(jīng)沒有必要，可以取消石灰石堆料機(jī)和取料機(jī)的用電消耗及維護(hù)費(fèi)用，節(jié)省操作人員的人工開資，還可以避免石灰石堆料和取料過程中的粉塵污染，既節(jié)能又環(huán)保，很大程度上提高了出磨生料三率值的合格率，減輕入窯生料均化過程的負(fù)擔(dān)，有利于旋窯熱工制度的穩(wěn)定，提高熟料的臺時產(chǎn)量和質(zhì)量。
5、出磨生料目標(biāo)值的及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整
每個水泥企業(yè)都有各自的熟料三率值控制范圍，熟料三率值是最終控制目標(biāo)，生料三率值則是過程控制目標(biāo)，當(dāng)生料與熟料之間的對應(yīng)關(guān)系發(fā)生改變或更換生產(chǎn)用煤后，都需要調(diào)整生料的目標(biāo)值，如果調(diào)整不及時或調(diào)整不當(dāng)，都會影響到旋窯的正常煅燒。
目前，由于缺少一個快速準(zhǔn)確的生料目標(biāo)值調(diào)整計算方法，企業(yè)技術(shù)人員通常只是根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)來簡單計算一下或者干脆估計一個生料目標(biāo)值，調(diào)整準(zhǔn)確度較差，具有盲目性，并且調(diào)整也不及時。
影響生料目標(biāo)值調(diào)整準(zhǔn)確度的因素是多方面的，主要包括：(1)煤發(fā)熱量的測量誤差;(2)灰分的測量誤差;(3)煤灰成分的化學(xué)分析誤差(4)煤粉計量設(shè)備的誤差;(5)生料和熟料檢驗數(shù)據(jù)的誤差;(6)收塵料帶入成分的影響;(7)熟料熱耗的估計不準(zhǔn);(8)生料燒失量的波動或估計不準(zhǔn)。前六個方面是系統(tǒng)因素，后兩個方面是不確定因素，都影響生料目標(biāo)值計算的準(zhǔn)確度。
由于許許多多誤差的存在，導(dǎo)致理論上計算出的數(shù)據(jù)并不實用，必須利用生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，去解決生產(chǎn)中的實際問題。
熟料成分由灼燒基生料帶入成分、煤灰?guī)氤煞旨吧倭渴諌m料組成，實際生產(chǎn)中存在下列下列關(guān)系：
(熟料成分)=(灼燒基生料帶入成分)+(煤灰?guī)氤煞? +(收塵料帶入成分)
在正常生產(chǎn)條件下，收塵料帶入成分基本不變，熟料成分是我們要求的，不希望它變化，因此：灼燒基生料帶入成分與煤灰?guī)氤煞种突静蛔儭８鼡Q生產(chǎn)用煤后，煤灰?guī)氤煞职l(fā)生變化，由于灼燒基生料帶入成分與煤灰?guī)氤煞种突静蛔儯茻蠋氤煞謩t需要向相反的方向變化，據(jù)此即可實現(xiàn)待用煤生料目標(biāo)值的調(diào)整計算，計算過程中巧妙的消除了可能存在的系統(tǒng)誤差，準(zhǔn)確度較高。
實際生產(chǎn)中，如果不更換生產(chǎn)用煤，煤粉的質(zhì)量以及生料成分與熟料成分之間的對應(yīng)關(guān)系比較穩(wěn)定，生料成分與熟料成分之間存在下列對應(yīng)關(guān)系：
(熟料平均成分)=(生料平均成分)×K+(煤灰?guī)氤煞? +(收塵料帶入成分)
(熟料標(biāo)準(zhǔn)成分)=(生料標(biāo)準(zhǔn)成分)×K+(煤灰?guī)氤煞? +(收塵料帶入成分)
熟料平均成分是指統(tǒng)計時間(通常是2—4個小時)內(nèi)，檢驗儀器測定的熟料化學(xué)成分的平均值。
生料平均成分是指生料煅燒過程中，在時間上和熟料平均成分相對應(yīng)的一段時間內(nèi)出磨生料化學(xué)成分的平均值。
用熟料三率值的目標(biāo)值和熟料平均成分的SO3以及總和(SiO2 、A12O3、 Fe2O3 、CaO之和)計算出的熟料化學(xué)成分，稱為熟料標(biāo)準(zhǔn)成分。
不改變生料平均成分的燒失量和熟料熱耗，符合實際生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，恰好能使熟料三率值達(dá)到目標(biāo)值要求的生料成分，稱為生料標(biāo)準(zhǔn)成分。
熟料標(biāo)準(zhǔn)成分和生料標(biāo)準(zhǔn)成分是一定生產(chǎn)工藝條件下的理想成分，和平均成分相比較并無很大差別。由于生產(chǎn)用煤比較穩(wěn)定，兩式中的K值、煤灰?guī)氤煞忠约笆諌m料帶入成分相同，熟料成分與灼燒基生料帶入成分(生料成分與K值的乘積)之差基本不變，下列關(guān)系成立：
(熟料平均成分)-(生料平均成分)×K=(熟料標(biāo)準(zhǔn)成分)-(生料標(biāo)準(zhǔn)成分)×K
其中：K表示熟料中灼燒基生料的摻入量。
據(jù)此即可計算出出磨生料的標(biāo)準(zhǔn)成分，在出磨生料質(zhì)量控制中，按生料標(biāo)準(zhǔn)成分進(jìn)行原料配比調(diào)整計算，由于生料目標(biāo)值調(diào)整計算方法符合生產(chǎn)中的實際對應(yīng)關(guān)系，準(zhǔn)確度很高。
另外，因為生料成分和熟料成分來源于實際生產(chǎn)中的最新檢驗數(shù)據(jù)，可隨著檢驗數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，自動進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)成分計算，實現(xiàn)生料目標(biāo)值的及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整，無需人工參與，是水泥生料質(zhì)量控制自動化和智能化的基礎(chǔ)。
6、待用石灰石原料配比的預(yù)測
在石灰石的過程質(zhì)量控制中，管理人員最關(guān)心的是搭配好的石灰石能否滿足配料要求，并留有一定的余地，有利于節(jié)省石灰石礦山資源。
石灰石質(zhì)量管理中，企業(yè)普遍在石灰石破碎后的傳送帶上進(jìn)行石灰石質(zhì)量檢驗，有的企業(yè)采用在線檢驗，有的企業(yè)采用機(jī)械或人工取樣，每小時用熒光儀檢驗一次。
根據(jù)“石灰石分析成分與生產(chǎn)成分對應(yīng)關(guān)系基本不變”的原則，即可實現(xiàn)搭配后石灰石原料配比的預(yù)測，每產(chǎn)生一個最新的石灰石檢驗數(shù)據(jù)，就會得到一個預(yù)測的原料配比，管理人員可以根據(jù)傳送帶上石灰石的檢驗數(shù)據(jù)，直觀的看到各種原料的預(yù)測配比，如果不符合要求，可以及時調(diào)整。當(dāng)然，在待用石灰石原料配比計算時，必須明確傳送帶上石灰石分析成分和出磨生料石灰石生產(chǎn)成分之間的對應(yīng)關(guān)系，否則無法準(zhǔn)確預(yù)測待用石灰石的原料配比。
7、化學(xué)分析數(shù)據(jù)置信程度的判斷
手工化學(xué)分析數(shù)據(jù)通常用于配料研究以及儀器檢驗數(shù)據(jù)的對比，錯誤的化學(xué)分析數(shù)據(jù)將起誤導(dǎo)作用。
筆者曾經(jīng)遇到一次化學(xué)分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤的問題，由于分析室用的分析純濃鹽酸質(zhì)量存在問題，導(dǎo)致石灰石、生料和熟料的氧化鈣明顯偏高0.4—0.6%，數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，由于懷疑分析室的檢驗數(shù)據(jù)有問題，連續(xù)三天沒有進(jìn)行生料目標(biāo)值調(diào)整，進(jìn)行查找原因，按常規(guī)的鈣鎂空白試驗根本找不到問題所在，最后用特殊的方法試驗出濃鹽酸有問題，氧化鈣含量嚴(yán)重超標(biāo)。沒有一定的化學(xué)分析基礎(chǔ)根本無法判斷化學(xué)分析數(shù)據(jù)的置信程度，而管理人員大多不懂得化學(xué)分析，所以對化學(xué)分析數(shù)據(jù)的置信程度進(jìn)行判斷很有必要。
化學(xué)分析數(shù)據(jù)置信程度的判斷需借助計算機(jī)來完成，石灰石和水泥生料可以根據(jù)氧化鈣、氧化鎂與燒失量的統(tǒng)計規(guī)律，來判斷相關(guān)數(shù)據(jù)的置信程度，這方面的研究在國內(nèi)還沒有過，才是個剛剛的開始，好多問題需要進(jìn)一步的研究和完善。
五、結(jié)束語
水泥生料質(zhì)量控制系統(tǒng)并非一個簡單的配料調(diào)整計算，它涵蓋了從石灰石的基礎(chǔ)管理到熟料煅燒的整個控制過程。未來的水泥生料質(zhì)量控制必須實現(xiàn)計算機(jī)全方位智能化管理，充分發(fā)揮計算機(jī)優(yōu)勢，解決人工所無法完成的問題。
上述七個問題只是從理論上進(jìn)行了簡單的說明和初步的論證，每個方面的內(nèi)容都要經(jīng)過大量的計算，好多計算方法教科書上根本沒有，由于過于復(fù)雜，離開了計算機(jī)根本無法完成，并且所有的計算公式都要經(jīng)過手工輸入，工作量很大。
本文中的相關(guān)內(nèi)容，是水泥生料智能化控制的理論基礎(chǔ)，是水泥生料質(zhì)量控制的發(fā)展方向，需要檢驗儀器、工藝設(shè)計和水泥企業(yè)有關(guān)專家的共同努力才能完成。
全篇文章具有分析性、方向性和設(shè)想性的特點(diǎn)，好多問題并沒有詳細(xì)的說明，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：“三組分原料配比計算與粘土質(zhì)原料的合理利用”、“水泥生料原料配比反饋調(diào)整計算方法”、“如何實現(xiàn)出磨生料目標(biāo)值的及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整”、“水泥生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法”，以上幾個問題以后會進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹，便于企業(yè)技術(shù)人員和專業(yè)研究人員共同學(xué)習(xí)和探討，完善水泥生料質(zhì)量控制方面存在的問題，創(chuàng)造出我國“水泥生料質(zhì)量智能化控制”的自主產(chǎn)品。 （本文作者：煙臺寶橋錦宏水泥有限公司 王中豪）
請關(guān)注后期的《水泥裝備技術(shù)》雜志
更多內(nèi)容將會陸續(xù)發(fā)表
