水泥生产的质量控制与管理（第七章）

第七章 第7章​ 水泥生产的质量控制与管理 生产中的质量管理，包括从原料进厂，一直到成品出厂以前整个生产过程中的质量把关和质量控制工作。生产质量控制是生产质量管理不可缺少的一个重要环节。它的作用是根据设计和工艺技术文件的规定，控制生产过程各工序可能出现的异常和波动，使生产处于可控状态。生产过程的质量控制目的是产品性能质量控制，使产品达到所需性能的满足程度，保证生产出符合设计和质量要求的产品，如水泥的凝结时间、强度和强度等级等。 生产工艺是连续性很强的过程，无论哪一道工序保证不了质量都将影响产品的质量。在生产过程中原燃材料的成分及生产情况经常变动。因此必须经常地、系统地、科学地对各生产工序按照工艺要求一环扣一环地进行严格的质量控制，合理地选择质量控制点，采用正确的质量控制方法，把质量控制工作贯穿于生产的全过程。 §7-1 样品的采取与平均试样的制备 1、​ 样本的代表性 （一）、总体和样本 总体：又叫“文本”。它是所要研究分析的具体对象的全体。 样本：也叫“子样”。它是从总体中随机抽取出来并且要对它进行分析研究的一部分个体。 样本大小或样本容量：样本中所含的样品数目。一般用符号n表示。 样品：被抽出的样本中的每一个产品。 在硅酸盐生产中，原、燃、材料或粉状物料在每个采样点采取的物料，可视为一个“样品”。 样本是由一个或若干个样品组成的。 抽样：从总体中随机抽取样品组成样本的过程。 随机抽样：就是要使总体中的每一个个体（产品）都有同等机会被抽取出来组成样本的过程。 数据、样本和总体的关系如下图所示： 目的 总体 样本 数据 对工序进行 分析控制 对一批产品 质量进行判断 确定是否合格 （二）、样本的代表性及其评价方法 样本的代表性：指样本与整批产品或某工序产品质量一致性程度的高低。 评价样本代表性的度量值：抽样误差，它是指样本指标与相应总体参数之差，如样本的均数与总体均数之差，样本比率与总体比率之差等。抽样误差愈小，用样本推断总体的精确度就愈高，反之亦然。 评价样本质量状况与所代表的整批产品或某道工序产品的平均质量状况一致性程度的度量值是：均数抽样误差。 （三）、样本代表性的保证措施 1、​ 保证抽取的样品的数量； 2、​ 要采取科学合理的取样方法，保证样品抽取的随机性，不能带有主观倾向。 3、​ 取样前应设计好取样，确定取样点的分布和取样点的数量，按照制订的方案进行取样。 4、​ 抽取样品和制备平均试样的人员应有高度的责任心和熟练的操作技能； 5、​ 制备平均试样时应严格按照制样程序进行。 2、​ 样品的采取 （一）、随机抽样方法 1、​ 简单随机抽样法 2、​ 系统抽样法 3、​ 分层抽样法 4、​ 整群抽样法 （二）、矿山采样 1、​ 拣块取样 2、​ 方格取样 3、​ 刻槽取样 4、​ 炮眼取样 （三）、在生产过程中取样 1、​ 生产原料、燃料的取样 （1）、在料堆上进行采样：如图7-2 取样时先在原、燃料堆的周围从地面起每隔0.5m用铁铲划一根横线，再每隔1~2m从上到下化一根竖线，以横、竖线的交点作为取样点。深入0.3~0.5m，挖取50g左右的样品。将各点取的样品混合而成样本。 （2）、在输送设备上取样 采用横向截取法，即每隔一定时间，在垂直于物料流动的方向上截取一定量的物料作为样品。 若在输送设备上取样，要把输送设备上整个横截面的所有物料都取下来，作为样品； 若在喂料设备上取样，要把喂料设备在取样时间内所给出的物料全部接取作为样品。 2、​ 出磨生料、出磨水泥样品的采取 出磨生料及出磨水泥均为粉状物料，又是连续生产连续运送的，一般采取一定时间间隔的样品（如每天、每班、每时等）。可采用人工定时取样和自动连续取样两种方法。 （1）、人工取样 可根据生产质量控制的具体要求，规定在一定的时间间隔随机采取。 （2）、自动连续取样 1）、螺旋输送机：在螺旋输送机（绞刀）的外壳上，钻一个1~1.5㎝的小圆孔，放入一用钢丝做的弹簧，利用螺旋输送机的转动使弹簧将物料弹出，流入取样桶内。 2）、水泥磨机：在磨机的上料口下料溜子上，安装一个螺旋取样器，利用磨机传动轴的转动带动螺旋转动，使物料连续流出，收集在取样桶内。 螺旋取样器可以用一直径10~15㎜的小铁棍缠上一圈一圈的8号铁丝制成，也可制作一螺旋杆。后者较坚固耐用，但遇潮湿的物料易将凹槽堵塞。 3、​ 水泥熟料样品的采取 4、​ 水泥成品样品的采取 （1）、自动取样器取样：采用自动取样装置取样，一般将取样器安装在尽量接近于水泥包装机的管路中，从流动的水泥中取出样品，然后将样品放入洁净、干燥、不易受污染的容器中。 （2）、取样管取样：采用取样管取样。随机选择20个以上不同的部位，将取样管插入水泥适当的深度，用大拇指按住气孔，小心抽出取样管，将所取样品放入洁净、干燥、不易受污染的容器中。 （3）、槽形管状取样器取样：当所取水泥深度不超过2m时，采用槽形管状取样器取样。转动取样器内管控制开关，在适当位置插入水泥一定深度，关闭后小心抽出。将所取样品放入洁净、干燥、不易受污染的容器中。 采取水泥混合样时，取样数量应符合各相应水泥的规定。采取水泥分割样时的取样数量，对袋装水泥，每1/10编号从一袋中取至少6㎏。对散装水泥，每1/10编号在5min内取至少6㎏。 3、​ 平均试样的制备与保管 （一）平均试样的制备： 平均试样的制备，即对样本物料的加工过程。一般要经过烘干、破碎、过筛、混匀、缩分五道工序。当然，具体制备时样本物料的加工工序需要根据试样的种类和用途而定。如过试样是要进行筛分分析测定粒度，则必须保持原来的粒度组成，而不能进行破碎、过筛，而只需将样本物料混匀与缩分即可。 1、样本物料的烘干：少量的样本物料可在烘箱中烘干，温度保持在105~110℃。对易分解的样本物料，如煤粉、含结晶水的石膏等，温度应低一些，一般可在60~65℃下进行。没有烘箱时，也可以在红外线灯下烘干。 2、样本物料的破碎：有粗碎、中碎、细碎和粉碎。 粗碎：若样本物料的粒度过大，可先用大锤敲碎至最大颗粒直径d＜50㎜，然后用颚式破碎机破碎至d＜4㎜。 中碎：用磨盘式破碎机或辊式破碎机将粗碎后的样本物料破碎至d＜0.82㎜。 细碎：用磨盘式破碎机将中碎样本物料破碎至d＜0.18㎜。 粉碎：用球磨机或密封式实验用碎样机将细碎后的样本物料粉碎至d＜0.08㎜。 3、样本物料的过筛： 有预先过筛和检查过筛两种。 样本物料在加工过程中，样本物料的颗粒级配变化很大，为了减少重复劳动，减少浪费，在破碎之前先进行过筛，称为预先过筛。筛下物料不必破碎，只破碎筛上颗粒的物料。 为了保证样本物料的加工细度，在破碎后要进行过筛检查，称为检查过筛。检查过筛中若有少量筛上物，不能强制过筛或抛弃，必须继续破碎直至能自然通过为止。 4、样本物料的混匀 是一道重要工序。常用以下几种方法： （1）、移堆法：用铁铲将样本物料堆成锥形，堆锥时样本物料必须从锥中心给下，以便使物料从锥顶大致等量地流向各个方向。然后用铁铲将这一堆一铲一铲地堆成另一堆，如此繁复~5次操作，把样本物料混匀。 适用于大批量的样本物料混匀。 （2）、环锥法：先将样本物料用铲子堆成一个规则的圆锥体，然后用木板或金属板从锥顶的中心插入，以锥体轴为中心将板转动。把圆锥体变成一个环形，环形直径要比锥体直径大约两倍。然后再用铲子沿环的外圆或内圆将样本物料重新堆成圆锥体。如此反复进行2~3次以上，可将物料混匀。操作时注意每一铲物料都必须准确地撒在锥体的顶部。 适用于大批量样本物料。 （3）、机械法：在实验室中对少量的样本物料可用分样器混匀，即将样本物料反复倒入分样器中，达到混允样本物料的目的。另外，实验室的球磨机在磨细物料的过程中，本身就是很好的混匀样本物料的过程。 5、样本物料的缩分 采集的样本物料的质量往往很大，需要将样本物料缩分以制备平均试样。缩分在混匀之后进行。常用的方法如下： （1）锥形四分法：将混匀的样本物料堆成圆锥体。然后用铲子或木板将锥体顶部压平，使其成为圆锥台。通过圆心将圆锥台分成四等份。去掉任意的相对两等份，剩下的两等份再混匀堆成圆锥体。如此反复进行，直至达到规定的试样数量为止。 （2）正方形法（挖取法）：将混合均匀的样本物料铺成正方形的均匀薄层，用小铲子划成若干个小正方形（如图7-7），将每一间隔的小正方形中的物料全部取出，剩余的部分按上述方法反复进行，直到所需的试样数量。 （3）分样器缩分法：分样器的种类很多，最简单的是槽性分样器，分样器中有数个左右交替的用隔板分开的小槽（一般不少于10个，而且必须是偶数），在下面两侧分别放有承接试样的样槽。当试样倒入分样器后，即从两侧流入 两边的样槽内。于是把物料均匀地分成两个等份，达到缩分的目的。 用分样器缩分，可不必预先将样本物料混匀而直接进行缩分。但样本物料的最大直径不应大于格槽宽度的1/2~1/3。 平均试样的制备过程可归纳为下图： 样本物料 烘干 粗碎 过筛、混合、缩分 弃去 中碎 过筛、混合、缩分 细碎 弃去 粗副样 过筛、混合、缩分 细副样 试样（正样） 图7-8 平均试样的制备过程示意图 6、样品最低可靠质量的确定 缩分试样的最低可靠质量，大体上与其最大颗粒直径成正比，可按下式计算： Q=Kd2 式中：Q——样本物料的最低可靠质量（kg）； K——根据矿石特性而确定的经验系数，见下表； d——样本物料的最大颗粒直径（mm）。 表7-1 K的经验值 矿石的均匀程度 K值 较均匀的 0.1~0.3 不均匀的 0.4~0.6 很不均匀的 0.7~1.0 7、制备试样时应注意的事项 （1）在破碎、磨细试样前，对每一件设备用品如碾子、磨盘、乳钵、颚板、铁锤和钢板等都需用刷子刷净，不应有其他试样粉末残留。最好再用少量待磨细的试样“清洗”2～3次后再使用。 （2）应尽量防止试样小块和粉末飞撒。 （3）磨细过筛后的筛余一律不许弃去，须继续进行粉碎，直至全部试样都通过筛子为止。 （4）要避免试样在制备过程中被玷污，因此要避免机械、器皿污染，试样和试样之间的交叉污染。 （5）制备好的合格试样应及时封存保管，要贴上试样标签，以便识别。标签应注明试样名称，检验项目，取样日期，制备人等项目。试样交实验者时应有签收手续。 8、制备分析试样的要求 供化学分析用的试样必须要求颗粒细而均匀。在制备过程中，除在上款中叙述的注意事项外，还必须做到以下几点： （1）试样必须全部通过0.085mm孔径的筛网，必要时全部通过0.063mm孔径的筛网。 （2）在分析前试样需在105～110℃的电热烘干箱烘烤1～1.5h（石膏除外），以去掉附着水分。 （3）采用锰钢磨盘研磨的试样，必须用磁铁将其引入的铁尽量吸掉，以减少污染，据报道：用锰钢磨盘将试样研磨至0.105～0.15mm，可以引入0.1%左右的金属铁，这种污染的程度视试样的硬度而异。 9、制备供测试化学成分及工业分析用的煤样时需注意的事项 （1）严格按采样方法进行采样。 （2）将在70～80℃温度下测定外在水分的煤样磨碎至全部通过筛孔为0.2mm筛。 （3）过筛的试样应放在浅盘中置于40～50℃烘箱中烘干。 (二)、试样的保管 保管试样的目的：当试验有误差时需要进行再试验、在抽查或发生纠纷进行仲裁时，均要用原来试样，因此，试样要妥善保管。 保管要求：标签要准确无误； 水泥、熟料等易受潮的试样应用封口铁桶和带盖磨口瓶保存。 保存期：出厂水泥保存三个月； 其他试样各厂可根据情况自定，一般应保存一周左右。 §7-2 原燃材料的质量控制与管理 原料的质量是制备成分合适而稳定的生料的基础条件，燃料的质量不仅影响熟料的煅烧，也影响熟料的质量。因此，要生产符合国家标准要求的水泥，必须保证原料、燃料的质量满足生产工艺的要求。水泥厂应做到石灰石质原料定区开采，粘土质原料定点采掘，校正原料和燃煤定点供应，并使进厂原燃料分批堆放，分批检验，合理搭配使用。 一、原料的质量控制与管理 （一）石灰石的质量控制 1、​ 质量要求： 石灰石是使用最广泛的石灰质原料。其主要成分为CaCO3，品位主要由CaO含量确定。用于水泥生产的石灰石CaO含量并非越高越好，还要看其酸性氧化物的含量，如SiO2、Al2O3、Fe2O3等是否满足配料要求。有害成分如MgO、R2O、游离SiO2等也要控制。一般要求如下： 表7-2 石灰质原料的质量要求（%） 名称品位 CaO MgO R2O SO3 石英或燧石（f-SiO2） Cl- 石灰石 一级品 ＞48 ＜2.5 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0 ＜0.015 二级品 45~48 ＜3.0 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0 ＜0.015 泥灰岩 35~45 ＜3.0 ＜1.2 ＜1.0 ＜4.0 ＜0.015 注意：（1）、石灰石二级品和泥灰岩一般需与石灰石一级品搭配使用，搭配后CaO＞48%； （2）、含白云石的石灰石是MgO的主要来源，应限制其含量小于3.0%，以使熟料中MgO＜5.0%； （3）、含燧石或石英较高的石灰岩，质地坚硬，难磨难烧，应控制f-SiO2＜4.0%； （4）、新型干法水泥生产，考虑到K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量组分对水泥生产和质量的影响，要限制其含量. 2、​ 质量控制 （1）石灰石矿山的质量勘察和质量管理 ①石灰石矿山须经过详细地质勘察，并编制矿山网 ②实行有开采、选择性开采 ③做好矿山的剥离和开采准备工作 ④做好不同质量石灰石的搭配 （2）外购石灰石原料的质量控制 签定合同前，化验室应先了解矿山的质量情况，同时按不同的外观特征取样检验，制成不同质量品位的矿石标本。化验室应根据配料要求，定出质量指标及验收规则。 （3）进厂石灰石的质量控制 ①外购石灰石：进厂后，按指定地点分批分堆存放，检验后搭配使用； ②有矿山的企业：石灰石在矿山破碎后进厂或进厂后直接进破碎机破碎并储入碎石库或进预均化堆场。 进厂石灰石一批进行一次CaO测定或做全分析。 进厂石灰石质量控制原始记录见下表 表7-3 进厂石灰石质量控制原始记录 进厂时间 班次 进厂车数 取样地点 CaCO3 ≤25mm 检验人 （二）粘土质原料的质量控制 1、​ 质量要求 黄土和粘土使用最广泛。其主要成分是SiO2、Al2O3和Fe2O3。衡量粘土的质量主要看粘土的化学成分（硅酸率、铝氧率）、含砂量、含碱量、可塑性、需水性等工艺性质，生产方法不同，对粘土质量要求也不尽相同。新型干法生产对粘土的质量要求如下： 表7-4 粘土质原料的质量要求 品位 SM IM MgO（%） R2O（%） SO3（%） Cl-（%） 一级品 2.7~3.5 1.5~3.5 ＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＜0.015 二级品 2.0~2.7/3.5~4.0 不限 ＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＜0.015 2、​ 质量管理 有矿山的企业：对粘土质原料矿床应分层取样，定期编制矿山网，按不同品位分区、分层开采；若地表植物和杂质多，应先剥离在开采；尽量搭配开采和装运。 无矿山的企业：进厂后的料应分堆存放，先化验后使用。存放时平铺直取，尽量均化。 进厂粘土质原料应按时取样，每批进行一次全分析。 （三）校正原料的质量控制 1、质量要求 表7-5 校正原料的质量要求 指标 SM SiO2 MgO（ R2O SO3 Cl-（%） Fe2O3 Al2O3 硅质校正原料 ＞4.0 70%~90% ＜3.0% ＜4.0% ＜1.0% ＜0.015% 铁质校正原料 ＜3.0% ＜2.0% ＜2.0% ＜0.015% ＞40% 铝质校正原料 ＜3.0% ＜2.0% ＜1.0% ＜0.015% ＞30% 注意：常用的硅质校正原料有砂岩、河砂和粉砂岩，砂岩中的主要矿物是石英，其次是长石。石英的主要成分是SiO2，SiO2控制在70%~90%即可，＞90%时由于石英含量过高，难于粉磨和煅烧，少采用。河砂的石英结晶更为完整粗大，只有在无砂岩矿源时才用。最好采用风化砂岩或粉砂岩。 2 质量管理 校正原料多为外购。进厂后应分堆存放，每批都要取样化验作全分析，先化验后使用，分批使用。 二、燃料的质量控制 （一）原煤的质量控制 我国水泥工业一般使用煤作燃料。一般，回转窑使用烟煤，立窑使用无烟煤。 无烟煤和烟煤的区分：煤中挥发分＞10%的为烟煤，＜10%的为无烟煤。 水泥厂使用的原煤品质以煤的工业分析来表示。水泥厂使用的原煤品质要求见下表 表7-6 水泥工业用煤的一般质量要求 窑型 灰分（%） 挥发分（%） 硫（%） 低位发热量（kj/kg) 湿法窑 ≤28 18~30 ≥21740 立波尔窑 ≤25 18~30 ≥23000 机立窑 ≤35 ≤15 ≥18800 预分解窑 ≤28 22~32 ≤3 ≥21740 说明：1、由于产煤地区差异及有的地方无烟煤较多且价格低廉，我国水泥界成功开发研究出在窑外分解窑上烧无烟煤的技术。已开发了无烟煤窑尾预分解系统，并成功应用于诸多水泥厂。由于无烟煤的着火温度较高，燃烧时间长，为提高其燃烧速度，入窑煤粉细度要细，一般控制0.08mm方孔筛筛余3%左右。 3、​ 实际上达不到表中品位要求的煤也常有应用，但对热耗等有一定影响。 （二）入窑煤粉的质量控制 灰分：目标值±2.0% 合格率＞70% 挥发分：目标值±2.0% 水分：≤1.0% 细度：0.08mm方孔筛筛余8%~15% （三）质量管理 1、尽量定点供应； 2、进厂煤按产地分批分堆存放，按批进行煤的工业分析和煤灰化学全分析； 3、搭配使用，尽可能进行均化；有条件的进行预均化 4、合理存放，注意散热，以防自燃。 5、先进先用，防止热值损失。 进厂原煤质量原始记录见下表 表7-7 进厂原煤质量原始记录 进厂 时间 取样 时间 班次 产地 进厂 车数 取样 地点 水分 灰分 值班人 表7-8 进厂煤质量日台帐 进厂日期 水分 灰分（Aad） 挥发分（Vad） 灰分（Ad） 挥发分（Vd） 车数 三、矿化剂、晶种的质量控制 1、​ 矿化剂： 质量要求：若采用萤石-石膏复合矿化剂，萤石中CaF2≥50%，石膏中SO3≥30%。 质量管理：每进厂一批取样一次并检验，分批堆放，分别使用。 2、​ 晶种：要用优质熟料，C3S≥50%。 3、​  四、混合材料的质量控制 混合材料一般为外购的大宗材料或当地工业废渣。根据各个水泥厂的具体熟料情况和生产的水泥品种预先组织实验，确定最佳的掺加品种和掺加量。 混合材料进厂后，应按品种分批分堆存放，每批取样做品质试验。运输储存时，不得与其他料混杂。 若用矿渣，要注意存放时间，没烘干的矿渣自水淬成粒起算储存期不得超过3个月。 五、石膏的质量控制 用作水泥缓凝剂的石膏主要是石膏（CaSO4·2H2O）和硬石膏（CaSO4）。按矿物组成有可分为三类产品： G类石膏：以CaSO4·2H2O的质量百分含量表示其品位 A类硬石膏：以CaSO4·2H2O+CaSO4的质量百分含量表示其品位，且CaSO4/（CaSO4·2H2O+CaSO4）≥0.80 M类混合石膏：以CaSO4·2H2O+CaSO4的质量百分含量表示其品位，且CaSO4/（CaSO4·2H2O+CaSO4）≤0.80 石膏的品位划分见下表 表7- 9 石膏的品位划分 石膏 一级品 CaSO4·2H2O+CaSO4≥80% 二级品 CaSO4·2H2O+CaSO4≥70% 三级品 CaSO4·2H2O+CaSO4≥60% 石膏进厂一批取样化验一次，基本分析检验项目有：附着水、结晶水、三氧化硫含量，其他项目由供需双方商定。 供方应在发货7d内向需方提供产品基本分析检验单。 进厂石膏质量控制原始记录见下表 表7-10 进厂石膏的质量日台帐 进厂日期 进厂量 H2O SO3 品位 产地 ∑x 采用工业副产石膏时，进厂使用前必须进行相关试验，证明对水泥性能无害，并报请行业主管部门批准后方可使用。 六、储存期 为平衡生产，保证生产的连续性，各种物料必须有一定的储存量，以储存期表示如下： 表7-11 原燃材料的储存期 物料名称 石灰石 粘土 铁质校正原料 煤 矿化剂 石膏 混合材料 储存期 有矿山≥5d 无矿山≥10d ≥10d ≥20d ≥10d ≥20d ≥20d ≥10d §7-3 生料的质量控制与管理 一、生料制备过程中的质量要求 生料制备过程是将原料按比例混合，经过一系列加工之后，制成具有一定细度，适当化学成分，均匀的生料，以满足煅烧的要求。 生料制备过程的质量控制项目有： 1、入磨物料的配比： 2、入磨物料的粒度：与磨机类型、规格有关，一般25~30mm左右 3、入磨物料的水分：与磨机类型有关 一般：干法球磨机≤1.0%~2.0% 烘干兼粉磨系统≤6.0% 二、出磨生料控制项目 1、​ 化学成分： 生料的化学成分是通过化学分析来测量的。但由于人工做全分析所需时间较长，分析结果反馈较慢，不便于及时指导生产。生产中往往采用一些简单、快速的检验方法控制生料的质量。 一般：若采用人工分析，控制项目有：碳酸钙滴定值（或氧化钙）、氧化铁 若采用仪器分析，则要看仪器性能。如采用的是钙铁分析仪，控制项目同上；如采用多元素分析仪，可快速做全分析，则可以率值作控制项目。 一般控制指标： TCaCO3:：目标值±0.5%，合格率≥60% CaO： 目标值±0.5%，合格率≥60% 每1h测定一次 Fe2O3： 目标值±0.2%，合格率≥80% 每2h测定一次 KH：目标值±0.01~0.02 SM：目标值±0.1 IM：目标值±0.1 2、​ 生料的细度： 细度影响窑内物料反应速度，进而影响熟料的产、质量及消耗。越细越好。但过细会影响磨机产量和电耗。因此要确定合理的细度。 合理的生料细度要考虑： （1）一定范围的平均细度。以0.08mm方孔筛筛余表示 （2）细度的均齐性。应尽量避免粗颗粒。以0.2mm方孔筛筛余表示 一般控制指标：0.2mm方孔筛筛余＜1.5% 0.​ 08mm方孔筛筛余≤目标值，合格率≥87.5%，分磨1h测定一次。 1.​  3、​ 立窑生产采用全黑生料或半黑生料时，还需进行煤掺加量的质量控制。 三、入窑生料的质量控制 生料出磨后进入生料库，经过调配均化后入窑。目前干法生料均化主要有多库搭配，机械倒库和空气搅拌等几种形式。新型干法生产多采用连续式生料均化库，一个库同时对生料进行储存和均化，此时，对入窑生料的质量控制项目主要是化学成分，如配有多元素分析仪，可作入窑生料的全分析，以率值作控制指标，控制其合格率，以检验均化效果。一般控制指标及检验频次同出磨生料，只是合格率控制指标提高。 §7-4 熟料的质量控制与管理 熟料质量是影响水泥质量最重要的因素。熟料的质量控制是水泥企业最重要的工作之一。熟料 质量控制，不同的生产工艺略有不同。 回转窑生产：除常规化学全分析、物理检验和控制游离氧化钙外，还要控制烧成带温度、窑尾温度及各处负压，控制熟料的容积密度，有的厂还做岩相结构分析和检验； 立窑生产：主要做常规控制，有时也控制容积密度。 一般熟料质量控制项目有：熟料化学分析（包括KH、SM、IM）烧失量、游离氧化钙、氧化镁、安定性、强度等。 1、​ 控制项目 1、熟料的化学成分 控制目的：检验其化学成分和矿物组成是否符合配料设计的要求，从而判断前面工艺的状况和熟料质量，并作为调整前一工艺的依据。 控制目标：熟料中各氧化物之间的不同比例即率值，决定着熟料中各氧化物的含量，并直接影响熟料煅烧的难易程度及质量。一般通过三个率值来表示熟料中各氧化物含量之间的关系。控制范围如下： KH：目标值±0.01~0.02 合格率：湿法及日产2000t/d以上的预分解窑≥80%； 其他窑型＞70% 标准偏差：旋窑≤0.020； 立窑≤0.030 SM、IM：目标值±0.1 合格率≥85% 检验频次：化学成分的测定应进行连续取样，使试样具有代表性，每天测定至少一次。以上控制指标一个月统计一次。 2、游离氧化钙（f-CaO）： 控制目的： 游离氧化钙是熟料中没有参加化学反应而以游离状态存在的氧化钙。因其水化很慢易造成水泥安定性不良。控制熟料中游离氧化钙的含量十分必要。可以对煅烧情况和熟料质量进行判断。 理论上讲，熟料中f-CaO越低越好，因其含量增加，熟料强度下降，安定性合格率下降。确定其控制指标时应综合考虑生产工艺、原燃材料、设备、操作水平等因素，确定一个既经济又合理的指标。 在生产中造成f-CaO含量高的原因有： ​ 配料不当，KH过高； ​ 煤与生料配比不均匀、不准确，煤质波动大或煤粒过粗； ​ 入窑生料TCaCO3合格率太低或生料过粗，窑内煅烧不完全； ​ 热工制度不稳，卸料太快或偏火漏生； ​ 熟料冷却慢，产生二次f-CaO。 如熟料出窑时f-CaO含量过高，安定性不合格，可采取以下措施减少f-CaO对强度和安定性的影响： ​ 熟料出窑时喷洒少量水； ​ 加入少量的高活性混合材料制备水泥； ​ 调整水泥的粉磨细度； ​ 适当延长熟料的堆放时间； ​ 和质量好的熟料搭配使用。 控制指标： 旋窑f-CaO≤1.5%，合格率≥85%，检验次数自定； 立窑f-CaO≤2.5%，合格率≥85%，分窑每4h测定一次。 3、熟料中氧化镁 控制目的：熟料中氧化镁为有害成分，含量过高会影响水泥安定性。 控制指标：国家标准规定，水泥熟料中MgO须＜5.0%，若在5.0%~6.0%时，要进行压蒸安定性检验。如压蒸安定性合格，则熟料中MgO含量可放宽到6.0%。 测定频次：每天至少测定一次，若MgO含量较高，应增加测定次数。 4、熟料的立升重（容积密度） 控制目的：熟料的立升重即一立升熟料的质量，其高低是判断熟料质量和窑内温度（主要是烧成带温度）的参数之一，通过物料结粒大小及均匀程度，可以推测烧成温度是否正常。当窑温正常时，产量高，熟料颗粒大小均齐，外观紧密结实，表面较光滑而近似小圆球状，立升重较高；物料在烧成带温度过高或在烧成带停留时间太长，过烧料多，熟料立升重过高，熟料质量反而不好。如窑内物料化学反应不完全，熟料颗粒小的多，而且其中还带有细粉，立升重就低，说明窑内温度低。因此立升重应控制在一定范围之内。一般回转窑1300~1500g/L，立窑850~1000g/L 控制指标：目标值±75 g/L，最好±50g/L以内。 测定频次：分窑1h测定一次 测定方法： 工具和仪器：孔径5mm和7mm筛子各两个； 容量为半立升的铁制圆筒两个； 磅秤一台； 留样筒两个（容量约为10kg） 操作步骤：将7mm筛放在5mm筛之上，打开取样器闸板，放取熟料。然后将闸板关闭，筛动7mm筛中的熟料，使小于7mm的熟料通过筛孔漏入5mm筛内。将大于7mm的熟料倒掉，在筛动5mm的筛子，直至每分钟通过5mm筛子的熟料不超过50g为止。将留于5mm筛子之上的熟料倒入升重筒内，用铁尺将多出筒口的熟料刮掉，使其与升重筒面水平，然后称量。 熟料立升重按下式计算： 立升重=（总重-皮重）X 2 g/L 5 、熟料的烧失量 控制目的：烧失量是衡量熟料质量好坏的重要指标之一。烧失量高，说明窑内物料反应不完全，还有部分CaCO3没有分解或煤粒未燃烧，或部分CaCO3虽已分解，但来不及继续完成熟料的化学反应。 控制目标：≤1.5% 测定频次：每窑每班测一次。 6、熟料的物理性能 控制目的：熟料的物理性能主要指凝结时间、安定性、强度、外观特征等。测定作用是验证配料方案；检查窑内煅烧操作情况；作为水泥制成质量控制的依据。 检验频次：分窑每天检验一次，取平均样。 注意：强度检验，须使用平均样，从取样到成型不得超过2d。通过将水泥熟料在φ500mm×500mm标准小磨中与二水石膏一起磨细至比表面积为350±10m2/kg，0.080mm方孔筛筛余不大于4%，制成P·Ⅰ型硅酸盐水泥后来进行的。制成的水泥中SO3应在2.0%~2.5%范围内。所有试样的物理检验（除28d 强度外）应在制成水泥10d内进行。 出窑熟料28d抗压强度≥48Mpa，每月统计一次。 2、​ 熟料的管理 1、熟料的储存 出窑熟料不允许直接入磨，应进行储存。 储存的目的：降低熟料温度，防止石膏脱水和保证粉磨效率；提高熟料易磨性。 储存方式：圆库或堆棚。质量波动不大时，可混合入库。质量差的要分别堆放，搭配使用。 入磨熟料温度最好小于100℃，熟料的储存期应在5d以上。 2、熟料的均化 均化目的：减少质量波动，保证出厂水泥的质量。 均化方式：搭配人磨；分层堆放，竖直切取。 3、熟料的堆放、入库和使用应做好原始记录，便于水泥质量的控制。 熟料质量控制原始记录见表7-12 表7-12 熟料岗位原始记录 时间 立升重 （g/L） f-CaO （%） 原煤水分 （%） 煤粉 检验人 水分 （%） 细度 （%） 备 注 §7-5 水泥制成的质量控制与管理 一、控制项目与指标 （1）​ 入磨物料的配比 根据水泥品种、强度等级、入磨物料性能等确定。可试验确定。尽量做到经济合理。 入磨物料配比通过喂料设备实现，配比不恰当或喂料过程中物料流量不稳定，都会影响水泥质量。 （二）出磨水泥细度 水泥细度影响水泥性能和磨机产量与电耗。在一定程度上，水泥越细，水泥强度尤其是早强越高；利于f-CaO消解，改善安定性。但增加细度，会降低磨机产量，增加电耗。另外，水泥过细，需水量增加，水泥石结构的致密程度降低，反而会影响水泥强度，所以细度指标要合理，应综合考虑本厂实际。生产中还应尽量减小细度的波动，达到稳定磨机产量及水泥质量的目的。 控制指标：0.080mm方孔筛筛余：≤目标值，合格率≥85%； 或比表面积：≥目标值，合格率≥85%。 检验频次：分磨1h检验一次。 （三）出磨水泥中SO3含量 水泥中SO3来源：主要来自石膏，其次来自熟料。 石膏作用：主要是调节凝结时间；同时石膏是矿渣的活性激发剂，可提高水泥强度尤其是早强。石膏掺入过少，无法抑制水泥快凝，过多石膏会使水泥安定性不良。 控制指标：国标规定矿渣硅酸盐水泥≤4.0%，其他水泥≤3.5%，具体指标工厂可根据生产实际确定。控制目标：目标值±0.3%，合格率＞70%。 检验次数：分磨2h检验一次。 （四）混合材料掺入量 掺混合材料的作用：增产，降成本；改善和调节水泥的某些性能；利于环保。但会降低强度尤其是早强。掺入量应根据生产水泥品种、强度等级、熟料质量、混合材料品种及质量综合确定。 控制指标：目标值±2.0%，合格率≥80%； 检验频次：分磨4h检验一次。 （五）出磨水泥氧化镁 检验目的：了解水泥中MgO含量是否符合国标，以保证出厂水泥的质量。如不符合国标，可采用搭配均化的方式进行处理，确保出厂水泥合格。 检验次数：取平均样，一天检验一次。 （六）水泥烧失量 检验水泥烧失量主要控制混合材和立窑熟料的煅烧状况。为了保证水泥中混合材料掺量符合国标及保证熟料的质量，要限制水泥的烧失量。 (七)出磨水泥的物理性能 包括：安定性、凝结时间、强度等级等。都要符合国家标准，才能保证出厂水泥质量。如某些性能不符合国标，应采取均化处理。 检验：取平均样，一天检验一次。 二、出磨水泥的管理 1、严格控制出磨书你质量； 2、严格出磨水泥的入库出库制度； 3、出磨水泥要有一定储存期：不少于5d； 4、出磨水泥不得在磨尾直接包装或水泥出磨后上入下出的库底包装，防止质量不合格的水泥出厂。 出磨水泥质量控制原始记录见下表 表7-13 出磨水泥SO3、细度、熟料f-CaO原始记录 时间 水泥SO3（%） 细度（%）（0.080mm） 水泥SO3 （%） 起值 终值 耗酸 结果 筛余 结果 起值 终值 耗酸 结果 班次 分析人 §7-6 出厂水泥的质量控制与管理 一、出厂水泥质量控制要求 1、出厂水泥合格率100%； 2、富余强度合格率100%；确保出厂水泥28d抗压强度富余值在2.0Mpa以上； 3、28d抗压强度目标值≥水泥国家标准规定值+2.0+3S； S为上月出厂水泥28d抗压强度标准偏差 4、袋重合格率100%； 袋装水泥20包总质量不少于1000kg，单包净重不低于49kg，合格率100% 5、均匀性合格率100% 每季度进行一次均匀性试验，10个分割样的细度、凝结时间、安定性、烧失量、SO3、强度等指标须符合国标，28d抗压强度变异系数CV≤3.0%。 二、出厂水泥的管理 1、水泥出厂的依据 （1）熟料质量； （2）出磨水泥质量； （3）出磨水泥与出厂水泥的强度关系； （4）根据出厂水泥的检验结果 2、出厂水泥的均化 3、水泥的包装 （1）包装质量：国标规定，袋装水泥每袋净重50kg，不得少于包装标志的98%，随机抽取20袋水泥总重量不得少于1000kg .其他包装形式由供需双方协商确定。 （2）袋重合格率： 以20袋为一抽检单位，在总重量不少于1000kg 的前提下，20袋分别称重，计算袋重合格率，小于49kg者为不合格。当20袋总质量少于1000kg时，即袋重不合格（袋重合格率为零）。抽查袋重时，质量记录至0.1kg。计算平均净重时，应先随机抽取10个纸袋称重并计算其平均值，再由实测袋重减区纸袋平均质量。合格率按下式计算：企业化验室要严格执行袋装质量抽查制度，每班每台包装机至少抽查20袋，同时考核20袋总质量和单包质量，计算袋重合格率。 （3）水泥包装袋技术要求 GB9774-1996《水泥包装用袋》的主要内容如下： 水泥袋上应清楚标明：产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称和地址、出厂编号、执行标准号、包装年、月、日，掺火山灰质混合材料的普通水泥还应标上“掺火山灰”字样。 包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通水泥的印刷用红色，矿渣水泥的印刷用绿色，火山灰水泥、粉煤灰及其他品种水泥的印刷用黑色。 4、水泥的散装 散装水泥的质量控制应注意以下几点： （1）水泥企业应有专门的散装库，每个库的容量以本厂每个编号的吨位数为宜； （2）出磨水泥不允许直接入散装库，应先储入水泥储存库，经检验技术指标合格后，通过均化后才可入散装库； （3）入散装库的水泥品种、强度等级变化时，应先用水泥洗库； （4）散装水泥出厂时，须在装车的同时按本厂每编号吨位数取样进行全套物理、化学性能检验； （5）散装水泥出厂时，须向用户提交与袋装水泥标志相同的卡片。化验室按国家标准向用户寄发出厂质量检验报告。 5、水泥出厂 （1）水泥按编号经检验合格后，由化验室主任或水泥出厂管理员签发“水泥出厂通知单”一式两份，一份交销售部门作为发货依据，一份由化验室存档。 （2）销售部门必须严格按化验室“水泥出厂通知单”要求的编号、强度等级、数量发售水泥，并做好 发货明细记录，不允许超吨位发货。 （3）水泥发出后，销售部门必须将发货单位、发货数量、编号填写“出厂水泥回单”，一式两份，一份交化验室，一份由销售部门存档。 （4）当用户需要时，化验室在水泥发出日起7d内寄发除28d 强度外的各项检验结果。28d强度数值，应在水泥发出日起32d内补报。 （5）在成品库或站台上存放1个月以上的袋装水泥，出厂前必须重新取样检验，确定合格后才能出厂。 （6）水泥安定性不合格或某项指标达不到国家标准要求的袋装或散装水泥，一律不准借库存放。 6、售后服务 水泥企业应建立和坚持访问用户制度，做好售后服务。企业每年至少要信访、走访有代表性的用户一次，主动、广泛地征求用户对水泥的品质性能、包装质量、装运情况及执行合同等方面的意见，及时反馈，采取措施，积极改进。 （1）水泥出厂后发现质量问的处理措施 ①、水泥出厂后，发现质量不符合标准或对某项检验结果有怀疑时，应立即向收货单位发出通知，暂停使用该编号水泥。 ②、试验条件、仪器设备或人员操作等原因造成试验结果不准确，应报请省级行业主管部门批准，将该编号水泥 封存样送省级或省级以上质量监督检验机构复验（本厂无权复验），以一次复验结果为准。 ③、水泥经复验证明为不合格，企业应及时派人负责处理。对尚未用于工程上的水泥负责退换，对已经使用且影响工程质量的，企业应会同有关部门采取补救措施，确保工程安全，并应包赔一切经济损失。 ④、迅速组织人员查明事故原因，针对质量管理中存在的问题，研究制定出具体解决措施，杜绝类似事故发生。 ⑤、及时对事故直接责任者和有关负责人作出严肃处理，如因水泥质量造成工程质量事故、人身伤亡事故和重大经济损失的，要追究法律责任。 ⑥、对事故发生原因及处理结果，应以书面材料报告省、地、市主管部门和水泥质检机构，并认真执行主管部门的处理决定。 （2）当用户对水泥质量提出异议时，可进行仲裁检验 ①、水泥出厂后三个月内，如购货单位对水泥质量提出疑问或施工过程中出现与水泥质量有关的问题时，化验室应会同有关部门及时派出人员调查核实。如购货单位要求对水泥质量进行仲裁检验时，企业应积极主动依照规定将同一编号封存样送水泥质量监督检验机构进行检验。 ②、若用户对水泥安定性、初凝时间有疑问，要求现场取样仲裁时，生产厂应在接到用户要求后7d内会同用户共同取样，送水泥质量监督检验机构检验。生产厂在规定时间内不去现场，用户可单独取样检验，结果同等有效。 ③、所送的仲裁样必须是双方共同确认的封存样或按规定抽取的现场样（指仲裁安定性和初凝）。送仲裁样时，应有双方的签字证明或有效证件。 ④、仲裁检验由国家认可的省级或省级以上水泥质量监督检验机构进行。 §7-7 水泥生产过程质量控制图表 水泥生产过程质量控制图表是将生产过程中的质量控制情况集中在一张平面图上，清晰地予以表示，即为生产流程控制图；生产过程的各控制点按生产流程顺序列成一张表格，便成控制表。生产流程控制图表，要根据各厂的工艺流程的特点而定，通过生产流程质量控制图表，可清楚地知道水泥厂的生产质量控制情况。 1、​ 质量控制点、控制项目、控制指标的确定 （一）质量控制点的确定：从矿山到水泥出厂各主要环节设置的控制点。 控制点的确定，要做到能及时、准确地反映生产真实的质量情况，并能够体现“事先控制，把关堵口”的原则。 如果是为了检验某工序的产品质量是否满足要求，质量控制点应确定在该工序的终止地点或设备的出口处，即工艺流程转换衔接、并能及时和准确地反映产品状况和质量的关键部位。 如果是为了提供某工艺过程的操作依据，则应在物料进入设备前取样。 （二）控制项目和控制指标的确定： 应根据国家标准、水泥企业质量管理规程等明文规定的控制管理文件，同时考虑本厂实际制定切合本厂实际、有利于质量的控制项目及相应的控制指标。生产中及时进行调整。 2、​ 取样方法 取样方法要切实可行，并使所取样品具有代表性。 取样方法有：连续取样法、瞬时取样法。 如果要检验某一阶段内产品的质量，则可在一段时间内取平均样，即连续取样。如生料、水泥、熟料等。 如要控制某工序的操作稳定性，应取瞬时样，如出磨生料碳酸钙滴定值、出窑熟料的游离氧化钙含量及原燃材料的取样等。 3、​ 取样次数与检验次数 应根据实际生产中的技术要求和质量波动情况确定。 控制项目对产品质量影响很大的，应增加检验次数。如生料的化学成分对熟料的煅烧和质量影响很大，检验次数就较多，一般1h一次，有的厂甚至0.5h一次。再如当原、燃材料成分波动较大时，取样与检验次数应相应增加，反之则可减少。 4、​ 检验方法 选择原则：简单、迅速、准确。 5、​ 生产流程质量控制图表 生产控制图与生产控制表结合在一起，就能清晰地表示生产流程的质量控制情况。 预分解窑生产工艺的生产流程质量控制图表见图7-9 ，表7-14 表7-14 预分解窑工厂生产控制表 控制项目 取样地点 取样频度与取样量 试验频度 样品处理及试样量 试验项目 控制指标 备注 进厂石灰石 皮带机下料口 10min取样一次，每次3kg 每小时混合缩分为一个样约4.5kg 破碎、缩分制样100g； 小时混合样每班缩分为一个样30g ； 预均化堆场，每堆一样20g 测定CaO 测定K2O Na2O 全分析 CaO≥48% K2O+ Na2O＜0.35% K2O+ Na2O＜0.3% CaO≥48% 合格率85% 堆场7天用量 进厂砂土 堆场 每班一次，每次100g 每月合并为一个样 每班一次 缩分、烘干为150g 全分析 水分 K2O+ Na2O＜0.25% SiO2＞85% ＜10% 合格率100% 堆场9天用量 进厂矾土渣 堆场 每班一次，每次100g 每月合并为一个样 每班一次 缩分、烘干为150g 全分析 水分 Al2O3＞20% 水分＜8.5% 合格率100% 堆场8天用量 进厂铁粉 火车或堆场 每批一次，每次2kg 每批一个样 每旬合并一个样 缩分、烘干为100g 水分 全分析 水分＜2.0% Al2O3＜5% Fe2O3＞40% 堆场9天用量 同一供货点10车皮组合为一样 进厂煤 火车或堆场 每批一次，每次2kg 每批一个样 每旬合并一个样 缩分、烘干为100g 水分 灰分、热值 水分＜10% 粒度＜50mm 原煤灰分＜25% 低热值≥23500kj/kg 堆场10天用量， 同一供货点10个车皮一个样 进厂石膏 火车或堆场 每批一次，每次2kg 每批合并一个样 缩分为150g 水分 SO3 水分＜40%,SO3＞35%粒度＜600mm 堆场45天用量 煤粉 入仓前 每4h一次， 每次150g 4h一个样 150g 每旬合并为一个样 水分、细度、工业分析、热值、灰分全分析 细度：80µm筛余＜3% 水分＜1% 低热值≥23500kj/kg 合格率75%，煤粉仓4h用量 出磨生料 双磨混合前（磨机出口） A磨：2h一次，每次250g B磨：2h一次，每次250g 自动取样，自动调整磨机原料配合比 2h一样 2h一样 每3~5min一个 250g 250g 300g，x荧光分析自动处理 水分；细度 三个率值，四个化学成分 水分＜1% 细度80µm 筛余＜10% 合格率75%，进出磨、选粉机粗粉、细粉的水分、细度不定期检查 调合生料 生料库 自动取样，每次300g 每40min一个样 每班合并为一样 X荧光分析 自动处理150g 全分析 水分，细度 KH=0.91±0.02 SM=2.6±0.1 IM=1.6±0.1 80µm筛余＜10% 指标为熟料率值，水分根据需要测定均化库2天用量 入1级筒生料 入1级筒生料前 A或B筒，每小时一次，每次200g 每4h一个样 各班合并为一样 缩分150g送x荧光分析室 150g 全分析； 水分，细度 各级旋风筒出口，原料烧失量，碱含量不定期抽查，水分需要定 预热器飞灰 电收尘灰 增湿塔灰 出口 标定时做 各150g 全分析 烧失量 出4级筒生料 4级筒出口入窑管道 开始投料，2h一次，每次200g； 正常后，每4h一次，每次200g 2h一样 4h一样 50g 50g 分解率 分解率 ＞85% 熟料 熟料库顶运输机 1h一次，每次1kg 随时监视 每小时 每班合并一样 每天合并一样 自动通过岩相 2个/次 x荧光分析室20kg，加石膏粉磨 升重岩相分析 f-CaO全分析比表面积、凝结时间、安定性、强度 ＞1350g/L f-CaO＜1.5% 按国家标准进行试验 合格率100%，熟料库5天用量，粒度不定期检查 f-C合格率75% 水泥 A磨斜槽出口 B磨斜槽出口 每2h一次，每次100g A、​ B磨分别2h一样 A、B磨每天分别合并样 150g 20g 5.5~6kg 水分、细度 SO3 安定性、凝结时间、强度 比表面积＞3200cm2/g（水分监视） SO3=2.0±0.2% 按国家标准进行试验 合格率比表面积与SO375% 合格率100%，水泥磨系统各点细度做不定期检查 出厂水泥 各编号水泥袋装或散装 每1000t一个编号，每100袋取一样，每次600g，取20袋每个编号等量留样 每编号合并一个样 每月合并一个样 混合均匀12kg 混合均匀缩分150g 细度、比表面积、安定性、强度、凝结时间 全分析 国家标准525号 等量留样备查