水泥生料三種率值的誤差理論分析

張偉+趙龍+許旭+尚慶敏

摘 要：水泥生料化學性質直接影響熟料質量，目前常用的反應CaO與酸性物質比例的質量參數有KH、HM、LSF三種表示方法，在國內最常用的是石灰飽和比系數KH。本文根據三種比例系數的計算公式以及現場物料變化，計算討論三種不同計算方式的誤差影響。

關鍵詞：KH；HM；LSF；水泥生料；誤差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.241

水泥熟料是多種礦物的集合體，這些礦物都是由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四種氧化物組成。在生料生產中不僅要控制單個氧化物的含量，還要控制其比例，因為該比例直接決定了熟料中各礦物含量。各礦物含量的比例即為率值。

1 三種率值簡介

德國人米夏埃利斯提出了水硬率（Hydraulic Modulus）作為控制熟料中氧化鈣與酸性氧化物的比值，即

李和派克提出不能直接按上述礦物成分確定它的石灰含量，因為熟料在實際冷卻過程中不可能是平衡冷卻，這可能析出游離氧化鈣，因此要控制石灰含量于較低數值。據此，提出了石灰飽和系數（Lime Saturation Factor），即LSF。LSF的提出是基于對鈣、硅、鋁、鐵四元相圖的研究，確定石灰最大含量不超過某一平面所得到的。

而古特曼和杰耳則選擇根據四種礦物中酸性氧化物與氧化鈣的結合能力來確定石灰理論極限含量。蘇聯學者金德根據上述兩者的理論極限含量提出了石灰飽和系數（KH），認為實際生產中氧化鋁和氧化鐵始終為氧化鈣所飽和，只有二氧化鈣可能會不完全被氧化鈣飽和生成C3S，而是C2S。因此，提出：

我國水泥企業大部分采用KH、SM、IM來表征各礦物含量及氧化物之間的關系。但也有用LSF、SM、IM和HM、SM、IM來表征的。本文將計算CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四種氧化物的誤差對KH、LSF、HM三種率值計算的影響。計算時采用的氧化物含量見表1，相關質量參數數據見表2。

2 水硬度HM分析

統計誤差公式如下所示：

5 綜合分析

設質量參數為A，分別用、分別表示CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四種氧化物檢測精度變化對質量參數計算誤差的貢獻因子，則三種質量參數相關系數見表3。

根據公式（6）、公式（8）、公式（10），如CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3同時變化0.1，則HM、LSF、KH變化數據見表4，相對變化數據見表5。

6 結論

根據以上分析我們可以得到以下兩點結論：

（1）從表3中可以看出，石灰飽和比系數KH和LSF氧化物誤差因子的規律相同，對KH、LSF計算結果影響程度大小依次是SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3，這說明KH與LSF屬于同種參數的不同表達式。

（2） KH更加強調SiO2對計算結果的影響，而LSF則相對較小。所以對KH來說，SiO2的化驗精度對計算結果的影響非常大，是其它氧化物影響因子加和的2.7倍。

（3）國內大部分水泥企業采用飽和比系數KH做為質量控制參數，一般要求KH的質量控制范圍為±0.02[2]，根據表5，則與KH值控制范圍為±0.02對應的HM和LSF質量控制范圍分別為±0.02和±0.7。

（4）目前國內采用水硬率HM做為控制參數的水泥企業一般將HM的偏差控制在±0.04左右，從理論上分析其質量控制標準要低于KH偏差控制在±0.02的標準。而國外采用飽和比系數LSF做為質量控制參數的水泥企業一般將LSF的偏差控制在1.5左右，從理論上分析其質量控制標準要低于國內的質量控制標準。

參考文獻：

[1]吳治華，齊卉荃，沈能學等.原子核物理實驗方法[M].北京：原子能出版社.

[2]湯六萬.出磨生料KH值與主要氧化物的相關性分析[J].水泥CEMENT，2013，No.8.

作者簡介：張偉（1980-），男，教授研究員級高級工程師，主要從事儀器儀表設計工作。