水泥生產的質量控制與管理

　　生產中的質量管理，包括從原料進廠，一直到成品出廠以前整個生產過程中的質量把關和質量控制工作。生產質量控制是生產質量管理不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。它的作用是根據設計和工藝技術文件的規(guī)定，控制生產過程各工序可能出現的異常和波動，使生產處于可控狀態(tài)。生產過程的質量控制目的是產品性能質量控制，使產品達到所需性能的滿足程度，保證生產出符合設計和規(guī)范質量要求的產品，如水泥的凝結時間、強度和強度等級等。   

　　生產工藝是連續(xù)性很強的過程，無論哪一道工序保證不了質量都將影響產品的質量。在生產過程中原燃材料的成分及生產情況經常變動。因此必須經常地、系統(tǒng)地、科學地對各生產工序按照工藝要求一環(huán)扣一環(huán)地進行嚴格的質量控制，合理地選擇質量控制點，采用正確的質量控制方法，把質量控制工作貫穿于生產的全過程。  

一、原燃材料的質量控制與管理   

　　原料的質量是制備成分合適而穩(wěn)定的生料的基礎條件  

（一）石灰石的質量控制   

　　石灰石是使用最廣泛的石灰質原料。其主要成分為CaCO3，品位主要由CaO含量確定。用于水泥生產的石灰石CaO含量并非越高越好，還要看其酸性氧化物的含量，如SiO2、Al2O3、Fe2O3等是否滿足配料要求。有害成分如MgO、R2O、游離SiO2等也要控制。如果有自己的礦山，石灰石在礦山破碎后進廠直接進破碎機破碎并儲入碎石庫或進預均化堆場。石灰石一批進行一次CaO測定或做全分析  

（二）粘土質原料的質量控制   

　　熟料的質量控制與管理   

　　黃土和粘土使用最廣泛。其主要成分是SiO2、Al2O3和Fe2O3。衡量粘土的質量主要看粘土的化學成分（硅酸率、鋁氧率）、含砂量、含堿量、可塑性、需水性等工藝性質，生產方法不同，對粘土質量要求也不盡相同   

　　進廠后的料應分堆存放，先化驗后使用。存放時平鋪直取，盡量均化。   

　　進廠粘土質原料應按時取樣，每批進行一次全分析。  

（三）校正原料的質量控制  

　　石膏的質量控制  

　　用作水泥緩凝劑的石膏主要是石膏（CaSO4·2H2O）和硬石膏（CaSO4）。按礦物組成有可分為三類產品：  

G類石膏：以CaSO4·2H2O的質量百分含量表示其品位  

A類硬石膏：以CaSO4·2H2O+CaSO4的質量百分含量表示其品位，且CaSO4/（CaSO4·2H2O+CaSO4）≥0.80  

M類混合石膏：以CaSO4·2H2O+CaSO4的質量百分含量表示其品位，且CaSO4/（CaSO4·2H2O+CaSO4）≤0.80  

石膏進廠一批取樣化驗一次，基本分析檢驗項目有：附著水、結晶水、三氧化硫含量  

三、生料的質量控制與管理  

（一）、生料制備過程中的質量要求  

　　生料制備過程是將原料按比例混合，經過一系列加工之后，制成具有一定細度，適當化學成分，均勻的生料，以滿足煅燒的要求。  

　　生料制備過程的質量控制項目有：  

1、入磨物料的配比：  

2、入磨物料的粒度：與磨機類型、規(guī)格有關，一般25~30mm左右  

3、入磨物料的水分：與磨機類型有關  

一般：干法球磨機≤1.0%~2.0%  

烘干兼粉磨系統(tǒng)≤6.0%  

（二）、出磨生料控制項目  

1、  化學成分：   

　　生料的化學成分是通過化學分析來測量的。但由于人工做全分析所需時間較長，分析結果反饋較慢，不便于及時指導生產。生產中往往采用一些簡單、快速的檢驗方法控制生料的質量。   

　　一般：若采用人工分析，控制項目有：碳酸鈣滴定值（或氧化鈣）、氧化鐵   

　　若采用儀器分析，則要看儀器性能。如采用的是鈣鐵分析儀，控制項目同上；如采用多元素分析儀，可快速做全分析，則可以率值作控制項目。  

一般控制指標：  

TCaCO3:：目標值±0.5%，合格率≥60%  

CaO：  目標值±0.5%，合格率≥60%   每1h測定一次  

Fe2O3： 目標值±0.2%，合格率≥80%   每2h測定一次  

KH：目標值±0.01~0.02  

SM：目標值±0.1  

IM：目標值±0.1  

2、  生料的細度：   

　　細度影響窯內物料反應速度，進而影響熟料的產、質量及消耗。越細越好。但過細會影響磨機產量和電耗。因此要確定合理的細度。   

　　合理的生料細度要考慮：  

（1）一定范圍的平均細度。以0.08mm方孔篩篩余表示  

（2）細度的均齊性。應盡量避免粗顆粒。以0.2mm方孔篩篩余表示  

一般控制指標：0.2mm方孔篩篩余＜1.5%；0.08mm方孔篩篩余≤目標值，合格率≥87.5%，分磨1h測定一次。  

（三）、入窯生料的質量控制   

　　生料出磨后進入生料均化庫，對生料進行儲存和均化，經過調配均化后入窯。   

　　對入窯生料的質量控制項目主要是化學成分，如配有多元素分析儀，可作入窯生料的全分析，以率值作控制指標，控制其合格率，以檢驗均化效果。一般控制指標及檢驗頻次同出磨生料，只是合格率控制指標提高  

四、熟料的質量控制與管理   

　　熟料質量是影響水泥質量最重要的因素。熟料的質量控制是水泥企業(yè)最重要的工作之一。熟料質量控制，不同的生產工藝略有不同。   

　　回轉窯生產：除常規(guī)化學全分析、物理檢驗和控制游離氧化鈣外，還要控制燒成帶溫度、窯尾溫度及各處負壓，控制熟料的容積密度，有的廠還做巖相結構分析和檢驗；   

　　一般熟料質量控制項目有：熟料化學分析（包括KH、SM、IM）燒失量、游離氧化鈣、氧化鎂、安定性、強度等。  

（一）、控制項目  

1、熟料的化學成分   

　　控制目的：檢驗其化學成分和礦物組成是否符合配料設計的要求，從而判斷前面工藝的狀況和熟料質量，并作為調整前一工藝的依據。   

　　控制目標：熟料中各氧化物之間的不同比例即率值，決定著熟料中各氧化物的含量，并直接影響熟料煅燒的難易程度及質量。一般通過三個率值來表示熟料中各氧化物含量之間的關系?？刂品秶缦拢?nbsp; 

KH：目標值±0.01~0.02   

合格率：濕法及日產2000t/d以上的預分解窯≥80%；   

　　　　其他窯型＞70%  

標準偏差：旋窯≤0.020；  

立窯≤0.030   

SM、IM：目標值±0.1    合格率≥85%  

檢驗頻次：化學成分的測定應進行連續(xù)取樣，使試樣具有代表性，每天測定至少一次。以上控制指標一個月統(tǒng)計一次。  

2、游離氧化鈣（f-CaO）：  

　　控制目的：   

　　游離氧化鈣是熟料中沒有參加化學反應而以游離狀態(tài)存在的氧化鈣。因其水化很慢易造成水泥安定性不良。控制熟料中游離氧化鈣的含量十分必要。可以對煅燒情況和熟料質量進行判斷。   

　　理論上講，熟料中f-CaO越低越好，因其含量增加，熟料強度下降，安定性合格率下降。確定其控制指標時應綜合考慮生產工藝、原燃材料、設備、操作水平等因素，確定一個既經濟又合理的指標。   

　　在生產中造成f-CaO含量高的原因有：  

配料不當，KH過高；  

煤與生料配比不均勻、不準確，煤質波動大或煤粒過粗；  

入窯生料TCaCO3合格率太低或生料過粗，窯內煅燒不完全；  

熱工制度不穩(wěn)，卸料太快或偏火漏生；  

熟料冷卻慢，產生二次f-CaO。  

如熟料出窯時f-CaO含量過高，安定性不合格，可采取以下措施減少f-CaO對強度和安定性的影響：  

熟料出窯時噴灑少量水；  

加入少量的高活性混合材料制備水泥；  

調整水泥的粉磨細度；  

適當延長熟料的堆放時間；  

和質量好的熟料搭配使用。  

控制指標：  

旋窯f-CaO≤1.5%，合格率≥85%，檢驗次數自定；  

3、熟料中氧化鎂   

　　控制目的：熟料中氧化鎂為有害成分，含量過高會影響水泥安定性。   

　　控制指標：國家標準規(guī)定，水泥熟料中MgO須＜5.0%，若在5.0%~6.0%時，要進行壓蒸安定性檢驗。如壓蒸安定性合格，則熟料中MgO含量可放寬到6.0%。  

　　測定頻次：每天至少測定一次，若MgO含量較高，應增加測定次數。  

4、熟料的立升重（容積密度）   

　　控制目的：熟料的立升重即一立升熟料的質量，其高低是判斷熟料質量和窯內溫度（主要是燒成帶溫度）的參數之一，通過物料結粒大小及均勻程度，可以推測燒成溫度是否正常。當窯溫正常時，產量高，熟料顆粒大小均齊，外觀緊密結實，表面較光滑而近似小圓球狀，立升重較高；物料在燒成帶溫度過高或在燒成帶停留時間太長，過燒料多，熟料立升重過高，熟料質量反而不好。如窯內物料化學反應不完全，熟料顆粒小的多，而且其中還帶有細粉，立升重就低，說明窯內溫度低。因此立升重應控制在一定范圍之內。一般回轉窯1300~1500g/L，立窯850~1000g/L   

控制指標：目標值±75 g/L，最好±50g/L以內。  

測定頻次：分窯1h測定一次  

測定方法：  

工具和儀器：孔徑5mm和7mm篩子各兩個；  

容量為半立升的鐵制圓筒兩個；  

磅秤一臺；  

留樣筒兩個（容量約為10kg）   

　　操作步驟：將7mm篩放在5mm篩之上，打開取樣器閘板，放取熟料。然后將閘板關閉，篩動7mm篩中的熟料，使小于7mm的熟料通過篩孔漏入5mm篩內。將大于7mm的熟料倒掉，在篩動5mm的篩子，直至每分鐘通過5mm篩子的熟料不超過50g為止。將留于5mm篩子之上的熟料倒入升重筒內，用鐵尺將多出筒口的熟料刮掉，使其與升重筒面水平，然后稱量。  

熟料立升重按下式計算：  

立升重=（總重-皮重）X 2   g/L  

5 、熟料的燒失量   

　　控制目的：燒失量是衡量熟料質量好壞的重要指標之一。燒失量高，說明窯內物料反應不完全，還有部分CaCO3沒有分解或煤粒未燃燒，或部分CaCO3雖已分解，但來不及繼續(xù)完成熟料的化學反應。   

　　控制目標：≤1.5%   　

　　測定頻次：每窯每班測一次。  

6、熟料的物理性能   

　　控制目的：熟料的物理性能主要指凝結時間、安定性、強度、外觀特征等。測定作用是驗證配料方案；檢查窯內煅燒操作情況；作為水泥制成質量控制的依據。   

　　檢驗頻次：分窯每天檢驗一次，取平均樣。   

　　注意：強度檢驗，須使用平均樣，從取樣到成型不得超過2d。通過將水泥熟料在φ500mm×500mm標準小磨中與二水石膏一起磨細至比表面積為350±10m2/kg，0.080mm方孔篩篩余不大于4%，制成P·Ⅰ型硅酸鹽水泥后來進行的。制成的水泥中SO3應在2.0%~2.5%范圍內。所有試樣的物理檢驗（除28d 強度外）應在制成水泥10d內進行。  
出窯熟料28d抗壓強度≥48Mpa，每月統(tǒng)計一次。  

（二）、 熟料的管理  

1、熟料的儲存  

　　出窯熟料不允許直接入磨，應進行儲存。  

　　儲存的目的：降低熟料溫度，防止石膏脫水和保證粉磨效率；提高熟料易磨性。  

　　儲存方式：圓庫或堆棚。質量波動不大時，可混合入庫。質量差的要分別堆放，搭配使用。  

　　入磨熟料溫度最好小于100℃，熟料的儲存期應在5d以上。  

2、熟料的均化  

　　均化目的：減少質量波動，保證出廠水泥的質量。  

　　均化方式：搭配人磨；分層堆放，豎直切取。  

3、熟料的堆放、入庫和使用應做好原始記錄，便于水泥質量的控制。  

（五）水泥制成的質量控制與管理  

（一）  入磨物料的配比   

　　根據水泥品種、強度等級、入磨物料性能等確定?？稍囼灤_定。盡量做到經濟合理。   

　　入磨物料配比通過喂料設備實現，配比不恰當或喂料過程中物料流量不穩(wěn)定，都會影響水泥質量。  

（二）出磨水泥細度   

　　水泥細度影響水泥性能和磨機產量與電耗。在一定程度上，水泥越細，水泥強度尤其是早強越高；利于f-CaO消解，改善安定性。但增加細度，會降低磨機產量，增加電耗。另外，水泥過細，需水量增加，水泥石結構的致密程度降低，反而會影響水泥強度，所以細度指標要合理，應綜合考慮本廠實際。生產中還應盡量減小細度的波動，達到穩(wěn)定磨機產量及水泥質量的目的。   

　　控制指標：0.080mm方孔篩篩余：≤目標值，合格率≥85%；   或比表面積：≥目標值，合格率≥85%。檢驗頻次：分磨1h檢驗一次。  

（三）出磨水泥中SO3含量   

　　水泥中SO3來源：主要來自石膏，其次來自熟料。   

　　石膏作用：主要是調節(jié)凝結時間；同時石膏是礦渣的活性激發(fā)劑，可提高水泥強度尤其是早強。石膏摻入過少，無法抑制水泥快凝，過多石膏會使水泥安定性不良。   

　　控制指標：國標規(guī)定礦渣硅酸鹽水泥≤4.0%，其他水泥≤3.5%，具體指標工廠可根據生產實際確定?？刂颇繕耍耗繕酥怠?.3%，合格率＞70%。檢驗次數：分磨2h檢驗一次。  

（四）混合材料摻入量   

　　摻混合材料的作用：增產，降成本；改善和調節(jié)水泥的某些性能；利于環(huán)保。但會降低強度尤其是早強。摻入量應根據生產水泥品種、強度等級、熟料質量、混合材料品種及質量綜合確定。   

　　控制指標：目標值±2.0%，合格率≥80%； 檢驗頻次：分磨4h檢驗一次。  

（五）出磨水泥氧化鎂   　

　　檢驗目的：了解水泥中MgO含量是否符合國標，以保證出廠水泥的質量。如不符合國標，可采用搭配均化的方式進行處理，確保出廠水泥合格。   

　　檢驗次數：取平均樣，一天檢驗一次。  

（六）水泥燒失量   

　　檢驗水泥燒失量主要控制混合材和立窯熟料的煅燒狀況。為了保證水泥中混合材料摻量符合國標及保證熟料的質量，要限制水泥的燒失量。  

(七)出磨水泥的物理性能   

　　包括：安定性、凝結時間、強度等級等。都要符合國家標準，才能保證出廠水泥質量。如某些性能不符合國標，應采取均化處理。   

　　檢驗：取平均樣，一天檢驗一次。  

（八）、出磨水泥的管理  

1、嚴格控制出磨書你質量；  

2、嚴格出磨水泥的入庫出庫制度；  

3、出磨水泥要有一定儲存期：不少于5d；  

4、出磨水泥不得在磨尾直接包裝或水泥出磨后上入下出的庫底包裝，防止質量不合格的水泥出廠  

（六）出廠水泥的質量控制與管理   

　　水泥出廠   

　?。?）水泥按編號經檢驗合格后，由化驗室主任或水泥出廠管理員簽發(fā)“水泥出廠通知單”一式兩份，一份交銷售部門作為發(fā)貨依據，一份由化驗室存檔。   

　?。?）銷售部門必須嚴格按化驗室“水泥出廠通知單”要求的編號、強度等級、數量發(fā)售水泥，并做好 發(fā)貨明細記錄，不允許超噸位發(fā)貨。   

　?。?）水泥發(fā)出后，銷售部門必須將發(fā)貨單位、發(fā)貨數量、編號填寫“出廠水泥回單”，一式兩份，一份交化驗室，一份由銷售部門存檔。   

　?。?）當用戶需要時，化驗室在水泥發(fā)出日起7d內寄發(fā)除28d 強度外的各項檢驗結果。28d強度數值，應在水泥發(fā)出日起32d內補報。   

　　（5）在成品庫或站臺上存放1個月以上的袋裝水泥，出廠前必須重新取樣檢驗，確定合格后才能出廠。   

　?。?）水泥安定性不合格或某項指標達不到國家標準要求的袋裝或散裝水泥，一律不準借庫存放