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水泥工艺学


第七章
水泥生产的质量控制

水泥

熟料

生料

原燃料

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。 质 量 为达到质量要求而采取 控 的作业技术和活动 制

产品达到所需性能的满足程度, 保证生产出符合设计

和规范质量要求的产品

质量管理

检验质量管理阶段

统计质量管理阶段

全面质量管理阶段

事后

预防

全方面

§7-1 样品的采取与平均试样的制备
? ? ? ? ? ?

总体:具体对象的全体。 样本:从总体中随机抽取出来的一部分个体。 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”。 样本大小(样本容量):样本中所含的样品数目。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。

?

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。

样本代表性的保证措施 数量 方法(随机性)

人 (操作技能)
方案(取样点的分布和数量)

制备平均试样(严格按照制样程序)

?

一、在生产过程中取样

(一)生产原料、燃料的取样
(二)出磨生料、出磨水泥样品的采取

(三)水泥成品样品的采取
?

二、平均试样的制备与保管

(一)平均试样的制备
(二)、试样的保管

§7-2 原燃材料的质量控制与管理
? ? ? ? ?

一、原料的质量控制 二、燃料的质量控制 三、矿化剂、晶种的质量控制 四、混合材料的质量控制 五、石膏的质量控制

?

一、原料的质量控制:
(一)、质量要求:

原料 名称 石灰石

CaO MgO (%) (%) ≥48 ≤3.0

燧石 或石英 (%) ≤4.0

碱 (%) ≤0.6~1.0

SO3 (%) ≤1

原料名称

n

p

MgO (%)

碱 (%)

SO3 (%)
≤2

入磨 水分

塑性 Cl指数 (%)

粘 土 二级品 2.0~2.7 3.5~4.0

一级品 2.7~3.5 1.5~3.5

不限

≤4. ≤3.0 0

<2

﹥12

< 0.015

原料名称

Fe2O3

入磨水分

铁质校正原料

≥40%

<5%

指标 硅质 校正 原料 铁质 校正 原料 铝质 校正 原料

SM >4.0

SiO2

MgO (

R2 O < 4.0% < 2.0% < 2.0%

SO3 < 1.0% < 2.0% < 1.0%

ClFe2O3 Al2O3 (%) < 0.015 % < > 0.015 40% % < 0.015 % > 30%

70%~ < 90% 3.0% < 3.0% < 3.0%

?

(二)、质量管理
进厂原料要分批分堆存放,每批都要 取样化验,先化验后使用,尽可能均化
?

(三)、储存期
原料 名称 石灰石 粘土 铁质校正 原料

储存期

有矿山≥5d 无矿山≥10d

≥10d

≥20d

进厂石灰石质量控制原始记录
进厂 班次 时间 进厂 车数 取样 地点 CaCO3 ≤25 mm 检验人

二、燃料的质量控制
回转窑(烟煤),立窑(无烟煤)。 煤中挥发分>10%的为烟煤,<10%的为无烟煤。
?

质量要求:
灰分(%) 挥发分(%) 硫(%) 低位发热量 (kJ/kg)

窑型

湿法窑
立波尔窑 机立窑

≤28
≤25 ≤35

18~30
18~30 ≤15

≥21740
≥23000 ≥18800

预分解窑

≤28

22~32

≤3

≥21740

窑型 回转窑

煤种 烟煤

Ad (%) <28

Vd (%) 18~30

Qnet,d (KJ/Kg) >20934

回转窑入窑煤粉质量波动范围:

A:±2.0%
V:±2.0% 水分:≤1.0%

合格率>70%

细度:0.08mm方孔筛筛余 8%~15%

?

?

(二)、质量管理: 1、定点供应 2、分批分堆存放 3、按批做煤的工业分析;煤灰化学全分析。 4、搭配使用,注意均化 5、合理存放,防止自燃。 (三)、储存期: >10d

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

进厂煤质量日台帐
进厂日期 水分

灰分 (Aad)

挥发分 挥发分 灰分(Ad) (Vad) (Vd)

车数

三、矿化剂、晶种的质量控制
? ?

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。

?

晶种:要用优质熟料,C3S≥50%。

四、混合材料的质量控制
?

掺加品种和掺加量

?

矿渣的质量控制:
质量 系数 MnO TiO2 ≤10% 氟化物 (以F计) ≤2% 容积密度 越小越好 ≥1.2 ≤4%

矿渣烘干时:气体温度:≤800~850℃ 矿渣温度:600~650℃(防温度过高而结晶)

管理:
按品种分批、分堆存放 每批取样做品质试验

储存期:
粒化高炉矿渣: 自水淬成粒算起≯3个月

五、石膏的质量控制:
〈一〉、质量控制要求: 1.附着水分: ≤4% 2.块度尺寸:≤400mm或由供需双方商定 3.分级:p172表7.1 〈二〉、质量管理: 按批取样化验(附着水、结晶水、三氧化硫含量) 〈三〉、储存期:

>20d

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,调凝,强度影响,对水泥 性能无害,并报请行业主管部门批准后方可使用

原燃材料的储存期
物料名 称 储存期 石灰石 有矿山 ≥5d 无矿山 ≥10d 粘土 铁质校 正原料 煤 矿化剂 石膏 混合材 料

≥10d

≥20d

≥10d

≥20d

≥20d

≥10d

§7-3 生料的质量控制
? ?

?

一、生料制备过程中的质量要求 二、出磨生料的质量控制 三、入窑生料的质量控制

区别

? ? ?

物理指标:细度,形态,水分 化学指标:化学成分,三率值合格,均匀程度 (钙铁分析仪)(多元素分析仪)

生料的配煤与成球
配煤 配 配 热 料 煤的质量 煤的数量 影响煅烧和熟料的质量 磨头配煤 波动原因:入窑前配煤 均化 成球

粒径
强度 水分 热稳定性

内部孔隙

§7-4 熟料的质量控制
熟料化学成分(包括KH、IM、SM)

熟 料 质 量 控 制 项 目 有

烧失量 游离氧化钙 氧化镁 安定性
强度 体积密度 外观形态

物理性能

连续取样,且取样有代表性,每天测定一次

一、熟料的化学成分

熟料的 化学成分

率值 控制范围

合格率

标准偏差

S A

F

C

≥70% ±0.02 (PC) KH ≥80%(PC) ±0.03 SM ≥85% ±0.1 IM ≥85% ±0.1

≤0.030

影响熟料煅烧的难易程度及质量

二、游离氧化钙(f-CaO)
?

造成水泥安定性不良
L (%) <1.0 f-CaO 指标(%) 合格率 <1.5(pc) ≥85% <3 M 指标(%) <5.0

原 因
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fCaO。

解决 措施
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。

三、熟料的烧失量
?

?

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。 ≤1.5%

四、熟料中氧化镁
? ?

高会影响水泥安定性 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%。

?

五 、 熟 料 的 物 理 性 能

体积密度(立升重、堆积密度): (g/L)
旋窑优质熟料:1300~1550 波动范围:±75 g/L , 最好±50 g/L

? 外观形态:

旋窑优质熟料:绿黑色结粒均齐的圆
球状物料。0.5~5mm 立窑优质熟料:黑色致密块状 黑灰色葡萄串状

? 强度:小磨磨至300±10m2/kg或 0.08mm筛筛余不小于3%后再测定

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。

二、熟料的管理
?

(一)储存

方式: 圆库或堆棚 储存期:不少于5d,测出3d强度后方可使用
?

(二)均化

方式:搭配入磨 分层堆放,竖直切取熟料

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。

熟料岗位原始记录
时间
立升重 (g/L) f-CaO (%) 原煤水分 (%) 煤粉 水分 (%) 细度 (%) 检验人

备注

一、控制项目与指标
1.入磨物料配合比 2.出磨水泥细度
控制指标:<10% 波动范围:目标值±1%,合格率:≥85%

水 泥 制 成 质 量 控 制

§ 7 5

或目标值±15㎡/㎏,合格率≥85%

3.出磨水泥中SO3含量
石膏的最佳掺量:试验确定
石膏的最大掺量:以水泥中SO3含量不超过GB为限 SO3波动范围:目标值±0.3%;合格率:≥70%

?

4.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。
5.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。

?

6.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。 7.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
? ?

?
?

严格控制出磨水泥的各项质量指标 严格出磨水泥入库制度 出磨水泥要有一定的库存量 出磨水泥不得在磨尾直接包装、散 装或水泥出磨后上入下出的库底直 接包装

一、出厂水泥质量控制要求
出厂水泥合格率100% ? 富余强度合格率100% ? 28d抗压强度目标值≥(GB规定值 +富余强度+3S) ? 袋装水泥20包总重不少于1000kg, 单包净质量不小于49kg,合格率 100% ? 均匀性试验的28d抗压强度变异系 数目标值不大于3.0%
?

§ -

7 6 出 厂 水 泥 质 量 管 理

28d



?

二、水泥出厂的依据
强度增长率,成分,率值变化 对强度的影响,小磨和大磨 班次和库号/质量不同 强度增长率

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、出厂水泥的检验结果

检验按编号和吨位取样 (表7.2)

三、出厂水泥的均化
?

质量波动大

均化

多库搭配

机械倒库

空气搅拌

?

四、袋装水泥的质量控制

1、包装质量:

袋装水泥20包总重不少于1000kg,单包净质 量不小于49kg 2、袋装质量合格率(如何计算合格率)
以20袋为一抽检单位,每班每台包装机至少 抽查20袋。(单袋小于49kg不合格,若20袋小于1000 kg,合格率0) 3、包装袋的标志:

水泥袋上应清楚标明:
工厂名称、注册商标、水泥品种 的名称、代号、强度等级、包 装日期、试验编号、生产许可 证号和“立窑”或“旋窑”两 字。

包装袋辆两侧
应印有水泥名称和强度等级;

字体颜色:
硅酸盐水泥、普通水泥:红色
矿渣水泥: 绿色 火山灰水泥、粉煤灰水泥:黑色

作用:便于存放,使用, 便于查对,复检

五、散装水泥的质量控制 ? 散装库:
?

个数: 视生产规模而定;

每个储库的容量:以本厂每个编号的吨位数为宜。
?

质量控制:
对出磨水泥必须按本厂每个编号的吨位数进行全套化学、 物理性能检验。各项指标合格的水泥方可打入散装库出厂。 当出磨水泥有一项质量不合格时,应根据质量情况进行多 库搭配或机械倒库调配,确认质量合格后,再打入散装库。 散装水泥出厂时,必须在装车的同时按编号吨位取样进行 全套化学、物理性能检验。 散装水泥出厂时,必须提交用户与袋装相同内容的卡片。 不准用出磨水泥的检验数据代替散装出厂水泥的数据。

?
?

六、水泥出厂手续
检验合格 化验室主任或出厂水泥专管人员签发“水泥出厂通过 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。 销售部门必须严格按化验室“水泥出厂通知单”通过的编号、强 度等级、货位及数量验证无误后发货。 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。 化验室按销售部门提供的发货单位,在水泥发出日期7d内寄发除 28d强度以外的各项试验结果。28d强度数值,应在水泥发出日 起32d内补报。 在成品库或栈台上存放一个月(从成型日期算起)以上的袋装水 泥,出厂前必须重新取样检验,确认合格后才能出厂。 水泥安定性不合格或某项品质指标达不到GB的袋装或散装水泥, 一律不准借库存放。

?
?

?

? ?

水泥出厂后发现质量问题的处理措施 当用户对水泥质量提出异议时,可进行仲裁检验

§7-7 水泥生产过程质量控制图表
?

表7.3,表7.4,表7.5
一、质量控制点的确定与控制项目 二、取样方法的选择

影响质量的主要环节 出,结果。进,操作 连续取样? 瞬时取样? 质量波动 简单、迅速、准确 国标、企标

三、取样次数和检验次数的确定
四、检验方法的选择 五、质量控制指标的确定

§7-8 质量统计与质量事故分析
?

质量控制和分析
? ? ? ?

大量数据整理分析

?
?

算术平均值 中位数 加权平均值m 几何平均值a 标准差S 变异系数CV

质量事故:?
? ? ? ? ? ?

?

出厂水泥不合格 富余强度不足2.5MPa 半成品质量连续3次或3h达不到要求 进厂原料不符合要求并严重影响生产 生产工艺不执行化验室通知造成不良后果 检验用药品、试剂、仪器或操作不符合要求,以错误的检 验结果指导生产 违反质量管理制度,工作不负责或弄虚作假造成大量废品 或不合格品?

§7-9 生产控制自动化
自动计量与控制技术 磨机负荷自动控制系统 立窑偏火自动监测与控制系统 预分解窑系统自动控制系统

? ?

1、出磨生料和入窑生料 2、出磨水泥和出厂水泥


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