广西玉林市北流海螺水泥责任有限公司 池海林
摘要：水泥生料配料过程是水泥生产的重要环节，生产目的是将各种原料根据一定的比例配比成水泥生料成品，生料中的化学元素含量直接影响了水泥的整体质量。水泥生料配料过程存在着变量多、滞后性、非线性等特点，通过常规的配料方法导致生料成品质量不够稳定的问题，本文根据配料过程的特点，对水泥生产生料配料过程进行更加深入的了解，制定合理的控制方法。
关键词：水泥生产；生料配料过程；控制对策
现代绿色经济和城市化发展进程的进步，水泥生产效率低下需要进一步提高，我国水泥的用量非常大，不过我国水泥生产技术与发达国家还有一段差异，处于比较落后的状态需要持续改进。
一、水泥生料配料过程技术分析
（一）水泥生料配料的技术原理
水泥中成分主要包括碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等，根据相应的物理和化学标准制成为水泥。水泥生料配料过程用到的原料主要包括石灰石、黏土、铁矿粉、校正原料等。水泥生料配料优化控制系统包括优化控制系统、选粉机、电子皮带秤、PLC控制器、电子振动料斗等。水泥生料配料技术过程是将原材料通过电子振动料斗置入电子皮带秤中，电子皮带秤是通过调节电动机转速来控制其运行的速度，通过不同速度调节，电子皮带秤上的原料可根据设计好的流量值经过皮带秤，采用中子活化水泥元素分析仪检测皮带秤上原料的化学成分含量，经过皮带秤进入到立磨机中，磨碎成不同大小碎块的混合材料，由于水泥生产对生料的颗粒有极高的要求，立磨机磨碎的材料不可直接进入到生料库中，要用选粉机选择合适的颗粒大小，然后再进入到生料库，颗粒较大的原料则需要再次通过立磨机进行磨碎处理，技术人员要对生料成品的化学成分进行抽样检查[1]。
（二）水泥生料成品颗粒的粒度
第一，对水泥颗粒大小的要求。水泥生料配料过程不是简单将原材料根据比例混合而成，水泥生料的颗粒有非常严格的要求。如果颗粒多大则会印象水泥生料的燃烧质量及效率，从而无法保证水泥的性能。如果颗粒较小，那么则会对立磨机产量和燃料造成浪费。要提高生料化学反应，就要将生料磨碎成细料，一般水泥生料在立磨机研磨的颗粒度越小，化学活性就会越高则生料越容易燃烧。水泥生料研磨的过程，对施工技术又一定的要求，针对生料颗粒实施合理的控制是生料研磨的重点。第二，颗粒大小对水泥性能造成的影响。首先是对水泥强度的影响。在水泥应用中，水泥成品颗粒越小则水泥与外界物体接触面积越大，水泥的强度就会越高，水泥与其他物体发生水反应后，水泥在硬化后结构会越坚固，硬度就会更高，由此我们可知，要提高水泥的强度就要最大限度的提高水泥与其他物体的接触面积。其次，水泥颗粒大小对凝结速度造成的影响。水泥颗粒在水化反映下颗粒见的间隙会直接影响水泥的凝结速度，颗粒之间的孔隙越小，水化过程由于接触面积较大而反应速度更快，如果颗粒之间的空隙较大，接触面积越小则凝结速度越慢[2]。
（三）水泥生料质控指标
水泥生料配料过程是生产水泥的第一道工序，将石灰石、黏土、铁矿粉、校正原料根据一定比例在立磨机磨碎成颗粒大小合适的生料成品。水泥配料质量直接影响了水泥的煅烧质量，从而也对水泥的质量和性能造成影响。第一，氧化钙质控指标。氧化钙是生料成品的重要组成，要评估氧化钙在生料中的占比。氧化钙与其他氧化物制备程水泥成品煅烧的过程中，通过化学反应则生成矿物化学成本，在没有化学反应下的氧化钙是一种游离钙，游离下的钙元素无法在水中产生化合反应，只有在水泥硬化后才能与水发生化合反应，在这个化学反应中会释放大量的热量并且提高物体的体积[3]。第二，二氧化硅质量指标。二氧化硅在回转窑煅烧与氧化钙发生化学反应从而生成了碳硫化合物，生成的物品直接对水泥的强度造成严重影响。如果二氧化硅的化学成本较低，那么水泥成品的硬度就会下降，如果二氧化硅含量过高，那么水泥硬化时间短且抗腐蚀能力更强，但是硬化早期速度也会下降。二氧化硅的不仅能够决定水泥的性能，在煅烧的过程中也会直接对水泥性能造成影响[4]。第三，三氧化二铁质量指标。三氧化二铁在水泥凝固的过程总不会析出游离的氢氧化钙从而生成氢氧化铝凝胶，在生料颗粒表面形成保护膜，因此三氧化二铁的水泥耐热程度更高。不过在水泥成品前的煅烧工序中，三氧化二铁与氧化钙和氧化铁都发生化学反应从而生成化合物，化合物含量较高则会对水泥的硬度和凝结速度造成影响，提高水泥抗腐蚀能力，同时反应生成的化合物哈量较高则释放热量的速度越高，给水泥的凝结和硬化都造成影响。
二、水泥生料配料优化对策
（一）配料过程的优化控制结构
水泥生料配料优化控制结构包括系统优化设定层和底层原料流量回路控制层。优化设定层中包括生料优化模式和调整模式，根据生料配料过程的生产要求和以施工技术为基础构建的优化模式开展计算，从而可以得到最佳原料配比，如果喂养总量出现变化，就可以根据调整模式基于相应改善。生料配料过程要获得最佳的配比结果，就要从底层回路控制层来实施调节，底层原料流量回路控制层可采取PID控制手段实现对原材料流量的控制[5]。
（二）优化设定层
水泥中的各种原料的含量之间有一定的比例，水泥生料成品是否能够达到要求，与配比的合理性有直接联系。优化设定层在水泥配料中通过优化计算获得原料流量设定值的配比数值。水泥生料配料优化控制系统中的生料优化模式包括很多计算系统，计算目标包括原料成本、生料成品中的化学成本目标值、各原料化学成分含量值等。这一系统首先构建各种原料的数学模型，选择合适的配比优化对策。见表1。
.png)
三、小结
水泥生料配料是水泥生产的第一道工序，水泥生料配制成品指标直接影响了水泥的质量。随着现代化工程对水泥技术提出了更高的要求，对水泥质量的要求也更高，因此需要重视水泥技术、水泥选料、水泥配料的过程。传统的生产技术下的水泥质量无法满足当前城市化的发展，需要提高配料技术，加强对设备实施现代化改造。
参考文献：
[1]刘佰平. 水泥生料配料过程优化控制系统[J]. 建筑工程技术与设计,2018(13):4289.
[2]张浩,龙继承,皮光忠. Cramer法则在水泥生料配料调整计算中的应用[J]. 新世纪水泥导报,2020,26(6):6-9.
[3]徐海栋. 磷渣配料对水泥生产工艺和水泥性能的影响[J]. 建筑工程技术与设计,2018(13):4549.
[4]张伟,张海涛. 中子活化水泥元素分析仪在某水泥公司自动配料过程的应用[J]. 科技风,2019(3):152,167.
[5]袁富生,马雪飞,饶明,等. 浅谈在线元素分析仪在水泥生料双配料系统中的应用[J]. 建材发展导向（下）,2018,16(6):30-32.
[6]刘艾明,曾传骏,张琬君,等. 水泥生料配料过程优化控制系统的设计[J]. 河南建材,2017(3):202-203.