土耳其Tracim水泥厂5000t/d生产线的配料

严济军

（哈尔滨工业大学，哈尔滨市150001）

土耳其Tracim水泥厂5000t/d生产线的配料

严济军

（哈尔滨工业大学，哈尔滨市150001）

本文围绕土耳其Tracim水泥厂5000t/d生产线的配料系统，分析了生料质量控制系统以及中子活化在线分析仪在生料调配和预配料环节的应用；并结合项目实例介绍了一种LSF配料计算方法。

1 生料质量控制系统

1.1 以x荧光分析仪为中心

现代化水泥工厂都设有一套生料质量控制系统，出预均化堆场的各种物料经自动连续取样，由X－荧光分析仪分析其化学成分。根据得到的X-荧光分析结果进行配料计算，将计算出生料中各种原料配合比，给定皮带计量秤喂料量，从而实现生料的配料，这样的控制过程实际上是一个开环控制系统（open-loop control system）。

更加常用的调整方法是，根据X荧光分析仪分析的出磨生料成分的结果，人工调整配比，或由安装有质量控制软件的计算机自动调整配比，实现闭环控制（closed-loop control system）。调整周期依取样分析的频次而定，通常每小时调整一次。由此形成的弊端是调整不及时，波动大。尤其是人工调整时，操作人员的经验会在很大程度上影响调整的效果，从而影响出磨生料的质量。即使是使用计算机控制软件自动调整，由于调整周期的原因同样不可避免产生较大波动。

1.2 以在线分析仪为中心的实时调节

在线分析仪按照设定的时间（可以低至1分钟），持续不断检测入磨原料的化学成分，现场分析数据用光纤传递到中心化验室的控制计算机上，控制软件将入磨混合料的LSF、SM、IM三个率值和设定的目标值比较，通过运算不断地调节各原料下料配比，使得出磨生料的三个率值不断地逼近设定值。这样一个闭环控制几乎是实时进行的，因而出磨生料的率值控制非常稳定。

土耳其Tracim水泥厂在生料调配系统的入磨胶带输送机上布置了一台中子活化在线分析仪，用于生料质量控制。除此以外，还在原料破碎系统配备了一台同样的在线分析仪，配合预均化堆场，实现预配料。该生料调配系统的主机配备情况见表1。

2 中子活化在线分析仪

2.1 在水泥厂的应用

中子活化在线分析仪用于水泥行业的块状物料的实时成分分析，可以对矿山原料成分、进预均化堆场前的原料成分、进生料磨前混合料的配料成分，煤以及出窑熟料的成分、水泥成品的成分进行检测和全过程控制。

在线中子活化分析仪能够检测水泥、半成品及原料的主要组成成分如Si、Al、Fe、Ca、Mg以及次要组成成分如K、Na、S、Cl等。并能通过计算得到水泥生产控制的率值以及矿物组成等参数，如LSF、KH、SM、IM、C3S、C2S、C3A、C4AF以及液相量等。

2.2 预配料

中子活化在线分析仪的广泛使用，使预配料技术应用于生产实际成为可能。新建的水泥生产线有意识地将配料的环节前移，实现2组分或3组分预配料，进入均化堆场的混合料成分已经受控，在调配站只需再加入1种或2种校正原料微调即可。

土耳其Tracim水泥厂使用泥灰岩为主要原料，当地的泥灰岩CaO含量偏低（见表2），作为水泥生料，需配入适量的钙质原料调整。这个现场采用的钙质原料是石灰石，石灰石与泥灰岩共用一台双转子锤式破碎机，由两台板式喂料机同时喂入双转子锤式破碎机。破碎后经胶带输送机、在线分析仪以及堆料机送入预均化堆场。经过在线分析仪之前，可再由铁粉喂料斗下的板式喂料机配入铁粉或其它铁质校正原料，实现2组分或3组分预配料。

在线分析仪对预混料进行检测，根据目标混合料的成分要求，通过板式喂料机的调速装置调整各种原料的配比，实现预混料的成分控制。有时预配料的成分甚至就能满足生料的要求，生料调配站只有1组分或2组分下料，生料调配站和生料均化库的功能被弱化。

土耳其Tracim水泥厂试生产过程中，未投入使用和投入使用的率值及标准偏差数据见表3和表5。投入使用时的标准偏差明显小于未投入使用时。表中数据是生料磨连续运转时采集的数据，由于均化堆场尚未完工，破碎后的预混料直接进入调配库内，缺少了均化环节，再加上物料水分大，给生料调配带来了一定困难。如果克服了上述困难，LSF标准偏差还将进一步缩小。

表1 主机设备表

表2 泥灰岩分区堆放%

表3 在线分析仪未投入使用时的数据

3 LSF配料计算方法实例介绍

3.1 原理

本项目的产品标准采用的是欧洲标准，配料计算使用石灰饱和系数LSF（又称李和派克系数），业主的工艺技术人员使用了一种配料计算的方法，简单实用而且很方便在Excel表格中实现。下面以3组分配料为例，简单介绍如下。

由于本项目在生料调配站采用三套定量喂料皮带秤，当生产工艺需要实现4组分甚至5组分配料时，可以在预配料阶段完成。事实上，本项目业主准备了至少5种原料（见表4），以便在满足煅烧和质量要求后，通过不同的原料组合尽可能降低生产成本。

表4 原料成分表%

已知各种原材料的化学成分（以氧化物的分子式带右上角标加以区分不同原料）和目标生料的率值LSF和SM，定义a1、b1为a原料和b原料饱和自身的酸性氧化物需要的碱性氧化物的量，c1为c原料在饱和了自身的酸性氧化物后所能够提供的碱性氧化物的余量。同理定义a2、b2为a原料和b原料形成硅酸盐矿物所需的SiO2的量，c2为c原料为形成硅酸盐矿物的SiO2贡献值。

3.2求解

假设x份a原料、y份b原料与1份c原料配合后满足生料的目标率值LSF和SM，依据率值定义，在酸性氧化物、碱性氧化物及硅酸盐矿物与溶剂矿物达到平衡的条件下，可以列出方程组并写出解的表达式。

将各种原材料的化学成分和目标生料的率值代入，容易计算上述各式的值和方程的解，再换算出三原料的配比，进而换算出应用基的配比。

表5 在线分析仪投入使用时的数据

3.3 实例

以表3中泥灰岩、石灰石和铁粉数据为例，生料控制目标率值LSF=100，SM=2.7，则有：

即19.22份泥灰岩与15.63份石灰石与1份铁粉配合可满足目标生料要求，换算成应用基配比为：泥灰岩56.8%，石灰石40.6%，铁粉2.6%。

4 总结

该生产线于2008年12月21日投料，试生产期间的熟料数据如表6。在克服了由于泥灰岩水分大造成的输送和储存过程中的粘滞和堵料以及设备频繁停启等不利条件的同时，正是得益于完备的质量控制系统和中子活化在线分析仪的充分利用，加上其它的保证质量和提高运转率的措施，窑系统实现并保持优质稳定安全运转。

表6 熟料数据CEN196:2005

（特邀编辑：谢克平）

TQ172.614 文献标识码：B 文章编号：1007-6344（2010）04-0015-05

2010-03-02】