水泥生料三种率值的误差理论分析

张伟+赵龙+许旭+尚庆敏

摘 要：水泥生料化学性质直接影响熟料质量，目前常用的反應CaO与酸性物质比例的质量参数有KH、HM、LSF三种表示方法，在国内最常用的是石灰饱和比系数KH。本文根据三种比例系数的计算公式以及现场物料变化，计算讨论三种不同计算方式的误差影响。

关键词：KH；HM；LSF；水泥生料；误差

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

水泥熟料是多种矿物的集合体，这些矿物都是由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物组成。在生料生产中不仅要控制单个氧化物的含量，还要控制其比例，因为该比例直接决定了熟料中各矿物含量。各矿物含量的比例即为率值。

1 三种率值简介

德国人米夏埃利斯提出了水硬率（Hydraulic Modulus）作为控制熟料中氧化钙与酸性氧化物的比值，即

李和派克提出不能直接按上述矿物成分确定它的石灰含量，因为熟料在实际冷却过程中不可能是平衡冷却，这可能析出游离氧化钙，因此要控制石灰含量于较低数值。据此，提出了石灰饱和系数（Lime Saturation Factor），即LSF。LSF的提出是基于对钙、硅、铝、铁四元相图的研究，确定石灰最大含量不超过某一平面所得到的。

而古特曼和杰耳则选择根据四种矿物中酸性氧化物与氧化钙的结合能力来确定石灰理论极限含量。苏联学者金德根据上述两者的理论极限含量提出了石灰饱和系数（KH），认为实际生产中氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，只有二氧化钙可能会不完全被氧化钙饱和生成C3S，而是C2S。因此，提出：

我国水泥企业大部分采用KH、SM、IM来表征各矿物含量及氧化物之间的关系。但也有用LSF、SM、IM和HM、SM、IM来表征的。本文将计算CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物的误差对KH、LSF、HM三种率值计算的影响。计算时采用的氧化物含量见表1，相关质量参数数据见表2。

2 水硬度HM分析

统计误差公式如下所示：

5 综合分析

设质量参数为A，分别用、分别表示CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四种氧化物检测精度变化对质量参数计算误差的贡献因子，则三种质量参数相关系数见表3。

根据公式（6）、公式（8）、公式（10），如CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3同时变化0.1，则HM、LSF、KH变化数据见表4，相对变化数据见表5。

6 结论

根据以上分析我们可以得到以下两点结论：

（1）从表3中可以看出，石灰饱和比系数KH和LSF氧化物误差因子的规律相同，对KH、LSF计算结果影响程度大小依次是SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3，这说明KH与LSF属于同种参数的不同表达式。

（2） KH更加强调SiO2对计算结果的影响，而LSF则相对较小。所以对KH来说，SiO2的化验精度对计算结果的影响非常大，是其它氧化物影响因子加和的2.7倍。

（3）国内大部分水泥企业采用饱和比系数KH做为质量控制参数，一般要求KH的质量控制范围为±0.02[2]，根据表5，则与KH值控制范围为±0.02对应的HM和LSF质量控制范围分别为±0.02和±0.7。

（4）目前国内采用水硬率HM做为控制参数的水泥企业一般将HM的偏差控制在±0.04左右，从理论上分析其质量控制标准要低于KH偏差控制在±0.02的标准。而国外采用饱和比系数LSF做为质量控制参数的水泥企业一般将LSF的偏差控制在1.5左右，从理论上分析其质量控制标准要低于国内的质量控制标准。

参考文献：

[1]吴治华，齐卉荃，沈能学等.原子核物理实验方法[M].北京：原子能出版社.

[2]汤六万.出磨生料KH值与主要氧化物的相关性分析[J].水泥CEMENT，2013，No.8.

作者简介：张伟（1980-），男，教授研究员级高级工程师，主要从事仪器仪表设计工作。