水泥生产的质量控制与管理

　　生产中的质量管理，包括从原料进厂，一直到成品出厂以前整个生产过程中的质量把关和质量控制工作。生产质量控制是生产质量管理不可缺少的一个重要环节。它的作用是根据设计和工艺技术文件的规定，控制生产过程各工序可能出现的异常和波动，使生产处于可控状态。生产过程的质量控制目的是产品性能质量控制，使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，如水泥的凝结时间、强度和强度等级等。   

　　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。在生产过程中原燃材料的成分及生产情况经常变动。因此必须经常地、系统地、科学地对各生产工序按照工艺要求一环扣一环地进行严格的质量控制，合理地选择质量控制点，采用正确的质量控制方法，把质量控制工作贯穿于生产的全过程。  

一、原燃材料的质量控制与管理   

　　原料的质量是制备成分合适而稳定的生料的基础条件  

（一）石灰石的质量控制   

　　石灰石是使用最广泛的石灰质原料。其主要成分为CaCO3，品位主要由CaO含量确定。用于水泥生产的石灰石CaO含量并非越高越好，还要看其酸性氧化物的含量，如SiO2、Al2O3、Fe2O3等是否满足配料要求。有害成分如MgO、R2O、游离SiO2等也要控制。如果有自己的矿山，石灰石在矿山破碎后进厂直接进破碎机破碎并储入碎石库或进预均化堆场。石灰石一批进行一次CaO测定或做全分析  

（二）粘土质原料的质量控制   

　　熟料的质量控制与管理   

　　黄土和粘土使用最广泛。其主要成分是SiO2、Al2O3和Fe2O3。衡量粘土的质量主要看粘土的化学成分（硅酸率、铝氧率）、含砂量、含碱量、可塑性、需水性等工艺性质，生产方法不同，对粘土质量要求也不尽相同   

　　进厂后的料应分堆存放，先化验后使用。存放时平铺直取，尽量均化。   

　　进厂粘土质原料应按时取样，每批进行一次全分析。  

（三）校正原料的质量控制  

　　石膏的质量控制  

　　用作水泥缓凝剂的石膏主要是石膏（CaSO4·2H2O）和硬石膏（CaSO4）。按矿物组成有可分为三类产品：  

G类石膏：以CaSO4·2H2O的质量百分含量表示其品位  

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

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

石膏进厂一批取样化验一次，基本分析检验项目有：附着水、结晶水、三氧化硫含量  

三、生料的质量控制与管理  

（一）、生料制备过程中的质量要求  

　　生料制备过程是将原料按比例混合，经过一系列加工之后，制成具有一定细度，适当化学成分，均匀的生料，以满足煅烧的要求。  

　　生料制备过程的质量控制项目有：  

1、入磨物料的配比：  

2、入磨物料的粒度：与磨机类型、规格有关，一般25~30mm左右  

3、入磨物料的水分：与磨机类型有关  

一般：干法球磨机≤1.0%~2.0%  

烘干兼粉磨系统≤6.0%  

（二）、出磨生料控制项目  

1、  化学成分：   

　　生料的化学成分是通过化学分析来测量的。但由于人工做全分析所需时间较长，分析结果反馈较慢，不便于及时指导生产。生产中往往采用一些简单、快速的检验方法控制生料的质量。   

　　一般：若采用人工分析，控制项目有：碳酸钙滴定值（或氧化钙）、氧化铁   

　　若采用仪器分析，则要看仪器性能。如采用的是钙铁分析仪，控制项目同上；如采用多元素分析仪，可快速做全分析，则可以率值作控制项目。  

一般控制指标：  

TCaCO3:：目标值±0.5%，合格率≥60%  

CaO：  目标值±0.5%，合格率≥60%   每1h测定一次  

Fe2O3： 目标值±0.2%，合格率≥80%   每2h测定一次  

KH：目标值±0.01~0.02  

SM：目标值±0.1  

IM：目标值±0.1  

2、  生料的细度：   

　　细度影响窑内物料反应速度，进而影响熟料的产、质量及消耗。越细越好。但过细会影响磨机产量和电耗。因此要确定合理的细度。   

　　合理的生料细度要考虑：  

（1）一定范围的平均细度。以0.08mm方孔筛筛余表示  

（2）细度的均齐性。应尽量避免粗颗粒。以0.2mm方孔筛筛余表示  

一般控制指标：0.2mm方孔筛筛余＜1.5%；0.08mm方孔筛筛余≤目标值，合格率≥87.5%，分磨1h测定一次。  

（三）、入窑生料的质量控制   

　　生料出磨后进入生料均化库，对生料进行储存和均化，经过调配均化后入窑。   

　　对入窑生料的质量控制项目主要是化学成分，如配有多元素分析仪，可作入窑生料的全分析，以率值作控制指标，控制其合格率，以检验均化效果。一般控制指标及检验频次同出磨生料，只是合格率控制指标提高  

四、熟料的质量控制与管理   

　　熟料质量是影响水泥质量最重要的因素。熟料的质量控制是水泥企业最重要的工作之一。熟料质量控制，不同的生产工艺略有不同。   

　　回转窑生产：除常规化学全分析、物理检验和控制游离氧化钙外，还要控制烧成带温度、窑尾温度及各处负压，控制熟料的容积密度，有的厂还做岩相结构分析和检验；   

　　一般熟料质量控制项目有：熟料化学分析（包括KH、SM、IM）烧失量、游离氧化钙、氧化镁、安定性、强度等。  

（一）、控制项目  

1、熟料的化学成分   

　　控制目的：检验其化学成分和矿物组成是否符合配料设计的要求，从而判断前面工艺的状况和熟料质量，并作为调整前一工艺的依据。   

　　控制目标：熟料中各氧化物之间的不同比例即率值，决定着熟料中各氧化物的含量，并直接影响熟料煅烧的难易程度及质量。一般通过三个率值来表示熟料中各氧化物含量之间的关系。控制范围如下：  

KH：目标值±0.01~0.02   

合格率：湿法及日产2000t/d以上的预分解窑≥80%；   

　　　　其他窑型＞70%  

标准偏差：旋窑≤0.020；  

立窑≤0.030   

SM、IM：目标值±0.1    合格率≥85%  

检验频次：化学成分的测定应进行连续取样，使试样具有代表性，每天测定至少一次。以上控制指标一个月统计一次。  

2、游离氧化钙（f-CaO）：  

　　控制目的：   

　　游离氧化钙是熟料中没有参加化学反应而以游离状态存在的氧化钙。因其水化很慢易造成水泥安定性不良。控制熟料中游离氧化钙的含量十分必要。可以对煅烧情况和熟料质量进行判断。   

　　理论上讲，熟料中f-CaO越低越好，因其含量增加，熟料强度下降，安定性合格率下降。确定其控制指标时应综合考虑生产工艺、原燃材料、设备、操作水平等因素，确定一个既经济又合理的指标。   

　　在生产中造成f-CaO含量高的原因有：  

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f-CaO。  

如熟料出窑时f-CaO含量过高，安定性不合格，可采取以下措施减少f-CaO对强度和安定性的影响：  

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。  

控制指标：  

旋窑f-CaO≤1.5%，合格率≥85%，检验次数自定；  

3、熟料中氧化镁   

　　控制目的：熟料中氧化镁为有害成分，含量过高会影响水泥安定性。   

　　控制指标：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%。  

　　测定频次：每天至少测定一次，若MgO含量较高，应增加测定次数。  

4、熟料的立升重（容积密度）   

　　控制目的：熟料的立升重即一立升熟料的质量，其高低是判断熟料质量和窑内温度（主要是烧成带温度）的参数之一，通过物料结粒大小及均匀程度，可以推测烧成温度是否正常。当窑温正常时，产量高，熟料颗粒大小均齐，外观紧密结实，表面较光滑而近似小圆球状，立升重较高；物料在烧成带温度过高或在烧成带停留时间太长，过烧料多，熟料立升重过高，熟料质量反而不好。如窑内物料化学反应不完全，熟料颗粒小的多，而且其中还带有细粉，立升重就低，说明窑内温度低。因此立升重应控制在一定范围之内。一般回转窑1300~1500g/L，立窑850~1000g/L   

控制指标：目标值±75 g/L，最好±50g/L以内。  

测定频次：分窑1h测定一次  

测定方法：  

工具和仪器：孔径5mm和7mm筛子各两个；  

容量为半立升的铁制圆筒两个；  

磅秤一台；  

留样筒两个（容量约为10kg）   

　　操作步骤：将7mm筛放在5mm筛之上，打开取样器闸板，放取熟料。然后将闸板关闭，筛动7mm筛中的熟料，使小于7mm的熟料通过筛孔漏入5mm筛内。将大于7mm的熟料倒掉，在筛动5mm的筛子，直至每分钟通过5mm筛子的熟料不超过50g为止。将留于5mm筛子之上的熟料倒入升重筒内，用铁尺将多出筒口的熟料刮掉，使其与升重筒面水平，然后称量。  

熟料立升重按下式计算：  

立升重=（总重-皮重）X 2   g/L  

5 、熟料的烧失量   

　　控制目的：烧失量是衡量熟料质量好坏的重要指标之一。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。   

　　控制目标：≤1.5%   　

　　测定频次：每窑每班测一次。  

6、熟料的物理性能   

　　控制目的：熟料的物理性能主要指凝结时间、安定性、强度、外观特征等。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。   

　　检验频次：分窑每天检验一次，取平均样。   

　　注意：强度检验，须使用平均样，从取样到成型不得超过2d。通过将水泥熟料在φ500mm×500mm标准小磨中与二水石膏一起磨细至比表面积为350±10m2/kg，0.080mm方孔筛筛余不大于4%，制成P·Ⅰ型硅酸盐水泥后来进行的。制成的水泥中SO3应在2.0%~2.5%范围内。所有试样的物理检验（除28d 强度外）应在制成水泥10d内进行。  
出窑熟料28d抗压强度≥48Mpa，每月统计一次。  

（二）、 熟料的管理  

1、熟料的储存  

　　出窑熟料不允许直接入磨，应进行储存。  

　　储存的目的：降低熟料温度，防止石膏脱水和保证粉磨效率；提高熟料易磨性。  

　　储存方式：圆库或堆棚。质量波动不大时，可混合入库。质量差的要分别堆放，搭配使用。  

　　入磨熟料温度最好小于100℃，熟料的储存期应在5d以上。  

2、熟料的均化  

　　均化目的：减少质量波动，保证出厂水泥的质量。  

　　均化方式：搭配人磨；分层堆放，竖直切取。  

3、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。  

（五）水泥制成的质量控制与管理  

（一）  入磨物料的配比   

　　根据水泥品种、强度等级、入磨物料性能等确定。可试验确定。尽量做到经济合理。   

　　入磨物料配比通过喂料设备实现，配比不恰当或喂料过程中物料流量不稳定，都会影响水泥质量。  

（二）出磨水泥细度   

　　水泥细度影响水泥性能和磨机产量与电耗。在一定程度上，水泥越细，水泥强度尤其是早强越高；利于f-CaO消解，改善安定性。但增加细度，会降低磨机产量，增加电耗。另外，水泥过细，需水量增加，水泥石结构的致密程度降低，反而会影响水泥强度，所以细度指标要合理，应综合考虑本厂实际。生产中还应尽量减小细度的波动，达到稳定磨机产量及水泥质量的目的。   

　　控制指标：0.080mm方孔筛筛余：≤目标值，合格率≥85%；   或比表面积：≥目标值，合格率≥85%。检验频次：分磨1h检验一次。  

（三）出磨水泥中SO3含量   

　　水泥中SO3来源：主要来自石膏，其次来自熟料。   

　　石膏作用：主要是调节凝结时间；同时石膏是矿渣的活性激发剂，可提高水泥强度尤其是早强。石膏掺入过少，无法抑制水泥快凝，过多石膏会使水泥安定性不良。   

　　控制指标：国标规定矿渣硅酸盐水泥≤4.0%，其他水泥≤3.5%，具体指标工厂可根据生产实际确定。控制目标：目标值±0.3%，合格率＞70%。检验次数：分磨2h检验一次。  

（四）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。  

（五）出磨水泥氧化镁   　

　　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。  

（六）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。  

(七)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。  

（八）、出磨水泥的管理  

1、严格控制出磨书你质量；  

2、严格出磨水泥的入库出库制度；  

3、出磨水泥要有一定储存期：不少于5d；  

4、出磨水泥不得在磨尾直接包装或水泥出磨后上入下出的库底包装，防止质量不合格的水泥出厂  

（六）出厂水泥的质量控制与管理   

　　水泥出厂   

　　（1）水泥按编号经检验合格后，由化验室主任或水泥出厂管理员签发“水泥出厂通知单”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。   

　　（2）销售部门必须严格按化验室“水泥出厂通知单”要求的编号、强度等级、数量发售水泥，并做好 发货明细记录，不允许超吨位发货。   

　　（3）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。   

　　（4）当用户需要时，化验室在水泥发出日起7d内寄发除28d 强度外的各项检验结果。28d强度数值，应在水泥发出日起32d内补报。   

　　（5）在成品库或站台上存放1个月以上的袋装水泥，出厂前必须重新取样检验，确定合格后才能出厂。   

　　（6）水泥安定性不合格或某项指标达不到国家标准要求的袋装或散装水泥，一律不准借库存放