利用线性回归分析优化熟料质量

3.3.2
Al2O3和Fe2O3
（3.3.2.1）统计范围中，Al2O3的波动范围为4.0—6.0 （%）、平均值4.75（%）；Fe2O3的波动范围为2.5—4.0 （%）、平均值3.15（%）。 （3.3.2.2）Al2O3对强度的影响与SiO2比较类似，早期强 度随Al2O3含量增加而降低，3d强度降幅为3.1（MPa）, 影 响率-10（%）。熟料28d强度在含量等于4.85（%）左右最 高，超过这一数值时，降幅较为明显，极差4.4（MPa）， 影响率-8.6（%）。 （3.3.2.3）Fe2O3对强度影响的曲线情况比较特殊，它对 熟料28d强度几乎不产生影响，但对3d强度的影响在约3.05 （%）时出现极值，高于或低于此数值时，熟料3d强度的降 幅均为1.7（MPa）, 影响率-5.5（%）。 （3.3.2.4）综和以上分析：熟料中SiO2含量不宜超过22 （%），否则影响3d强度；Al2O3含量不宜超过4.85（%）， 否则影响28d强度；Fe2O3含量最佳值3.05（%）；CaO含量 则应依据三率值最终确定。
3.2
熟料中的有害物质
熟料中的有害物质可归结为三类：一是硫碱类物 质，二是镁（MgO），三是钛、磷、氯等生产过 程不经常测定的杂质。它们共同的特点是降低熟 料的28d强度，并对水泥和混凝土的某些性能造 成损害。 以下分三个部分分别探讨它们对熟料各龄期强度 的影响。
3.2.1 碱（R2O）


2.物理试验试样制备过程的影响
物理试验试样制备及全部物理试验过程影响到强度的最终 试验结果。
其中试样制备过程中的石膏掺加量、粉磨细度及比表面积 对强度的影响可以通过线性回归方程予以量化。
2.1 粉磨细度及比表面积
2.1.1统计范围中，粉磨细度的波动范围为1.0—5.0（%）、平均值 2.77（%）；比表面积的波动范围330—380（m2/kg）、平均值 357.7（m2/kg）。 2.1.2熟料各龄期强度随比表面积的增大而增大，对28d强度的影响最 为显著。熟料早期强度随粉磨细度增大而减小，28d强度随粉磨细度 增大而增大。符合公认的“过粉磨”理论，即比表面积一定的情况下， 细度大时粉体颗粒级配更加合理，更有利于熟料28d强度的发挥。 2.1.3在规定的比表面积350±10（m2/kg）范围内，比表面积对熟料 28d强度的影响幅度为1.3（MPa）；在规定的细度 ≤4（%）范围 内，细度对熟料28d强度的影响幅度为2.8（MPa），对熟料3d强度 的影响方向相反，幅度为1.3（MPa）。按熟料平均28d强度55 （MPa）、3d强度31（MPa），细度对熟料28d及3d强度影响的最 大幅度分别为2.8（MPa）和1.3（MPa）计算，粉磨细度及比表面积 对熟料28d强度的最大影响率为5.1（%），对熟料3d强度的最大影 响率为-4.2（%）。
2.2.2熟料各龄期强度随石膏掺加量的增大而增大，对1d 强度的影响较小，对3d及28d强度的影响相当，最大幅度 为1.75（MPa），影响率28d为3.2%（%），3d达5.6 （%）。因此试验中应严格控制水泥SO3在2.3—2.4（%） 的范围内为宜。
3.熟料化学分析结果与熟料各龄期强度的关系
线性回归分析在熟料生产中的应用
亚泰集团铁岭水泥有限公司
1.引言
熟料生产中，我们往往希望通过优化配料、强化煅烧、加强冷却等措施来提 升熟料质量。但在实践中，尤其是原材料成分波动比较大的工厂，熟料各龄 期强度有时出现不可预期的变化，熟料3d强度的控制与28d强度的增长常常 顾此失彼。通过数据分析，明确各理化性能测试结果与熟料各龄期强度的关 系，对于稳定和提高熟料质量是十分必要的。 亚泰铁岭水泥公司于2005年建成投产，迄今达到10000t/d熟料的生产规模 （两条2500t/d、一条5000t/d）。该厂石灰石矿山品位较差，CaO含量平均 46.5%；碱含量较高。尤其是生产初期，熟料平均碱含量达到0.96%，导致 标准稠度用水量过大，影响到物理试验的正常成型。为平衡硫碱比，该厂在 生料配料中引入了磷石膏配料。虽然从2011年起，通过石灰石矿山的优化开 采、辅助原料的合理选用等措施，熟料平均碱含量已经控制到小于0.70%， 但磷石膏配料的方法一直沿用至今，其中一个重要原因就是高硫碱熟料的3d 强度较高，熟料早期强度一旦降低，就会影响到老用户的使用和销售。 本文通过对2006年以来，该厂3条熟料生产线4000余组熟料物理、化学试验 结果的统计分析，建立熟料各龄期抗压强度（以下均简称强度）与其它测试 项目的线性回归关系，力图定量地说明诸相关因素对熟料强度的影响，用此 指导配料方案的优化。该分析结果对于采用新型干法工艺生产普通硅酸盐水 泥熟料的工厂具有普遍的参考意义。
钛、磷、氯等有害杂质对熟料强度的影响
3.3 硅酸盐化学成分
硅酸盐化学成分
硅酸盐化学成分即SiO2、Al2O3、Fe2O3及CaO，探 讨熟料化学组成中它们对强度的影响，对于配料设 计具有重要意义。
在对前述诸影响因素进行强度校正后，分别对 SiO2、Al2O3、Fe2O3、 CaO进行线性回归分析，结果 更加准确。
3.1
烧失量（Loss）与游离钙（f-CaO）
熟料烧失量与游离钙在一定程度上可以用来表征 熟料的煅烧程度，在进行下一步分析前，我们首 先要消除前述物理试验试样制备过程引起的强度 试验误差，然后校正烧失量及游离钙的影响。
3.1.1统计范围中，烧失量的波动范围为0—1.5 （%）、平均值0.46（%）；游离钙的波动范围 0.25—3.0（%）、平均值1.29（%）。 3.1.2烧失量对熟料的早期强度影响很小，但明显 降低28d强度，影响幅度为1.9（MPa），影响率 达-3.5（%）。随着游离钙的增大，熟料1d强度 下降、3d及28d强度呈同幅度增加，但其绝对值 均不超过0.8（MPa），影响率28d为1.3%（%）， 3d达2.3（%）。不同龄期强度的增减原因可归结 为游离钙的消解与吸收。
3.3.1
SiO2和CaO
一般来说，熟料煅烧必须保障一定的液相量，要求Al2O3和Fe2O3之和 基本为一常量，相对SiO2与CaO之和也为一常量。因此，在此首先分 SiO2和CaO的影响。 （3.3.1.1）统计范围中，SiO2的波动范围为20—24（%）、平均值24 （%）；CaO的波动范围为62—66（%）、平均值64.5（%） （3.3.1.2）熟料早期强度随SiO2含量增加而降低，3d强度降幅达到9. （MPa）, 影响率-30（%）。熟料28d强度在含量等于22（%）左右最 高，降幅极差1.6（MPa），影响率-3.1（%）。 （3.3.1.3）熟料各龄期强度随CaO含量的增大而增大，3d强度增幅达到 8.9（MPa）, 影响率28.7（%）。28d强度增幅为2.5（MPa）, 影响率 4.54（%）。 （3.3.1.3）单纯从此消彼长的关系看，熟料各龄期强度应当随SiO2含 量的增大而减小，SiO2含量对熟料28d强度的影响在22（%）左右时出现极值， 恰好是因为此时SiO2含量满足了熟料中形成C3S或C2S的数量。
3.2.3
氧化镁（MgO）
（3.2.3.1）统计范围中，MgO的波动范围为1.5—4.5 （%）、平均值2.77（%）。 （3.2.3.2）熟料28d强度随MgO含量增加几乎呈线性降低， 降幅为1.9（MPa）, 影响率-3.5（%）。熟料早期强度在 含量等于2.85（%）左右最高，超过2.85（%）时，1d强度 降幅极差1.4（MPa）, 3d强度降幅极差2.4（MPa），影响 率-7.7（%）。 （3.2.3.3）由于MgO含量在2.85%左右时早期强度最高， 生产中如果需要石灰石搭配，MgO含量应尽量控制接近这 一数值，而不会明显降低熟料3d强度。
碱对熟料强度的影响，在不至于影响到物理试验的正常成型的情况下， 对熟料各龄期强度的影响并没有我们想象的那样大。并且在统计范围 内，对28d强度的影响并不呈唯一的线性关系，也就是说在碱含量等 于0.8（%）左右时出现了极值和拐点，小于0.8时28d强度呈上升趋 势，超过0.8时呈下降趋势。为分析方便我们用两条线性回归方程来 表示。但严格说来，综合表示为曲线更加确切。 （3.2.1.1）统计范围中，碱的波动范围为0.45—1.15（%）、平均值 0.75（%）。 （3.2.1.2）熟料早期强度随碱含量的增加而增加，3d强度增幅为1.7 （MPa），影响率5.5（%）； 28d强度降幅极差0.9（MPa）, 影响 率-1.6（%）。 （3.2.1.3）熟料28d强度在碱含量等于0.8（%）左右最高，生产中应 尽量控制不要超过这一数值。 将碱中的Na2O和K2O分别单独进行线性回归分析，有几乎类似的结 论。下面关系图中Na2O和K2O的极值点分别为0.20（%）和0.95 （%）。
2.2
的石膏，由于其碱性激 发剂作用，在一定程度上会提高熟料强度。因此，在熟料 强度试验标准中，规定制备试样中的SO3含量为2.0—2.5 （%）。统计分析中，我们用水泥中的SO3减去熟料化学 分析中的SO3，来表征石膏掺加量。 2.2.1统计范围中，石膏带人的SO3含量波动范围为1.5— 2.0（%）、平均值1.87（%）；
3.4 三率值
通过对熟料三率值的线性回归分析，可以从另一角度了解 SiO2、Al2O3、Fe2O3、 CaO在硅酸盐矿物组成中的不同 作用和对熟料强度的贡献，以便于优化生料配比。 （3.4.1）统计范围中，硅酸率（SM）的波动范围为 2.2—3.2、平均值2.80；铝氧率（IM）的波动范围为 1.1—2.0、平均值1.51。饱和比（KH）的波动范围为 0.80—0.97、平均值0.89。 （3.4.2）硅酸率在小于2.78时，随着数值增大，早期强 度略有降低，28d强度则显著升高，增幅3.2（MPa）， 影响率5.8（%）。超过2.78时28d强度反而降低，一是硅 酸率过高，液相量减小，不利于煅烧，二是饱和比降低， 直接引起强度下降。
碱对熟料强度的影响