CN102072948A - 水泥生产过程中混合材掺量快速检测方法 - Google Patents

Abstract

一种水泥生产过程中混合材掺量快速检测方法，根据粉煤灰几乎不被酸溶解、石灰石烧失量高和石膏中三氧化硫含量高的特点，通过检测水泥及其各个组分的耗酸值、烧失量和三氧化硫联立成方程组，通过计算机excel矩阵函数求解出水泥中各个组分的含量；本发明通过大量实验和生产实践，最终开发出一套能够快速准确的检测水泥中混合材掺量的检测方法，采用此方法可在30分钟时间内检测出水泥混合材掺量，满足水泥生产质量控制要求。可实现水泥生产过程中混合材掺量的及时准确控制。提高水泥生产中混合材的使用水平。从而提高水泥质量，降低生产成本。

Description

水泥生产过程中混合材掺量快速检测方法 

技术领域

本发明涉及水泥检测方法领域，适用于水泥生产过程中混合材掺加量的快速测定。 

背景技术

水泥生产中掺入混合材不仅能够改善水泥性能，降低水泥生产成本，而且可以充分利用各种工业废渣，减少这些工业废渣产生的环境污染。适当的混合材掺入水泥中，可充分发挥其活性，有利于改善水泥性能，但是过量掺入后会显著降低水泥性能。由于水泥中混合材的化学组成与水泥熟料相近，检测水泥成品中混合材的掺量非常困难，实际生产中为了保证水泥性能合格，往往将混合材的掺量控制指标设置的很低，使得实际水泥生产中混合材不能得到充分利用。 

上世纪90年代以前，我国对水泥中混合材掺加量的测定无统一的标准。有的企业使用钙量法、还原值测定检测矿渣的掺加量；有的使用耗酸值法、酸碱不溶物法来测定粉煤灰和火山灰质混合材。1991年国家标委会颁布实施了GB/T12960-1991《水泥中矿渣掺加量测定方法》和 GB/T12961-1991《水泥中火山灰质混合材或粉煤灰掺加量测定方法》。1996年量标准合为一项标准GB/T12960-1996《水泥组分宣测定》，2007年对其进行了修订。标准的建立和修订为水泥企业测定水泥中混合材的实际掺量提供了检测依据。 

GB/T12960-2007《水泥组分定量测量》检测方法，虽然采用此方法检测结果准确，但测定不同品种水泥时要采用不同的测定程序，尤其在测定混合材品种较多的复合水泥时由于测试程序过于繁琐，不利于检测人员掌握；该方法检测时间较长，测定出水泥混合材掺量大约需要6～8小时，这样长的检测时间对于水泥生产质量控制来说就失去意义。快速简便的检测出水泥混合材掺量的方法对于水泥生产尤为重要。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥生产过程中混合材掺量快速检测方法，以克服现有技术中存在的缺陷和不足。 

为此，本发明采用了如下的技术方案： 

根据粉煤灰几乎不被酸溶解、石灰石烧失量高和石膏中三氧化硫含量高的特点，通过检测水泥及其各个组分的耗酸值、烧失量和三氧化硫联立成方程组，通过计算机excel矩阵函数求解出水泥中各个组分的含量。 

具体检测流程见附图。 

所述耗酸值的测定、烧失量的测量、三氧化硫的检测、计算过程详见实施例。 

本发明通过大量实验和生产实践，最终开发出一套能够快速准确的检测水泥中混合材掺量的检测方法，采用此方法可在30分钟时间内检测出水泥混合材掺量，满足水泥生产质量控制要求。可实现水泥生产过程中混合材掺量的及时准确控制。提高水泥生产中混合材的使用水平。从而提高水泥质量，降低生产成本。 

本发明的积极效果还在于： 

实际应用效果及推广情况 

本方法充分利用水泥企业化验室X荧光分析和化学分析数据，并采用计算机快速处理数据的特点，实现水泥混合材掺量快速测定。通过我公司1年多的生产实践检验，证实该方法具有检测速度快，检测程序简单，适应性强的特点。采用本方法不需额外增加设备和人员，简便易行，可在水泥生产企业广泛应用。 

经济效益 

各栏目的计算依据： 

采用此方法可将水泥混合材掺量控制指标，普通42.5级水泥由原来的13％提高到14.5％，复合32.5级水泥由原来的27％提高到28.5％，按照年生产水泥量100万吨，粉煤灰和水泥熟料价格差150元/吨计算。 

社会效益 

本方法的使用，可使水泥混合材的掺加量提高1.5％，显著降低水泥生产成本，年节约成本225万元，企业新增利润187万元，年提高粉煤灰废渣利用1.5万吨，为改善环境作出突出贡献，本方法在水泥行业推广应用，会产生巨大的经济效益和社会效益。 

附图说明

附图所示是本发明的检测流程图。 

具体实施方法 

下面结合实施例对本发明进一步详细说明： 

实施例：根据粉煤灰几乎不被酸溶解、石灰石烧失量高和石膏中三氧化硫含量高的特点，通过检测水泥及其各个组 分的耗酸值、烧失量和三氧化硫联立成方程组，通过计算机excel矩阵函数求解出水泥中各个组分的含量。 

具体检测流程见附图。 

A)、耗酸值的测定 

【1.1】、试剂 

0.5000mol/L盐酸标准溶液； 

0.2500mol/L氢氧化钠标准溶液10g/L酚酞乙醇溶液。 

【1.2】、操作方法 

准确称取试样0.5000g于250ml锥形瓶中，加水约20ml，用滴定管准确加入0.5000mol/l盐酸标准溶液(水泥和石灰石)30ml、(粉煤灰和石膏)20ml、(熟料)40ml，以水冲洗瓶壁，在低温电炉上加热至沸，并保持2分钟左右，取下冷却至室温后加入10g/L酚酞指示剂7～8滴，用0.2500mol/L氢氧化钠标准溶液滴定过量的盐酸至溶液呈红色为止。 

【1.3】、计算 

$V=\frac{V_1-K{V}_2}{G}$

式中：V-单位物料消耗0.5000mol/L盐酸标准溶液体积， ml/g； 

V₁-加入盐酸的体积数，ml； 

V₂-消耗氢氧化钠的体积数，ml； 

K-盐酸与氢氧化钠标准溶液的体积比； 

G-试样重量，g。 

B)、烧失量的测定 

准确的称取1.0000g试样，放入已灼烧恒重的瓷坩锅中，放入马弗炉中，在950-1000℃温度下保持20min，取出坩锅在空气中稍冷后，烧失量按以下公式计算： 

$L=\frac{G-G_1}{G}$

式中：G-称取的试样重量，g 

G₁-灼烧后剩余物重量，g 

C)、三氧化硫的检测 

水泥和石膏中三氧化硫的检测采用荧光检测，其它物料三氧化硫的检测采用重量法检测。 

D)、计算过程 

【1.4】、数学模型的建立 

假设水泥中熟料、石膏、石灰石和粉煤灰的比例分别为x、y、z和α； 

检测出熟料、石膏、石灰石、粉煤灰和水泥中耗酸值、烧失量、三氧化硫含量分别为：V_熟料、V_石膏、V_石灰石、V_粉煤灰、V_水泥；L_熟料、L_石膏、L_石灰石、L_粉煤灰、L_水泥；S_熟料、S_石膏、S_石灰石、 S_粉煤灰、S_水泥。 

①X+Y+Z+α＝1 

②V_熟料X+V_石膏Y+V_石灰石Z+V_粉煤灰α＝V_水泥

③L_熟料X+L_石膏Y+L_石灰石Z+L_粉煤灰α＝L_水泥

④S_熟料X+S_石膏Y+S_石灰石Z+S_粉煤灰α＝S_水泥

在解方程组的过程中可采用Excel矩阵函数和数组乘积求解。 

建立矩阵(一) 

通过Excel矩阵MINVERSE函数计算出矩阵的逆矩阵(二)水泥的耗酸值、烧失量、三氧化硫含量和1组成行列式 

通过Excel行列式MMULT将(二)和(三)相乘即可得出水泥组成(四) 

【1.5】检测计算 

在计算水泥中石灰石和粉煤灰掺加量时，假定熟料、石膏、石灰石和粉煤灰的耗酸值、烧失量及三氧化硫不变，每次检测水泥中石灰石和粉煤灰掺加量时只需检测出水泥的耗酸值、烧失量和三氧化硫，将其带入计算表中行列式(三)的V_水泥、L_水泥、S_水泥即可计算出水泥中石灰石和粉煤灰掺加量。 

Claims (1)

1.一种水泥生产过程中混合材掺量快速检测方法，根据粉煤灰几乎不被酸溶解、石灰石烧失量高和石膏中三氧化硫含量高的特点，通过检测水泥及其各个组分的耗酸值、烧失量和三氧化硫联立成方程组，通过计算机excel矩阵函数求解出水泥中各个组分的含量；

其特征在于：

具体检测流程

A)、耗酸值的测定

【1.1】、试剂

0.5000mol/L盐酸标准溶液；

0.2500mol/L氢氧化钠标准溶液10g/L酚酞乙醇溶液；

【1.2】、操作方法

准确称取试样0.5000g于250ml锥形瓶中，加水约20ml，用滴定管准确加入0.5000mol/l盐酸标准溶液(水泥和石灰石)30ml、(粉煤灰和石膏)20ml、(熟料)40ml，以水冲洗瓶壁，在低温电炉上加热至沸，并保持2分钟左右，取下冷却至室温 后加入10g/L酚酞指示剂7～8滴，用0.2500mol/L氢氧化钠标准溶液滴定过量的盐酸至溶液呈红色为止；

【1.3】、计算

式中：V-单位物料消耗0.5000mol/L盐酸标准溶液体积，ml/g；

V₁-加入盐酸的体积数，ml；

V₂-消耗氢氧化钠的体积数，ml；

K-盐酸与氢氧化钠标准溶液的体积比；

G-试样重量，g；

B)、烧失量的测定

准确的称取1.0000g试样，放入已灼烧恒重的瓷坩锅中，放入马弗炉中，在950-1000℃温度下保持20min，取出坩锅在空气中稍冷后，烧失量按以下公式计算：

式中：G-称取的试样重量，g

G₁-灼烧后剩余物重量，g

C)、三氧化硫的检测

水泥和石膏中三氧化硫的检测采用荧光检测，其它物料三氧化硫的检测采用重量法检测；

D)、计算过程

【1.4】、数学模型的建立 

假设水泥中熟料、石膏、石灰石和粉煤灰的比例分别为x、y、z和α；

检测出熟料、石膏、石灰石、粉煤灰和水泥中耗酸值、烧失量、三氧化硫含量分别为：V_熟料、V_石膏、V_石灰石、V_粉煤灰、V _水泥；L_熟料、L_石膏、L_石灰石、L_粉煤灰、L_水泥；S_熟料、S_石膏、S_石灰石、S _粉煤灰、S_{水 泥}；

①X+Y+Z+α＝1

②V_熟料X+V_石膏Y+V_石灰石Z+V_粉煤灰α＝V_水泥

③L_熟料X+L_石膏Y+L_石灰石Z+L_粉煤灰α＝L_水泥

④S_熟料X+S_石膏Y+S_石灰石Z+S_粉煤灰α＝S_水泥

在解方程组的过程中可采用Excel矩阵函数和数组乘积求解；

建立矩阵(一)

通过Excel矩阵MINVERSE函数计算出矩阵的逆矩阵(二)水泥的耗酸值、烧失量、三氧化硫含量和1组成行列式 

通过Excel行列式MMULT将(二)和(三)相乘即可得出水泥组成(四)

【1.5】检测计算

在计算水泥中石灰石和粉煤灰掺加量时，假定熟料、石膏、石灰石和粉煤灰的耗酸值、烧失量及三氧化硫不变，每次检测水泥中石灰石和粉煤灰掺加量时只需检测出水泥的耗酸值、烧失量和三氧化硫，将其带入计算表中行列式(三)的V_水泥、L_水泥、S _水泥即可计算出水泥中石灰石和粉煤灰掺加量。 

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