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1、水泥混合材掺加量计算公式确定与校准电子表格目前，水泥企业普遍采用硫钙分析仪或荧光仪来快速测定水泥氧化钙和三氧化硫，进一步计算出混合材的掺加量。水泥混合材种类繁多，性质差别很大，如何保证混合材掺加量计算公式的准确性，是控制好混合材掺加量的关键。本文给出了混合材掺加量的通用计算公式，采用电子表格进行计算公式的确定和校准，具有计算速度块和准确度高的特点，可降低了水泥企业技术人员的劳动强度。1 几种水泥组分控制方法的特点水泥由熟料、混合材、石膏三大部分组成，常用的混合材料包括：矿渣微粉、粉煤灰、石灰石、火山灰质混合材料、炉渣。石膏包括天然石膏和工业副产品粉石膏，不少企业两种石膏混合使用。水泥中各组分的
2、性质和成分差别很大，在选择测定方法时，混合材与熟料之间其测定成分之差越大越好，否则会加大方法本身的测定误差。例如：熟料、矿渣微粉、石灰石共同粉磨时，由于氧化钙含量都很高，无法通过测定水泥氧化钙来确定各物料的掺加量。1）酸不溶渣控制法：在特定条件下测定水泥中的酸不溶渣，依据各物料酸不溶渣的明显差别，计算出高不溶渣物料粉煤灰、火山灰、炉渣这三种混合材料的总量，GB/T129602007水泥组分的定量测定中就是采用这种方法，由于分析时间长，不适合生产过程控制。 2）氧化钙控制法：通过测定水泥氧化钙，依据各物料氧化钙的明显差别，计算出低氧化钙物料粉煤灰、火山灰、煤渣这三种混合材的总量。3）碳酸盐二氧化
3、碳控制法：通过测定水泥中碳酸盐二氧化碳的含量，计算出高二氧化碳物料石灰石的掺加量。国标中采用碱石棉吸收重量法和氢氧化钾-乙醇滴定容量法，分析时间比较长，而二氧化碳气体容量法具有分析速度快和准确度高的特点，比较适合生产控制。4）三氧化硫控制法：通过测定水泥三氧化硫，利用各物料三氧化硫的明显差别，计算出水泥中混合石膏的总量。5）联合控制法：通过快速测定水泥中氧化钙、三氧化硫和碳酸盐二氧化碳的含量，来确定水泥中粉煤灰、火山灰、炉渣混合材料以及石膏、石灰石的掺加量。国标中采用 EDTA 选择溶解法测定矿渣微粉的掺加量，但时间较长，误差也比较大，很多企业根本不测定矿渣微粉的掺加量。而粉煤灰、火山灰及炉渣
4、的成分很接近，无法从成分上将它们区分，就目前而言，矿渣微粉及粉煤灰的掺加量只能以计量为准。当粉煤灰、火山灰、炉渣混掺时，采用调整火山灰和炉渣的方式，粉煤灰的下料量则需经常校准。 2 水泥中混合材料掺加量通用计算公式很多水泥企业在推导混合材掺加量计算公式时，把石膏的掺加量看成一个定值，推导出 X（混合材）（K水泥 CaO）/A 形式的一个计算公式，这种算法并不严格，因为水泥 SO3变化后直接引起石膏带入的 CaO 发生变化，也没有考虑到石灰石掺加量变化的影响，将给混合材的计算带来误差，下面是一个比较严格的通用计算公式，有关符号代表意义如下：Ca1、Ca 2、Ca 3、Ca 4、Ca 5、Ca 6
5、、Ca 7、Ca 8、Ca 11分别表示熟料、矿渣微粉、粉煤灰、石灰石、火山灰、炉渣、天然石膏、粉石膏、水泥的 CaO；S1、S 2、S 3、S 4、S 5、S 6、S 7、S 8、S 11分别表示熟料、矿渣微粉、粉煤灰、石灰石、火山灰、炉渣、天然石膏、粉石膏、水泥的 SO3；C1、C 2、C 3、C 4、C 5、C 6、C 7、C 8、C 11分别表示熟料、矿渣微粉、粉煤灰、石灰石、火山灰、炉渣、天然石膏、粉石膏、水泥的 CO2；X1、X 2、X 3、X 4、X 5、X 6、分别表示水泥中熟料、矿渣微粉、粉煤灰、石灰石、火山灰、炉渣的配比；X7、X 8表示天然石膏和粉石膏之间的比例；Ca9、
6、S 9、C 9、X 9分别表示混合石膏（天然石膏和粉石膏的混合物）的 CaO、SO 3、CO 2含量和水泥中混合石膏的掺加量；Ca10、S 10、C 10、X 10分别表示混合材料（火山灰、煤渣的混合物）CaO、SO 3、CO 2的含量和水泥中混合材料掺加量；Ca、S 分别表示水泥中 CaO 和 SO3的含量。则有下列关系：CaCa 1X1Ca 2X2Ca 3X3Ca 4X4Ca 9X9Ca 10X10SS 1X1S 2X2S 3X3S 4X4S 9X9S 10X101X 1X 2X 3X 4X 9X 10整理得：X 10（KK 1CaK 2SK 3X 石）K 4 式中：X 10表示火山灰、煤
7、渣混合材料的掺加总量，X 石表示水泥中石灰石的掺加量。KS 1(Ca1Ca 9)Ca 1(S1S 9)(S 1S 9)(Ca1Ca 2)(Ca 1Ca 9)(S1S 2)X20.01(S 1S 9)(Ca1Ca 3)(Ca 1Ca 9)(S1S 3)X30.01K1S 9S 1 ； K2Ca 1Ca 9 ； K3(S 1S 4)(Ca1Ca 9)(S 1S 9)(Ca1Ca 4)0.01 ； K4(S 1S 10)(Ca1Ca 9)(Ca 1Ca 10)(S1S 9) 0.01；3 水泥标准样品的制备及混合材掺加量计算公式的校准制备水泥标准样品是为了校准混合材掺加量的计算公式，取有代表性的熟料
8、、矿渣微粉、粉煤灰、石灰石、火山灰、炉渣、天然石膏、粉石膏样品，用手工分析所有样品的 CaO 和 SO3 ，按目标值标准配比配制一个水泥标准样品，用硫钙分析仪或荧光仪测定标准样品的 CaO 和 SO3 ，所有样品的 CO2用二氧化碳气体测定仪测定。由于样品的手工分析值和仪器分析值都有误差，因此水泥标准样品 CaO、SO 3及 CO2的理论计算值和仪器测定值不相符，将水泥标准样品 CaO、SO 3及 CO2的实际测定值和标准配比代入计算公式，得到一个新的 K 值，即为混合材掺加量的校准公式。4 电子表格制作电子表格格式见表一，有关数据见表二，可同时设计表一和表二两个表格，方便对照有关符号进行公式
9、输入。表中填充蓝色单元格的区域为用户输入数据区域，其它区域需要编制计算公式，并进行保护，防止计算公式丢失。首先在对应的单元格上输入所有样品的 CaO、SO 3、CO 2含量，在 X7和 X8单元格上输入天然石膏和粉石膏之间的比例，再按下面的顺序输入计算公式。表一：水泥混合材掺加量计算公式确定与校准电子表格熟料 矿粉 粉煤灰 石灰石 火山灰 炉渣 天然石膏 粉石膏 混合石膏 混合材料 水泥CaO% Ca1 Ca2 Ca3 Ca4 Ca5 Ca6 Ca7 Ca8 Ca9 Ca10 Ca11SO3% S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11CO2% C1 C2 C3 C4
10、 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11水泥标样配比% X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11CaO CO2 SO3 标准样测定值 Ca12 C12 S12 石灰石理论公式 X 石（ 水泥 CO2 A1 )100 B1 石灰石校准公式 X 石 （ 水泥 CO2 A2 )100 B2 混合材理论公式 X 混合材（ K K1 水泥 CaO K2 水泥 SO3 K3 X 石)/ K4 混合材校准公式 X 混合材（ H H1 水泥 CaO H2 水泥 SO3 H3 X 石)/ H4 表二：水泥混合材掺加量计算公式确定与校准电子表格熟料 矿粉 粉煤灰 石灰石 火山灰
11、炉渣 天然石膏 粉石膏 混合石膏 混合材料 水泥CaO% 65.00 34.00 9.00 47.50 9.10 11.20 25.00 33.00 27.67 9.87 44.16 SO3% 0.45 0.08 0.65 0.09 0.09 0.42 37.50 45.60 40.20 0.21 2.40 CO2 0.05 0.00 0.00 39.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.98 水泥标样配比% 52.88 10.00 8.00 5.00 12.00 7.00 2 1 5.12 19.00 100.00 CaO CO2 SO3 标准样测定值 44.
12、20 2.02 2.38 石灰石理论公式 X 石 （ 水泥 CO2 0.03 )100 39.00 石灰石校准公式 X 石 （ 水泥 CO2 0.07 )100 39.00 混合材料理论公式 X 混合材（ 2298.46 39.75 水泥 CaO 37.33 水泥 SO3 7.09 X 石)/ 22.00 混合材料校准公式 X 混合材（ 2299.29 39.75 水泥 CaO 37.33 水泥 SO3 7.09 X 石)/ 22.00 1）输入混合石膏（天然石膏和粉石膏的混合物）CaO、SO 3和 CO2的计算公式：点击单元格 Ca9、S 9、C 9分别输入下列计算公式：Ca9（Ca 7X7
13、Ca 8X8）/（X 7X 8） ； S 9（S 7X7S 8X8）/（X 7X 8） ； C 9（C 7X7C 8X8）/（X 7X 8） ；2）输入混合材料（火山灰、炉渣的混合物）CaO、SO 3和 CO2的计算公式和混合材料合量的计算公式：在对应的单元格上输入水泥中熟料、矿渣微粉、粉煤灰、石灰石、火山灰、炉渣的标准配比（熟料配比可先估算一个值） ，点击单元格 X10、Ca 10、S 10、C 10分别输入下列计算公式：X 10X 5X 6 ；Ca 10（Ca 5X5Ca 6X6）/ X 10 ； S 10（S 5X5S 6X6）/ X 10 ； C 10（C 5X5C 6X6）/ X 1
14、0 ；3）输入水泥中混合石膏掺加量的计算公式：点击单元格 S11，输入水泥 SO3指标。点击单元格 X9，输入计算公式X9（S 11100S 1X1S 2X2S 3X3S 4X4S 5X5S 6X6）/ S 94）输入水泥 CaO 和 CO2的计算公式：点击单元格 X11，输入水泥组分总量计算公式 X11X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 9 ，调整 X1使 X11刚好等于100.00 ；点击单元格 Ca11和 C11分别输入公式 Ca11（Ca 1X1Ca 2X2Ca 3X3Ca 4X4Ca 5X5Ca 6X6Ca 9X9）/100 和公式C11（C 1X1C 2X2C 3X3C 4X4
15、C 5X5C 6X6C 9X9）/1005）输入石灰石掺加量理论公式和校准公式：点击单元格 Ca12、S 12、C 12分别输入水泥标准样品 CaO、SO 3、CO 2的测定值，点击单元格 B1、B 2 ，分别输入公式 B1C 4、公式 B2C 4 ；点击单元格 A1、A 2 ，分别输入公式 A1（C 1X1C 2X2C 3X3C 5X5C 6X6C 9X9）/100、公式A2C 12X 4B2/1006）输入混合材料掺加量理论公式和校准公式：点击单元格 K1、K 2、K 3、K 4分别输入公式：K 1S 9S 1 ；K 2Ca 1Ca 9 ；K 3（(S 1S 4)(Ca1Ca 9)(Ca 1Ca 4)(S1S 9)）0.01 ；K 4（ (S1S 10)( Ca1Ca 9)( Ca1Ca 10)(S1S 9)）0.01 ；点击单元格 K 输入公式KS 1(Ca1C
