水泥熟料性能的评价方法及煅烧工艺优化方法

文档序号:9505208阅读:1539来源:国知局
水泥熟料性能的评价方法及煅烧工艺优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水泥技术领域,尤其涉及一种水泥熟料性能的评价方法及煅烧工艺优 化方法。
【背景技术】
[0002] 水泥熟料性能评价是及时掌握水泥熟料质量,调整配料和生产工艺的基础。水泥 熟料性能评价一般都采用物理检测和化学分析(包括在线与离线的仪器分析)来完成。比 如28天抗折强度和28天抗压强度,检验周期长,对水泥熟料生产线的配料控制及生产工艺 调整作用不及时。而传统的单一熟料检测分析手段,如岩相分析属交叉学科性质,既需要掌 握熟料的晶体性质、相变、冷却等基础知识,也要掌握水泥生产工艺、过程控制。这不利于水 泥生产的质量控制和生产管理。熟料质量不能实时调控,不利于生产管理和成本控制。

【发明内容】

[0003] 有鉴于此,本发明实施例提供一种水泥熟料性能的评价方法,主要目的是短时间 且高精度地评定水泥熟料性能。
[0004] 为达到上述目的,本发明主要提供如下技术方案:
[0005] -方面,本发明实施例提供了一种水泥熟料性能的评价方法,包括如下步骤:
[0006] 获取水泥熟料的组分基本信息和水泥熟料的实测性能数据,根据获取的组分基本 信息利用水泥水化模型获得水泥熟料的理论性能数据,确定水泥熟料的理论性能数据与实 测性能数据之间的误差系数;
[0007] 获取待测水泥熟料的组分基本信息;
[0008] 根据待测水泥熟料的组分基本信息,通过水泥水化模型得到待测水泥熟料的理论 性能数据,通过误差系数对待测水泥熟料的理论性能数据进行修正得到待测水泥熟料的评 价性能数据。
[0009] 作为优选,所述水泥水化模型选自如下HYM0STRUC模型、CEMHYD3D模型、DuCOM模 型、单颗粒模型和成核增长模型中的至少一种。
[0010] 作为优选,所述水泥熟料的组分基本信息为熟料的矿物组成、各矿物的晶体学性 质、2种以上的矿物组成之比、化学组成、游离氧化钙含量和容重中的至少一种。
[0011] 作为优选,所述水泥熟料的组分基本信息通过反光显微镜、偏光显微镜、扫描电子 显微镜、X射线衍射、差热分析、热重、红外光谱和X射线荧光中的至少一种分析得到。
[0012] 作为优选,所述水泥熟料的理论性能数据为硬化水泥净浆、水泥砂浆或混凝土的 水化热、强度、孔隙率、凝结时间、弹性模量以及导热系数中的至少一种。
[0013] 作为优选,熟料的实测性能为灰浆的抗压强度、抗弯强度、流动性、水化热、凝结时 间、干燥收缩率、稳定性、水中膨胀、耐硫酸盐性、ASR电阻和导热系数中的至少一种。
[0014] 另一方面,本发明实施例提供了一种水泥熟料煅烧工艺优化方法,包括如下步 骤:
[0015] 通过上述实施例的评价方法获得水泥熟料的评价性能数据;
[0016] 通过回归反演的方法建立水泥熟料煅烧工艺过程参数与水泥熟料评价性能数据 之间的关系;
[0017] 通过水泥熟料煅烧工艺过程参数与水泥熟料评价性能数据之间的关系对水泥熟 料煅烧工艺参数进行调整,实现水泥熟料煅烧工艺优化。
[0018] 作为优选,所述回归反演的方法为采用MATLAB统计工具箱中的regress命令采用 最小二乘法进行线性回归反演或采用神经网络处理单元的数学分析模型进行回归反演。
[0019] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
[0020] 本发明实施例提供的水泥熟料性能的评价方法基于水泥熟料的本质特征,即组成 组分和水化产物的本质属性,以及微观结构,建立了具有实际物理意义参数的水泥熟料性 能预测模型,可以比较方便得到水泥熟料的各项性能参数,而不需要通过一套测试装置进 行实际测量。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述,但不作为对本发明的限定。在 下述说明中,不同的"一实施例"或"实施例"指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实 施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0022] 水泥熟料性能的评价方法,包括如下步骤:
[0023] 获取水泥熟料的组分基本信息和水泥熟料的实测性能数据,根据获取的组分基本 信息利用水泥水化模型获得水泥熟料的理论性能数据,确定水泥熟料的理论性能数据与实 测性能数据之间的误差系数;
[0024] 获取待测水泥熟料的组分基本信息;
[0025] 根据待测水泥熟料的组分基本信息,通过水泥水化模型得到待测水泥熟料的理论 性能数据,通过误差系数对待测水泥熟料的理论性能数据进行修正得到待测水泥熟料的评 价性能数据。
[0026] 本发明实施例提供的水泥熟料性能的评价方法基于水泥熟料的本质特征,即组成 组分和水化产物的本质属性,以及微观结构,建立了具有实际物理意义参数的水泥熟料性 能预测模型,可以比较方便得到水泥熟料的各项性能参数,而不需要通过一套测试装置进 行实际测量。
[0027] 本发明实施例中的水泥水化模型可以为HYM0STRUC模型、CEMHYD3D模型、DuCOM 模型、单颗粒模型和成核增长模型中的一种,或多种(两种及两种以上)相结合,实现结果 的更加准确。而具体采用何种模型可以根据需要进行选择,优选自如下HYM0STRUC模型、 CEMHYD3D模型和DuCOM模型中的一种或多种的相结合。上述三种优选模型能够得到更多 的水泥熟料的性能参数。当然,也可采用诸如单颗粒模型,以仅得到水化程度α,水化速率 d a /dt ;未水化的核半径Γι和颗粒半径r。;自由水和结合水的量;CH和C-S-H的量;颗粒间 的孔隙率 ε等参数。
[0028] 本发明实施例中的水泥熟料的组分基本信息根据所选取模型的需要可以是如下 信息中的部分(包括一个)或全部:水泥熟料的矿物组成、各矿物的晶体学性质、2种以上 的矿物组成之比、化学组成、游离氧化钙含量和容重等。矿物组成是指3Ca0 · SiO2(C3S)、 2CaO · SiO2(C2S)、3CaO · Al2O3(C3A)、4CaO · Al2O3 · Fe2O3(C4AF)等的含量中的部分(包括一 个)或全部信息。化学组成是指熟料中的Si02、Al203、Fe 203、Ca0、Mg0、S03、Na20、K20、Na 20、 MgO、Ti02、P205、F、Cl、Μη、As、Cr、Zn、Pb、Cd、Cu、Ni、V、Zr、Mo、Sr、Ba 等的一种或多种的任 意组合的含量信息。水泥熟料的组分基本信息可通过现有的成熟技术获得,从而可以快速 准确得到所要的信息。如采用反光显微镜、偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、差热 分析、热重、红外光谱以及X射线荧光分析等或得所需要的组分基本信息。如熟料的矿物组 成可通过XRD衍射分析及Rietveld精修方法等定性/定量分析方法确定。熟料的X射线 衍射方法可获得熟料的矿物组成、各矿物的晶体学性质(晶格常数、微晶粒径等)信息。偏 光显微镜分析方法可获得熟料各矿物的颜色、比表面积、周长、孔隙率、发育程度等信息。
[0029] 本发明实施例中水泥熟料的理论性能数据根据所选用的模型得到如下数据中的 部分或全部:硬化水泥净浆、水泥砂浆或混凝土的水化热、强度、孔隙率、凝结时间、弹性模 量以及导热系数。同样,水泥熟料的实测性能根据选用的设备及所做试验等获得如下数据 中的部分或全部;灰浆的抗压强度、抗折强度、流动性、水化热、凝结时间、干燥收缩率、稳定 性、水中膨胀、耐硫酸盐性、ASR电阻和导热系数。
[0030] 另一方面,在上述评价方法的实施例的基础上,本发明实施例提供了一种水泥熟 料煅烧工艺优化方法,包括如下步骤:
[0031 ] 通过上述实施例的评价方法获得水泥熟料的评价性能数据;
[0032] 通过回归反演的方法建立水泥熟料煅烧工艺过程参数与水泥熟料评价性能数据 之间的关系;
[0033] 通过水泥熟料煅烧工艺过程参数与水泥熟料评价性能数据之间的关系对水泥熟 料煅烧工艺参数进行调整,实现水泥熟料煅烧工艺优化。
[0034] 其中,回归反演的方法为采用MATLAB统计工具箱中的regress命令采用最小二乘 法进行线性回归反演或采用神经网络处理单元的数学分析模型进行回归反演。
[0035] 下面通过本发明方法的实际应用来进一
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