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利用多元线性回归提升与稳定熟料28d强度

文字: [大] [中] [小] 时间:2022-07-07     浏览次数:848    


内容提要


我公司2020年10~12月28d熟料强度波动较大,平均强度为59.4MPa,标准偏差为3.0MPa,通过多元线性回归分析出造成熟料28d强度波动大的主要因素有SO3、MgO、R2O、f-CaO含量。通过优化石灰石平台搭配,调整配料方案,控制熟料SO3、MgO、R2O、f-CaO含量,同时结合熟料易磨性、熟料煤耗数据,综合评价得出最佳方案,调整后统计4~5月数据,熟料28d平均强度为62.0MPa,标准偏差平均值为1.5MPa。

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引言

30多年来,新型干法水泥自动控制技术得到了长足的进步,但是技术的进步无法取代人的经验,目前很多企业凭借工作经验,通过人工调节各参数来满足生产工艺的要求。传统的控制策略控制效果差,普遍存在熟料质量不稳定、煤耗高、能耗高的问题。我公司2020年10~12月熟料平均强度为59.4MPa,标准偏差为3.0MPa,28d熟料强度波动较大。本文拟通过对相关质量数据进行多元线性回归分析,找出对熟料质量影响因子最高的几个因素,通过相应调整,稳定熟料质量。


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熟料28d强度波动大的统计分析


预测变量:(常量),w(R2O);预测变量:(常量),w(R2O),w(f-CaO);预测变量:(常量),w(R2O),w(f-CaO),w(SO3)。


从表3可以看出R2O、f-CaO、SO3含量均对硅酸盐矿物总和产生显著影响,其中Sig.F值均远小于0.05,统计显著,仅三个自变量对因变量硅酸盐矿物总量的解释能力R2就能达到0.741。从实际生产数据来看是合理的,硅酸率决定影响硅酸盐矿物含量总和,而硅酸率与使用的砂岩、页岩最直接相关,硅酸率越高,砂岩用量相对较多,页岩用量相对较少,原材料成分如表4所示R2O、SO3主要由页岩带入,因此,硅酸率提高,熟料的碱和硫含量下降。而为保证煅烧能力,在提高硅酸盐矿物(硅率)时,适当下调熟料饱和比,以降低熟料w(f-CaO),从而表现出熟料硅率与w(f­CaO)存在一定的负相关性。所以R2O、f-CaO、SO3含量与硅酸率即硅酸盐矿物总和紧密相关,且存在负相关性(见表5)。根据多元线性回归要求自变量间具有一定的相互独立性原则,因此对熟料28d强度的多元线性回归分析时剔除硅酸盐矿物总量这一自变量。



(3)剔除硅酸盐矿物总量自变量的回归分析。

剔除硅酸盐矿物总量变量后,不同自变量纳入回归模型的R2和F值变化情况如表6所示。可以看出熟料的R2O、MgO、SO3,f-CaO含量均会对熟料28d强度产生显著影响,相应的Sig.F更改值均小于0.05,其中碱含量纳入回归方程所引起的R2和F值增加最明显,表明该期间碱含量的波动对熟料28d强度的变化产生更显著的影响,其次是MgO、SO3、f-CaO含量。将四者同时纳入多元线性回归模型,整体回归方程对熟料28d强度的解释比例(解释能力)R2达到0.779。


预测变量(常量),w(R2O);预测变量:(常量),w(R2O),w(MgO);预测变量(常量),w(R2O),w(MgO),w(SO3);预测变量:(常量),w(R2O),w(MgO),w(SO3),w(f-CaO)。


从表7数据可以看出,方差膨胀因子(VIF)均较小,满足多元线性回归要求自变量间具有相互独立性的原则,且熟料28d强度与R2O、MgO、SO3、f-CaO含量呈负相关。


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熟料生产优化方案

根据多元线性回归结果,拟通过提高硅率,减少页岩使用量,提高砂岩用量,将西部平台石灰石与东部平台石灰石搭配比例降至为1:2(西部平台MgO含量相对较高),控制熟料中R2O、MgO、和SO3含量,稳定熟料质量。2021年1月三率值设定为KH=0.915±0.010、SM=2.6±0.05、IM=l.5±0.05;2月三率值设定为KH=0.900±0.010、SM=2.7±0.05、IM=l.5±0.05;3月三率值设定为KH=0.89±0.010、SM=2.8±0.05、IM=l.5±0.05。不同配料方案的月平均数据如表8所示。


综合熟料强度、熟料易磨性(小磨时间评价)、煤耗数据因素,设定KH=0.900±0.010、SM=2.7±0.05、IM=1.5±0.05配料方案最佳。2021年4、5月使用该配料方案后,熟料质量平均数据如表9所示,相比2020年底,4、5月熟料R2O、MgO和SO3含量有所下降,且对熟料28d强度影响最大的R2O含量的标准偏差下降明显,熟料的28d强度提高至62.0MPa,标准偏差降至1.53MPa,熟料质量更加稳定。



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结束语

(1)采用多元线性回归,以公司熟料的立升重、f-CaO、C3S+C2S、C2S、C3A、C4AF、SO3、MgO、R2O含量为自变量研究其对熟料28d强度的影响,发现硅酸盐矿物总和与其他自变量存在较强的共线性关系,进一步分析发现R2O、SO3、f-CaO含量均对硅酸盐矿物总和产生显著影响,主要因为硅酸率决定影响硅酸盐矿物含量总和,而硅酸率与使用的砂岩、页岩量直接相关,硅酸率越高,砂岩用量相对较多,页岩用量相对较少,熟料中R2O、SO3主要巾页岩带入,而保证煅烧能力下硅酸盐矿物(硅率)的提高有利于SiO2与CaO结合生成硅酸盐矿物,降低f-CaO,所以R2O、SO3、f-CaO含量与硅酸率即硅酸盐矿物总和紧密相关。根据多元线性回归要求自变量间具有相互独立性的原则,因此对熟料28d强度进行多元线性回归分析要剔除硅酸盐矿物总量自变量。


(2)剔除硅酸盐矿物总量后,发现自变量中对熟料28d强度产生显著影响的有R2O、MgO、SO3、f­CaO含量,且存在负相关。基于此分析结果,通过优化矿山搭配方案,并提高硅酸率,降低页岩使用量,增加砂岩用量,结合煤耗、熟料易磨性数据,确定KH=0.900±0.010、SM=2.7±0.05、IM=l.5±0.05配料方案。使用该方案后熟料28d强度提高至62.0MPa,标准偏差降至l.53MPa,熟料质量更加稳定。


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