UDK 666.94:658.562 ISSN 1580-2949 Strokovni članek MTAEC9, 37(5)271(2003) KONTROLA KVALITETE MED BOUGEJEVO ENAČBO IN ONOVO MODALNO ANALIZO QUALITY CONTROL BETWEEN BOUGE'S EQUATION AND ONO'S MODAL ANALYSIS Željko Pogačnik Salonit Anhovo, d. d., Vojkova 1, 5210 Deskle, Slovenija zeljko.pogacnikŽsalonit.si Prejem rokopisa – received: 2002-11-11; sprejem za objavo - accepted for publication: 2003-05-06 Bougejeva enačba je le groba aproksimacija za napoved mineralne sestave klinkerja glede na vsebnost glavnih oksidov. V rednem industrijskem procesu spremljanja kontrole kakovosti se zato uporabljamo tudi klasične petrografske modalne analize -metoda Ono. Zaradi njene okornosti in počasnosti, saj zahteva za signifikativno statistično oceno mineralne strukture od 1500 do 2000 preštetih efektivnih točk, se je pojavila težnja po izdelavi modela, ki bi dopolnil Bougejevo enačbo in se približal vrednostim, ki jih podaja mikroskopska modalna analiza. V dotičnem delu analiziram prednosti modela PF4-1, s katerim je bila dopolnjena uporabnost Bougevjea enačbe. Ključne besede: petrografska modalna analiza, kontrola kakovosti, klinker, mineralna sestava Bouge's equation is only an approximation to predict the clinker mineral phase composition by considering the chemical composition. This is the reason why we use the classical petrografical modal analysis-Ono's method in the ordinary industrial quality-control process. However Ono's method requires 1500 to 2000 effective counting points for an accurate mineral composition, which means the quality-control process is still problematic. The aim of this workwas to evaluate the PF4-1 statistical model as a complement to Bouge's equation, to promote (accelerate) the ordinary quality-control process. Key words: petrografical modal analaysis, quality control, clinker, mineral phase composition 1 UVOD Bougejeva enačba razmerja faz je osnovana na količini glavnih oksidov, ki nastopajo v klinkerju. V enačbi nastopajo štiri glavne mineralne faze klinkerja, trikalcijev-C3S in dikalcijev silikat-C2S, trikalcijev aluminat-C3A ter ferit C4AF. C3S = 4,0710CaO - 7,6024SiO2 - 6,7WAl2O3 -1,4297 Fe2O3 C2S = 2,8675SiO2 - 0,7544C3S CjA = 2,6504Al2O3 - l,6920Fe2O3 C4AF = 3,0432Fe2O3 V cementni industriji uporabljamo mikroskopsko analitične metode za spremljanje procesa pretvorbe mineraloško heterogene surovinske mešanice v aglo-merat umetnih mineralov - klinker, ki ga pridobimo s segrevanjem mešanice pri visokih temperaturah. S terminom modalna analiza želimo pokazati relativno količino mineralov, ki sestavljajo vzorec. Način analize, s katero iskano količino predstavimo, je odvisen od vzorca, ki ga pregledujemo. V cementni industriji se navadno uporablja točkovna modalna analiza predvsem zato, ker najlaže opravimo meritve v 24-urnih povprečkih klinkerja. V grobem štejemo mineralne faze, ki jih ob premiku števne mizice dobimo v zornem polju objektiva, na nitnem križu. Modalna analiza je statistična analiza geometrijskih točk - i-te komponente v preparatu na opazovani površini. S statističnimi metodami lastnosti vseh analiziranih točk primerno obdelamo. Da bi bila iskana vrednost statistično signifikativno podana, moramo upoštevati tudi geometrične lastnosti. Praviloma je treba prešteti 1000 do 1500 efektivnih točk za prepoznanje mineralne komponente ali njene strukture, da bi dobili pravilni delež posamezne faze. 2 VZORCEVANJE V največji meri je mikroskopska analiza odvisna od namere raziskovanja (spremljanje kakovosti klinkerja, rutinski procesni pregledi dnevnih povprečkov, ...). Hofmäner je leta 1973 predložil vzorčevanje klinkerja v intervalnem obdobju 5 minut.Vzamemo tri vzorce po 2 kg, ki jih homogeniziramo in nato četrtinimo do iskane mase 500 g, ki jo v naslednjem koraku zdrobimo do velikosti 5 mm. Ono pa je leta 1981 predložil vzorčevanje na 8-urni interval med industrijskim procesom žganja klinkerja, ob začetnem zagonu peči pa enourni vzorčni interval. Za mikroskopsko analizo smo vzeli povprečni vzorec klinkerja prostornine enega litra. Granule klinkerja smo zdrobili na premer delcev od 2 mm do 4 mm, jih homogenizirali in jih nekaj naključno izbrali. Izbrane fragmente smo zalili z epoksi smolo v primerno narejene kalupe, ki ne presegajo velikosti 625 mm2 (kvader z osnovno ploskvijo 25 mm x 25 mm oz. cilinder s površino osnovne ploskve 6,25 mm2), ter jih opazovali pod odsevno svetlobo. MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 37 (2003) 5 271 Ž. POGAČNIK: KONTROLA KVALITETE MED BOUGEJEVO ENAČBO IN ONOVO MODALNO ANALIZO Najprimernejša analiza za spremljanje sprememb v proizvodnjem procesu je kompozitna študija tedenskega povprečka, ki nam da realni vpogled v variabilonst klinkerja, medtem ko analize urnih povprečkov kažejo na spremembe procesnih parametrov v peči. 3 MODALNA ANALIZA IN NJENE OSNOVE Ob štetju zrn in premiku števne mizice je verjetnost, da bo nitni križ obstal na mineralni fazi površine A v fazi B (A < B), naslednja (Chayes, 1956): p P P (1) (A+B) / Verjetnost, da se nitni, križ ne ustavi na mineralu, pa je: l-p A P q AA+AB P +P Iz zgornje enačbe lahko izrazimo delež µ, ki ga dotične točke v merjencu predstavljajo kot kvocient med manjšo in večjo površino: fX 1 E(S(XA)) = p P (2) (A + B) ter razmerjem vseh števnih točk, ki so padle na površino Pa. Mnogokrat se pripeti, da moramo izraziti določeno površino, ki je omejena med dvema namišljenima vzpo- rednicama. Iskano razmerje je funkcija nezaključene površine, ki je neobčutljiva na izbiro osi. Povprečnemu vzorcu x minerala v merjencu pravimo, da je pravilen cenilec populacije ali prave vrednosti µ, če je izpolnjen naslednji pogoj: n —> °° (3) Pr-Š|Č-x|>|]-