钙铁控制法就是以氧化钙(或碳酸钙)和三氧化二铁为指标的过程操控方法，该法是从什么时间开始采用已经没办法考证，当时由于比较落后，无法快速检验出磨生料的全部化学成分，只可以通过单一的成分分析，来进行出磨生料过程控制。早期是用手工进行简易分析，控制出磨生料的氧化钙(或碳酸钙)和三氧化二铁，后来改为小型钙铁分析仪，每小时测定一次出磨生料的氧化钙和三氧化二铁，二十四小时综合样进行手工化学全分析，根据化学分析数据确定后期出磨生料氧化钙和三氧化二铁的控制指标。

  传统的水泥生产原料是石灰石、粘土和铁矿石三种原料，石灰石的主要成分是氧化钙(碳酸钙)，粘土的主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，铁矿石的主要成分是三氧化二铁。

  在干法水泥生产中，要想采用三组分配料方案，并且同时满足生料石灰饱和系数KH、硅酸率SM和铝氧率IM三个率值的要求，粘土中二氧化硅和三氧化二铝的比值必须适中，好多企业由于没合适的粘土质原料，一般会用四组分配料方案，用硅质原料和铝质原料来搭配使用，通过调整硅质原料和铝质原料的比例，保证一定的二氧化硅和三氧化二铝比值，来代替粘土。

  水泥生料的主要成分是氧化钙，其次是二氧化硅，依次是三氧化二铝和三氧化二铁，氧化镁是杂质成分，主要由石灰石引入。氧化钙主要由石灰石提供，三氧化二铁主要由铁矿石提供，二氧化硅和三氧化二铝则由粘土提供，烧失量主要由石灰石中的碳酸盐分解引入。对于矿山比较固定的企业，原料中氧化钾、氧化钠等微量元素较为稳定，因此水泥生料中二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁和烧失量之和基本不变。

  在水泥生料中，如果生料三率值是一个定值，则二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁和氧化钙之间的比例是一个定值。在原料成分稳定的情况下，由于二氧化硅和三氧化二铝同时存在于粘土中，如果氧化钙和三氧化二铁稳定，则二氧化硅和三氧化二铝也就稳定，通过调整石灰石、粘土和铁矿石的配比，可灵活调整生料各成分之间的比例，使生料三率值符合目标值要求，可见钙铁控制法有一定的科学道理。

  随着水泥生产的加快速度进行发展，对出磨生料三率值的合理性和稳定能力要求慢慢的升高，好多专家和学者对出磨生料的钙铁控制法进行了研究，一致认为钙铁控制法没办法保证出磨生料率值稳定。

  刘笃新工程师最早从事水泥生料质量控制研究，他认为：钙铁控制法没办法保证出磨生料率值稳定，未来的检验仪器应向多元素方向发展，要加强入磨原料的前期均化。

  一位知名教授也对出磨生料钙铁控制法进行了研究，以下是列举的实例，原料成分以及配比就不在这里列出。

  某厂生料配比采用钙铁控制，控制指标是CaO：38.83%、Fe2O3：2.74%，生料目标值为KH：0.97;SM：1.85;IM：1.20。原料配比不变，“表1”是变化前的石灰石成分和对应的生料成分，“表2”是变化后的石灰石成分和对应的生料成分，可见由于石灰石成分变化，生料成分和率值发生很大变化。根据氧化钙和三氧化二铁的控制指标进行原料配比调整，“表3”是调整后的生料成分和率值，可见氧化钙和三氧化二铁符合控制指标要求，生料三率值并不符合目标值要求，根本原因是二氧化硅和三氧化二铝发生了大幅度的变化。

  通过研究后指出：生料配料钙铁控制法，只有在原料成分很稳定的情况下，才可能正真的保证出磨生料率值的合格率。目前，好多企业没办法保证原料成分稳定，最有效的做法就是直接控制出磨生料的率值，采用“生料率值控制系统”。

  进行研究离不开化学分析数据，错误的数据将会起到误导作用，首先了解一下石灰石成分的变化规律：

  石灰石的主要矿物是方解石(CaCO3)、白云石(CaCO3. MgCO3)、粘土质矿物和燧石等杂质，烧失量主要是碳酸盐分解出的二氧化碳气体，因此石灰石化学成分之间符合以下变化规律：

  (1)由于氧化钾、氧化钠及微量元素基本不变，因此常规分析项目氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化镁、烧失量之和基本不变;

  (2)烧失量Loss与氧化钙及氧化镁同方向变化，已知氧化钙的分子量是56.08，氧化镁的分子量是40.31，二氧化碳的分子量是44.01，从理论上讲：如果氧化镁不变，氧化钙变化1.00，烧失量应该同方向变化44.01/56.08=0.7848;如果氧化钙不变，氧化镁变化1.00，烧失量应该同方向变化44.01/40.31=1.0918

  (3)由于石灰石是石灰质(碳酸盐)矿物与粘土质矿物的混合物，二氧化硅是粘土质矿物的主要成分，因此二氧化硅与氧化钙及氧化镁反方向变化;

  (4)二氧化硅和三氧化二铝主要由粘土质矿物带入，因此二氧化硅和三氧化二铝同方向变化，且比值基本不变。

  注：氧化钾和氧化钠与石灰石中的粘土质矿物共存，因此质量特别差的石灰石氧化钾和氧化钠含量较高，质量特别好的石灰石氧化钾和氧化钠含量很低，由于日常生产中石灰石的质量差别不是太大，可以认为石灰石中氧化钾、氧化钠及微量元素基本不变。

  可见：由于石灰石二氧化硅和三氧化二铝同方向变化，且比值基本不变，三氧化二铁变化不会太大，石灰石成分变化后不会引起生料SM很大变化。

  但是实例中“生料1”和“生料2”对比，二氧化硅和三氧化二铝反方向变化导致SM变化很大，从1.85变化到2.27。主要原因是所选用石灰石数据的置信程度比较差，两种石灰石成分相比较，“石灰石2”二氧化硅比“石灰石1”增加了2.75，三氧化二铝却降低了0.15，不符合数据变化规律;“石灰石2”氧化钙比“石灰石1”降低了0.55，氧化镁降低了1.20，烧失量只降低了0.40，氧化钙、氧化镁与烧失量的变化量严重不成比例，采用置信程度差的数据进行研究，往往会得出错误的结果。

  生料中石灰石是主要的组成部分，由于生料中存在人为的调整原料配比现象，研究石灰石氧化镁与石灰石饱和系数的对应关系更能说明问题。

  根据石灰石化学成分的变化规律，氧化钙及氧化镁稳定后，二氧化硅和三氧化二铝就基本稳定，石灰饱和系数也就稳定，因此氧化钙及氧化镁与石灰饱和系数有良好的线组石灰石化学分析数据进行二元回归分析，回归方程为：

  可见石灰石氧化钙和氧化镁与石灰饱和系数KH都是正相关，并且相关性很强，虽然氧化镁不参入石灰饱和系数计算，但是对石灰饱和系数的影响却很大。

  回归方程表明：如果氧化钙不变，氧化镁变化1.00，KH将同方向变化0.18;如果氧化镁不变，氧化钙变化1.00，KH将同方向变化0.20，氧化钙及氧化镁对石灰饱和系数的影响程度几乎相同。

  根据回归方程，在钙铁控制法中，如果氧化钙不变，氧化镁变化1.00，将引起生料KH同步变化0.1773，这是钙铁控制法没办法保证生料KH稳定的关键所在。

  从另一个角度分析一下上面列举的实例：如果生料氧化钙和三氧化二铁不变，氧化镁降低1.05，烧失量将降低1.05×1.0918=1.15，由于生料成分总和基本不变，必然引起二氧化硅和三氧化二铝按比例增加1.05+1.15=2.20，根据生料KH计算公式：KH=(CaO-1.65×A12O3-0.35×Fe2O3)/(2.8×SiO2)，二氧化硅和三氧化二铝前面的系数分别是2.8和1.65，将会引起生料KH发生很大的变化，根本原因就是石灰石氧化镁的大幅度变化。

  在水泥生料中，如果生料三率值是一个定值，则二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁和氧化钙之间的比例是一个定值，由于生料氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化镁、烧失量之和基本不变，则同一个生料三率值，随着氧化镁的变化，其它成分会按比例同时进行反方向变化。如果氧化镁增加1.00，将会引起烧失量同步增加1.0918，SiO2、A12O3、Fe2O3、0.7848×CaO将会按比例降低1.00+1.0918=2.0918。

  “表3”是同一生料三率值，不同生料氧化镁对应的生料成分和率值，5组数据的三率值相同，氧化镁不同，三氧化二铁无很大变化，氧化钙变化很大，数据表明：当生料三率值不变时，不同生料氧化镁对应不同的生料氧化钙，钙铁控制法的关键是保证石灰石氧化镁稳定，如果无法保证石灰石氧化镁稳定，必须同时测定出磨生料的氧化镁，及时调整出磨生料氧化钙的控制指标。

  出磨生料氧化钙控制指标调整计算包含两个部分，一是出磨生料标准成分计算，二是出磨生料氧化镁标准成分计算。

  分析室提供的出磨生料化学分析数据，不一定恰好符合生料三率值目标值要求，出磨生料标准成分计算就是以生料三率值目标值和出磨生料化学分析数据为基准进行的相关计算，不改变生料化学分析的氧化镁和生料成分总和，计算后的生料各成分恰好符合生料三率值目标值要求，出磨生料标准成分按下式计算。

  假设：L1、S1、A1、F1、C1、M1分别表示计算前生料全分析的烧失量、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁;

  L2、S2、A2、F2、C2、M2分别表示计算后生料标准成分的烧失量、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁;

  氧化镁标准成分计算，就是以出磨生料标准成分和生产控制中变化后的氧化镁为基准进行的生料成分计算，便于出磨生料氧化镁变化后及时调整氧化钙的控制指标。

  假设：L1、S1、A1、F1、C1、M1分别表示生料标准成分的烧失量、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁;

  L2、S2、A2、F2、C2、M2分别表示生产控制中氧化镁变化后生料标准成分的烧失量、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁;

  公式中有些系数，在制作计算工具时要输入详细的计算过程，否则会出现小数点修约误差，相关系数的计算过程如下：

  56.08、40.31、44.01分别是氧化钙、氧化镁和二氧化碳的分子量

  已知生料三率值的目标值是KH：0.960;SM:2.80;IM:1.50;出磨生料的氧化镁是1.15，“表4”是出磨生料氧化钙控制指标调整计算的相关数据，1#是出磨生料最新的化学分析数据，2#是计算的出磨生料标准成分，3#是计算的出磨生料氧化镁标准成分，41.75和1.93分别是氧化镁在2.05条件下的氧化钙和三氧化二铁的控制指标，42.59和1.97分别是氧化镁在1.15条件下的氧化钙和三氧化二铁的控制指标。

  可见当出磨生料氧化镁由2.05降低到1.15时，出磨生料氧化钙控制指标必须由41.75提高到42.59，否则生料KH肯定不符合目标值要求。

  在生产控制中，有时荧光仪出现故障，需要维修，往往需要几天的时间，此时可以用钙铁仪控制出磨生料，如果石灰石氧化镁比较稳定，可直接将氧化钙和三氧化二铁作为控制指标，24小时综合样进行化学全分析。如果石灰石氧化镁不稳定，应同时进行出磨生料氧化镁的手工快速分析，及时调整氧化钙的控制指标，防止长时间的滞后，三氧化二铁的控制指标则不必调整，控制过程中还要注意以下问题：

  (2)最好设计一个计算表格，保留最新的30组生料化学分析数据，对氧化钙、氧化镁及烧失量进行二元回归分析，不符合统计规律、差别较大的数据不能采用;

  (4)要采用硅质原料和铝质原料同步调整的原则，保证硅质原料和铝质原料配比的比值基本不变，该比值可从前期的配料记录中获取，取一定时间内的平均值;

  (5)由于调整滞后，在石灰石搭配时要保证石灰石氧化镁基本稳定，只有氧化镁稳定后，关系式KH=0.1968×CaO+0.1773×MgO-7.82才能变成单相关，情况就会变的简单。

  虽然氧化镁不参与生料KH值计算，但是对生料KH影响却很大，多年来这个问题一直没有引起企业技术人员和有关专家的重视，没有注意氧化镁对生料KH的影响。如果生料氧化钙基本不变，氧化镁不稳定将直接引起二氧化硅和三氧化二铝变化，导致生料KH变化，因此要注意进厂石灰石氧化镁的搭配与调整。

  就目前而言，想保证“原料成分非常稳定”根本不可能，入磨原料成分是变化的，即使采用多元素荧光仪并配置“生料率值控制管理系统”也无能为力，无法保证出磨生料率值的合理与稳定，因为调整是滞后的，也无法预测后期原料成分的变化情况，最好的方法就是实施水泥生料前置控制，根据原料的变化情况，提前调整原料的配比。