水泥顆粒級配分析的實(shí)踐

蔡文舉

近年來，隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，人們對水泥的質(zhì)量提出了更高的要求。水泥顆粒級配是影響水泥性能的主要因素之一，其對水泥水化的影響很大。已有許多水泥企業(yè)采用激光粒度分析儀分析水泥顆粒級配，利用所得數(shù)據(jù)調(diào)整優(yōu)化水泥整體的顆粒分布，進(jìn)而減少水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量，最大程度地改善和激發(fā)水泥熟料及其他活性物質(zhì)的強(qiáng)度性能，減少熟料配用量。

1 水泥顆粒分布對標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量的影響

A廠有三種樣品，分別為1號、2號和3號，三種水泥成品原材料和配比一樣，卻出現(xiàn)以下問題：1號和3 號水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量偏高，2 號水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量比較正常。樣品的基本性能參數(shù)見表1，激光粒度儀檢測的樣品特征參數(shù)見表2。

標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量一般與水泥顆粒堆積孔隙率有關(guān)[1]。水泥顆粒分布越窄[2]，用來填充堆積的孔隙的水就越多，在達(dá)到相同流動度時，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量就高。表2 中，D10、D50 和D90 分別表示樣品顆粒通過率為10%、50%和90%時，所對應(yīng)的各自粒徑的大小，（D90-D10）/D50表示樣品的分布寬度系數(shù)，n 值是RRSB[3]方程的斜率，它的大小在一定程度上反應(yīng)了顆粒級配分布的集中程度。n 值越大，顆粒分布相對集中；n值越小，顆粒分布相對寬泛。由表2 可以看出，2 號顆粒分布系數(shù)最小，3 號顆粒分布系數(shù)最大。2 號成品水泥顆粒分布系數(shù)最小，分布寬度系數(shù)最寬，整體顆粒堆積孔隙率小，需要水填充的空隙少。從理論上解釋了2 號水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量較低，3號水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量較高的事實(shí)。所以，若要解決1 號和3 號水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量較高的問題，就必須增大其顆粒分布寬度，減小顆粒堆積的孔隙率等。

2 水泥顆粒分布對強(qiáng)度的影響

B 廠生產(chǎn)P·II52.5 水泥，生產(chǎn)工藝有純球磨閉路系統(tǒng)和輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨閉路系統(tǒng)兩種系統(tǒng)，配置有四條生產(chǎn)線，分別為1號線、2號線、3號線和4號線。同種物料生產(chǎn)同配比和質(zhì)量控制指標(biāo)的水泥，卻遇到了如下情況：帶輥壓機(jī)的粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)的水泥成品28d強(qiáng)度低于不帶輥壓機(jī)的水泥成品，而3d強(qiáng)度相差不大，帶輥壓機(jī)的水泥成品后期強(qiáng)度增長率較低。表3和表4分別為四條生產(chǎn)線樣品的性能參數(shù)和粒度分布數(shù)據(jù)。

一般而言，16～32μm顆粒含量的多少對水泥成品的28d 強(qiáng)度影響較大。從表4 看出，四種樣品中該顆粒段含量從大到小依次是：3號＞2號＞1號＞4號，所以3號和2號水泥28d強(qiáng)度高于1號和4號。若想解決1 號和4 號后期強(qiáng)度低的問題，就需要適當(dāng)增大帶輥壓機(jī)閉路磨的循環(huán)負(fù)荷，適當(dāng)縮窄顆粒分布寬度，同時在同樣的比表面積下，適當(dāng)提高16～32μm顆粒含量，改變其水泥的顆粒分布，使其分布更集中，加快水泥水化反應(yīng)，以提高28d強(qiáng)度。

表1 A廠樣品基本性能參數(shù)

表2 A廠激光粒度儀檢測的樣品特征參數(shù)

表3 B廠不同粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)出的水泥樣品性能參數(shù)

表4 B廠不同粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)出的水泥樣品粒度數(shù)據(jù)分布，%

表5 選粉機(jī)粒度分布數(shù)據(jù)

圖1 選粉機(jī)特勞姆曲線

3 用特勞姆曲線判別選粉效率

傳統(tǒng)的選粉效率是指在選出的成品中，某一細(xì)粒級物料重量和入選粉機(jī)物料（即出磨物料）中的同一級別細(xì)粒物料重量之比，一般用百分?jǐn)?shù)表示。目前，大多數(shù)水泥廠都是用80μm 篩和45μm 篩的篩余計算選粉機(jī)的選粉效率。但這種計算方法并沒有詳細(xì)考慮各種粒徑顆粒的實(shí)際分選效果，沒有從顆粒整體粒徑分布，尤其是沒有從微細(xì)顆粒的分選效果上評價選粉機(jī)的選粉效率。而特勞姆曲線法是通過分別計算選粉機(jī)的喂料中，每種粒徑的顆粒進(jìn)入選粉機(jī)粗粉中的量，進(jìn)而繪制表示分選效率的曲線。鑒于此，選粉機(jī)進(jìn)出口、回粉和選出的成品的顆粒粒徑分布分析格外重要。

以C 廠閉路磨機(jī)選粉機(jī)為例，測得出磨、選粉機(jī)回粉及水泥成品顆粒的粒度分布數(shù)據(jù)（見表5），根據(jù)表5累積通過量百分?jǐn)?shù)和密度分布數(shù)據(jù)，得到該選粉機(jī)的特勞姆曲線圖（圖1）。

由圖1 看出，在該分級曲線上有一個最小值，表示有多少細(xì)粉進(jìn)入到粗粉回料之中，即旁路值δ=19%，說明至少有19%的細(xì)粉進(jìn)入到粗粉回料之中。我們也可從圖中得出X25和X75，其中X25表示25%進(jìn)入回粉粗料的粒徑，X75表示75%進(jìn)入回粉粗料的粒徑，用表示選粉精度。用物料顆粒分布數(shù)據(jù)繪制選粉機(jī)特勞姆曲線，在曲線上查找各種粒徑顆粒進(jìn)入粗粉的百分?jǐn)?shù)，來計算評價選粉機(jī)的選粉效率，革新了傳統(tǒng)的評價方法。

4 結(jié)語

物料顆粒級配的分析在優(yōu)化水泥性能、工藝、設(shè)備調(diào)試等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。近期，在水泥行業(yè)推廣的在線激光粒度分析儀能夠更加精準(zhǔn)地反映設(shè)備、工藝參數(shù)和物料性能的關(guān)系。未來，在水泥生產(chǎn)智能化的發(fā)展趨勢下，顆粒級配分析在控制水泥質(zhì)量和調(diào)試產(chǎn)能中將會成為更加重要的工具。