水泥中粒度检测方案(激光粒度仪)

Particle Size Measurement in the Cement Industry Application Note粒度测量在水泥工业中的重要性极其应用 TetalPlant 背景 Portland- 美国波特兰水泥制造厂的水泥质量取决于许多因素，包括原材料的化学成份，窑炉的燃烧温度以及原材料的粒子大小.本文主要感兴趣的是粒子大小测量在水泥工业中的重要性.因为粒子大小能影响研磨过程的效率以及最终产品的质量.当用自动化过程控制连续生产水泥的同时，世界上仍有许多工厂用人工控制研磨，而且用 Blaine 空气渗透法， Wagner 光子-沉降法和筛分法技术来测量粒子的大小. Blaine 和 Wagner 法测得的值一般和表面面积有关.它是粒子精细的表示.筛分法的值提供的信息是在粒子分布图上的粗粒子段的信息.以上三种方法没有一种能帮它们去做到及时的测量.因而延误了生产中不同阶段的测量. Microtrac 粒度分析仪使用在水泥行业已经有20多年，它缩短了粒度测量的时间，且在不同阶段做到及时地，精确的测量. 生产过程 原始材料的粗磨典型的粗研磨机是一个滚动式研磨机，它可以减小原始混合材料的粒子尺寸.混合的原始材料是石灰石和粘土，页岩，及炉渣的混合物材料，它又加入了硅，铝，铁，镁及三氧化硫等.总的来说混合材料是可以变化的，它受当地的原始材料的成分的影响而变化.滚动磨可以是湿磨或是干磨，在混合料被泵打入窑炉之前，在滚动粗磨后给 Microtrac 仪器提供了第一次测量机会.从滚磨机出来的混合料，它的典型的粒子尺寸数据是筛分法的50目(百分比通过).这个尺寸相当于300微米.正是Microtrac 分析仪的测量范围.对混合料的粒子的测量是重要的.因为.它要被送入到窑炉中去烘干(在湿磨的情况时).然后形成熔块.加热这是个高度能源增加的过程(因而成本昂贵).小粒子 图1-水泥生产过程 要比大粒子更快地被烘干.烘干的速率大致反比于粒子的尺寸.作为原始材料的一个均匀混合，控制好粒子的尺寸对熔块的形成也是重要的.因此，在早期阶段对粒子尺寸的测量会影响到后面生产步骤中的效率以及最终的水泥的质量. 窑炉 均匀化后的混合料被送入窑炉中，当温度上升到大约1600度C就能生产出一种稍微硬的但又被最终的磨料机很容易破碎的一种料.这种从窑炉中出来的熔块产品是经过一种化学上的均匀化，物理性能稳定的材料.它方便于存储，运输及最终的研磨以生产出最终的产品. 最终的研磨 熔块被输送到最终研磨机中，在那里要加石膏(硫化钙)，使其成为最终产品的研磨.最终研磨机的目的是要减小熔块到这么一个尺寸：它既要达到早期设置的尺寸要求，又要满足最终的波特兰-Portland 牌水泥的最终强度的特征.熔块尺寸的大小直接影响到化学反应的热动态过程，而化学反应又是为了达到这些水泥的特征而需要的.典型的粒子测量包括有：筛分法的测量(期望值大约是90%小于 325目)， Blaine 测定(期望值为4000cm2/gm )和 Wagner 测定(典型值为2000cm2/gm). Wagner 则定对实时控制太慢，但是它比 Blaine 测定法更灵敏，它常被用来在一天中调整最终的 Blaine 最佳的值.或为达到最终技术指标的基础值. 图2-Microtrac CS(计算比表面积)和Wagner 测法的比较 质量控制 因为水泥的组分，生产过程的条件及粒子尺寸大小三个因素对产品最后的使用及稳定的结构都是很重要的，所以所有员工都会关心产品的质量.实验室的质量管理人员通常要对原材料及最终产品进行许多分析.按照实验室经理或质量管理部门的要求，样品从存储仓库来(见图1)可能被取到实验室去测量.测量也可以根据工厂或生产工程师的要求由生产人员在生产基层立即被完成.现在研发人员预见到仪器自动化的价值，将仪器送到质量实验室或生产区域.因为 Microtrac 仪器操作使用方便.它可以在所有技术部门或生产部门中去使用. 数据期望值 涉及到 Microtac 仪器数据和 Blaine 测定， Wagner 测定及筛分法测量数据的 比较常常会有许多评估.在图2，图3，及 图4中的数据表示出这些测量和 Microtrac 数据的线性相关.图中我们注意到对Microtrac CS 的单位注释 (CS 为计算的比表面积单位 M2/CC) CS值已被转换换标准水泥单位 cm2/gm. 它是通过 CS 乘以10的4次方再除以水泥的密度 3.15gm/cc 转换成的. Microtrac S3500可以用在干法测量及湿法测量两种方式。湿法测量范围从0.02-2800微米.用于干法时从0.25-2800微米.干法测量又可以分为实验室干法测量，或在线干法测量.用在在线式时，水泥被传送到一个振动的加料斗中然后经过传送带进入采样样斗，它引导粉体通过一个小孔，小孔能使进入的样品速度改变以有助于样品的分散.然后粒子流进了空气束，并横跨穿过稳定的激光光束通道，光束的衍射被测得从而决定出通过光束的水泥粒子的尺寸. Microtrac 粒度分析仪用在水泥工业中的其它优点： 速度快-单次测量时仅需1分钟，而其它方法需要15分钟到2小时. 无须标定-其它技术需要定期标定. 操作员的影响-除了样品引入时，对测量上操作员仅有一点影响.测量无须太多的制样技巧.样品测试是很方便的. ● 材料-Microtrac 无需特殊的材料.其它方法的技术需要特殊的标定液体和其它的化学试剂. 计算-所有的计算结果的测量值直接由安装了 Microtrac 应用软件的一般台式计算机来完成. 图4-Microtrac 方法对 Blaine 方法的数据比较 Microtrac S3500 粒度分析仪系统 Portland – 美国波特兰水泥制造厂的水泥质量取决于许多因素, 包括原材料的化学成份,窑炉的燃烧温度以及原材料的粒子大小. 本文主要感兴趣的是粒子大小测量在水泥工业中的重要性.