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现如今水泥厂都偏向于将水泥磨细来提高水泥强度,其实水泥石强度并不一定随水泥细度的增加、组分水化活性的提高而提高。但颗粒越细,水化活性越高;最初的强度发展速率随细度增加而增长。在规范中,水泥细度通常用筛余或比表面积来衡量。实际上除了进行上述指标的控制,对于细度而言粒度分布也是重要因素。
水泥粒度测试——干法与湿法对比研究报告任中京1,江海鹰1,沈铭钢2,杨梅2(1.济南大学颗粒测试研究所;2.济南微纳仪器有限公司,山东济南250022)摘要:使用济南徽纳仪器有限公司生产的湿法激光粒度仪Winner2000和干法激光杜度分析仪Winner3001对水泥样品进行了测试对比实验。实脸结果表明,测试参数选择得当,二者结果吻合良好。激光杜度分析仪能够满足水泥行业质童检脸与工艺控制的需要。关键词:水泥;粒度分布;激光拉度分析;干法分散;湿法分散水泥颗粒级配又称水泥粒度分布,对水泥水化速度、水泥强度有重要的影响。提高水泥早期强度的方法有多种,研究表明,控制水泥颗粒级配是最经济有效的方法。水泥行业曾经采用细度控制生产,现在已经表明效果不佳。水泥行业采用比表面积的指标,实际上比表面积应该是颗粒级配的函数,颗粒级配却并不仅仅是比表面积的反函数。换句话说,一个比表面积值可以代表多种不同的粒度分布,结果不是唯一的。激光粒度分析技术出现以后,颗粒级配的测试是水泥行业的最佳选择。我们从1996年承担国家“七五”科技攻关项目“水泥颗粒级配在线分析仪的研制”开始,对水泥颗粒级配进行了大量研究。现在将湿法与干法测试对比介绍如下。1.湿法水泥测试由于水泥是一种与水发生水化反应的物质。特别是小颗粒在遇水初期就放出大量水化热。因此湿法测试水泥颗粒级配必须使用无水乙醇。水泥粒度分布主要特点是分布较宽,范围在1-100μm。湿法激光粒度仪Winner2000为了准确测定水泥粒度分布采用了特殊设计的管道阀门循环系统,以保证大小颗粒在测试过程中既充分分散又不会发生离析。测试过程中取样操作特别重要,取样前充分混合搅拌以保证样品的代表性。分散剂可选用氯化钙水溶液,超声3-4min。为了节约运行成本,用过的乙醇经真空抽滤,可重复使用3-4次,最后可用于清洗样品池。微纳激光粒度分析技术已经在山东水泥质检站等数十家水泥生产与研究单位使用取得了很好的效果。在此不再赘述。2.干法水泥测试干法激光粒度分析技术是一种采用空气作分散介质的粒度分析技术,其优点是测试速度快、操作简单、采样量大、代表性好、无需液体介质、运行费用低。分散是否充分是干法测试的关键。干法测试根据空气动力学原理,采用紊流分散技术,颗粒在气流中正激波的作用下,颗粒之间由于互相碰撞、速度梯度、颗粒与管壁的摩擦产生分离达到分散的效果,合理调整气压,特别是进料负压可以保证分散效果。干法分散对于水溶性颗粒、磁性颗粒、植物性颗粒等都是唯一的分散方法。为了研究干法与湿法之间的一致性,我们做了大量的实验。实验表明,影响干法测试与湿法测试之间一致性的因素有:(1)气压大小对颗粒分散有较大的影响,气压不足导致分散力不够,分散不充分;(2)负压不仅与气压有关也与喷嘴结构有密切关系;(3)喂料速度与均匀性对测试稳定性有直接关系,遮光比大将导致多次散射,浓度不同多次散射效果也不同,因此严格控制遮光比提供均匀的料流是十分必要的;(4)气体的湿度对样品的有效分散有较大影响,控制水分含量是水泥测试的一项必要措施;(5
水泥颗粒的粒度分布对水泥性能(例如强度、流动性等)有很大影响。目前为止,粒度测试技术在水泥行业的应用并不普及,针对目前大家对粒度仪以及粒度数据如何指导水泥生产问题还不十分了解,在此做些简单的讨论,以帮助大家初步了解这个相对较新的技术领域。 首先要介绍水泥粉体粒度分布对水泥性能有什么影响。 通过对水泥水化过程的研究发现: 1、 1微米以下细颗粒由于在加水搅拌的短暂过程中就完全水化,对强度没有贡献。其含量多,说明存在过度粉碎,浪费了磨机电能;同时还降低了水泥的流动性,不利于浇筑。因此,这部分颗粒是有害的,应尽可能减少。 2、 1—3微米颗粒水化速度较快,几个小时到两三天时间就基本水化完毕。这部分颗粒多,水泥的3天强度(水泥重要性能参数之一)就高,同时配制水泥浆需水量会相应增加,水泥浆流动性降低。因此,该范围颗粒在3天强度能满足要求的前提下,也应尽可能少。 3、 水泥浇筑28天后的水化深度约为5.46µ m。这就意味着大于两倍水化深度(约11µ m)的颗粒,总是有一部分内核未水化,未被水化的内核在混凝土中只起填充作用,对胶凝没有贡献。16、32和64µ m颗粒的水化率分别为97%、72%和43%,因此通常认为3~32µ m颗粒对28天强度(水泥重要性能参数之一)起主要作用。32µ m以上颗粒,尤其是65µ m以上颗粒水化率较低,是对熟料的浪费,应尽可能降低。 从以上几点研究可以看出,水泥颗粒粒度分布对水泥的性能和生产成本影响是很大的。 二、原有粒度分析方法和实验手段已经不能满足现有技术需求。 长期以来,水泥行业都用RRSB曲线描述水泥的粒度分布。它的优点是简便易于分析,只要做两种筛孔的筛余量(通常为80µ m筛余和45µ m筛余)就能求出分布。但是RRSB分布只是水泥实际粒度分布的一种近似表达,与水泥真实粒度分布有一定差距,对一般性的性能研究有帮助,但是如要深入的探讨粒度分布对水泥性能的影响,RRSB分布就无能为力了。因为它无法做到真实、精确的描述1微米以下颗粒含量、1~3微米颗粒含量、3~32µ m颗粒含量等对水泥性能有重要影响的数据。 三、现代流行的粒度仪中,激光粒度仪是最适合测试水泥粒度分布的。 现代比较流行的粒度测试仪器有:激光粒度仪、沉降粒度仪、电阻法颗粒计数器、颗粒图像仪等。沉降仪、电阻法计数器和图像仪的测量范围基本都在微米级,但它们的动态范围不够(通俗讲也就是不换档的情况下的最大量程不够)。它们的全量程一般需要某种形式的“换挡”后才能实现,无法满足粒度是宽分布的水泥颗粒测试。绝大多数的激光粒度仪都是无需换挡的全量程仪器,非常适合测量水泥的粒度分布,另外激光粒度仪可用空气作为介质(干法分散),非常有利于分散会有水化反应的水泥颗粒。 通过使用激光粒度分析仪获得了水泥颗粒的真实详细的粒度分布,我们就可以发现自身产品在颗粒级配上存在的问题,及时正确调整生产工艺(球磨时间、钢球配比等),从而获得较高的生产效益。综上所述,在水泥生产、研究领域引入激光粒度分析仪是非常有必要且能够产生巨大技术和经济效益的事情。笔者参考了部分相关方面的专著,并结合自身的粒度仪和水泥技术知识,对激光粒度仪在水泥行业的意义作用做了浅显说明,希望能给水泥行业工作人员一点启示和帮助。由于本人水平有限,文中有叙述不当和不足之处也请大家谅解并指正。(有需要的可下载附件里的PDF文档)[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=132907]原文PDF文档[/url]