改善水泥生产中的粒度分布

提高水泥研磨效率可带来诸多好处:

  • 降低能耗。提高研磨效率意味着能够在每吨能耗 (kWh / t) 不变的情况下提高细度,或在恒定的细度下降低每吨能耗 (kWh / t)。实际应用中后者更常见。
  • 提高磨机产量。更高的研磨效率可在细度不变的前提下提高产量。
  • 改善粒度分布 (psd)。更高研磨效率意味着:既能减少粗颗粒,还不会因为过度研磨产生超细粉末,从而缩窄粒度分布。
  • 提高强度。较窄的粒度分布意味着粗颗粒的量减少,这能提升水合效果,从而获得更高的水泥强度。

改进循环运行、选粉机设计、磨机内部或磨机类型等工艺有助于提升水泥研磨效率。

评估水泥细度

过去,水泥厂商通过评估比表面积 (SSA) 或勃氏 (Blaine) 细度,以及不同尺寸下的筛余物来测量水泥细度(即水泥粒度)。但现在有不少厂商使用粒度分析技术来评估细度,同时监测磨机效率。在传统的Blaine SSA细度评估方法中,水泥细度是通过透气法测定的,即在恒定压力下使干燥空气通过压实的圆柱形水泥床。为确定SSA,通常使用液体置换法或使用气体(如氦)比重计来测定颗粒密度。

尽管通常采用勃氏比表面积 (Blaine SSA) 来表示水泥细度,但该指标实际上并不能与水泥性质形成很好的对应关系,因为在同一SSA下,粗颗粒(残余物)的比例可能会出现显著的变化。尺寸为30-90微米的残留物通常使用诸如Alpine空气喷射筛设备一类的测试筛进行测量。为充分了解水泥细度对水泥性能的影响,厂商需要更深入了解粒度分布。

目前存在多种测量粒度分布的技术,主要包括激光衍射(如Cilas、Malvern和Sympatek)和沉降法(如光学或X射线沉降法)。粒度分布测试结果可使用Rosin-Rammler方程通过数学方式表示。

Rosin – Rammler构成直线对应关系

R = 100[e-(x/a)n]

其中   R = 筛余%
           x = 粒径
           a 和 n = Rosin – Rammler常数

公式还可记为:In In 100/R = n In x - n In a
因此,根据图形可计算得到直线的斜率n和截距n In a. a = x ,其中 R=100/e (=36.79%)

使用细度和筛余作为粒度分布指南

如果水泥组成恒定,则可采用筛余和SSA作为表示粒度分布的指南。例如,下表显示了对应于SSA(以m2 / kg为单位)和筛余(R45μm) 的Rosin-Rammler粒度分布估计斜率。斜率为通过X射线沉降获得的粒度数据。

评估磨机效率

Rosin-Rammler psd的斜率能很好地反应磨机效率,更高的磨机效率对应更小的粒度分布范围。下表为各种CEM I型水泥研磨系统的斜率 (n) 值指南。

磨机系统  激光 沉积
BM球磨  - 开路 0.80 - 0.90 0.90 - 1.10
BM球磨  - 闭路(第1代选粉机) 0.90 - 1.10 1.05 - 1.15
BM球磨  - 闭路(第3代选粉机) >1.10 1.20 -1.30
VRM 立磨 >1.10 >1.20

 

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