一、激光粒度儀及水泥顆粒級配知識簡介

1、激光粒度儀的概念

      激光粒度儀是根據光的散射現象測量顆粒大小的。本文以歐美克LS-C(Ⅱ)型激光粒度儀為例簡介如下：它是以激光作光源，激光束先經過一個倒置的顯微物鏡聚焦，在焦點處放置一個針孔濾波器，以濾去雜散光。通過針孔的光是純凈的發散光束，經過準直鏡后變成平行光。樣品窗口處在平行激光束的照射之下。待測的顆粒樣品以分散狀態被輸送到測量窗口后，激光就會被散射。散射光被傅里葉透鏡聚焦，使得同樣散射角的光聚集在光電探測器陣列的同一點上，因此光電探測器陣列輸出的光電信號分布，就代表散射光強的分布。光電信號經放大、A/D轉換后送入計算機。計算機自動將散射光強分布轉換成粒度分布。樣品顆粒被送到測量窗口時，要求處于分散狀態。LS-C（Ⅱ）型儀器可以用空氣作為分散介質，稱為干法進樣。干粉進樣器由空氣壓縮凈化系統、進樣控制系統、光學窗口和收塵系統組成。空氣壓縮凈化系統包含空壓機、冷干機、油水過濾器，它為進樣器提供高壓、清潔、干燥的氣源。進樣控制箱則由料斗和控制電路組成，它是待測樣品的入口，并負責協調進樣器各個部件的工作。測量窗口是粉體樣品的噴射區，樣品經過此區域時處于完全分散狀態。收塵系統則由旋風收塵器和工業用真空吸塵器組成，它為進樣器提供一個負壓環境，保證穿過窗口的樣品全部被收集起來。

      2、水泥顆粒級配知識簡介
       在熟料已經確定的情況下，水泥性能由粒度決定。雖然對粒度——水泥特性的研究還缺乏系統性和完整性，但是已經得到的如下結論對于我們分析水泥特性還是很有指導意義。

 ⑴  1微米以細顆粒由于在和水的拌和過程中就完全水化，對強度沒有貢獻。其含量增加，說明存在過粉磨，浪費了粉磨能量；同時顯著增加了拌和的需水量，降低了澆筑性能。因此，該組分顆粒是有害的，應盡可能減少。

⑵ 1~3微米顆粒含量高，3天強度就高，同時需水量會相應增加，澆筑性能下降。因此，該組分顆粒在3天強度能滿足要求的前提下，也應盡可能低。

⑶  澆筑28天后的水化深度約為5.46μm。這就意味著大于兩倍水化深度（約11μm）的顆粒，總是有一部分內核未水化。未被水化的內核在混凝土中只起骨架作用，對強度沒有貢獻。16、32和64μm顆粒的水化率分別為97%、72%和43%，因此通常認為3～32μm顆粒對28天強度起主要作用。32μm以上顆粒，尤其是65μm以上顆粒水化率較低，是對熟料的浪費，應盡可能降低。

⑷ 3~16μm顆粒含量越高，熟料的作用發揮得越徹底，相同條件下混合材添加量就可以越高。

⑸ 32μm以上顆粒含量過高，泌水性會增大。

⑹ 混合材在粒度上如果能與熟料互補，形成最佳堆積，則混合材的添加不僅不會降低水泥強度，而且還能增加強度。

    二、如何通過調整粉磨系統來改善水泥的顆粒級配狀況

       擠壓聯合粉磨系統近年來得到了廣泛的應用，國內新建大中型干法生產線或粉磨站，絕大多數水泥粉磨系統采用了擠壓聯合粉磨系統。福建省永定閩福建材有限公司具有2條2500t/d新干法窯生產線，配套四臺水泥磨，其中三臺為φ3.2×13m，一臺φ3.8×13m，均為輥壓機、打散分級機加開路球磨機組成的擠壓聯合粉磨系統，本人擬對激光粒度儀測定粒度數據對粉磨系統調整的指導作用方面有一定的心得體會，本文對改善水泥顆粒級配的措施作一簡單的介紹。

       1、閩福建材公司水泥顆粒級配初始狀況
       表1 水泥顆粒級配情況：P·O42.5R水泥

      現狀分析：
      從表1看出，本公司當時的水泥顆粒級配，相當不合理，3-32μm的含量偏低，≥45μm的量偏大，特征粒徑偏大，混合材摻量偏低，而同期的熟料質量正常，三天有30-33Mpa；二十八天有60-63Mpa，存在熟料的極大浪費，研磨嚴重不足。為此，特別購進歐美克LS-C（Ⅱ）型激光粒度分析儀，該儀器具有分辨率高、測量重復性好、動態范圍大、測量速度快等特點，并且水泥顆粒級配測定方法（激光法）的中國建材行業標準的制定過程也參考了該儀器的大量測量數據。因此，在水泥行業中，被眾多廠家選用，我們使用該儀器分別對各臺磨機生產的各品種水泥進行跟蹤測定，每天各做一個平均樣，及時了解情況跟蹤調試。

      2、根據水泥顆粒配級存在的問題我們作了如下跟蹤調試：
     （1）加強輥壓機系統的控制，提高輥壓機的輥壓效果.
物料通過輥壓產生三種效應：
輥壓后粒度減小：小于2mm的達到70%以上；
輥壓后產生不少成品：＜80μm成品率在30%左右；
顆粒的裂縫增加，易磨性改善。
輥壓機系統選出的半成品量與球磨機系統產生的成品量是息息相關的，因此，應盡可能加大輥壓機的出功比例，充分發揮輥壓機的輥壓效果。
輥壓機系統的控制原則是：
提高半成品率，降低半成品粒徑，但不片面追求半成品的細粉含量，應盡可能加大輥壓機與打散分級機的循環量，讓輥壓機多出功。一般要求入磨物料中＜80μm在50-60%，＞2mm的小于10%，半成品比表面積100-150m2/kg。正常情況下循環負荷率在200-300%。過分追求半成品比表面積，會使入磨物料量減少，磨機產量下降。具體措施如下：

      ① 加強控制喂料粒度：
粒度過大影響輥壓效果，過小同樣影響輥壓效果；
物料密實度低（物料均齊），帶入空氣量多，影響輥壓機的運行，所以入輥物料的顆粒級配組成也很重要，較為連續的粒度分布最為理想。應提高破碎機效率，防止物料粒度過大。
      ② 控制物料水分：
入輥物料水份決定了壓輥間的咬合角，水份過低咬合角小不易形成料餅，水份過大會造成料餅不易打散。一般入輥物料綜合水份最佳在1-1.5%左右。其次，在混合材的選擇上應選擇易磨性較好的混合材。
      ③ 穩定的喂料：穩流稱重倉的作用不僅僅是稱重計量物料重量，要通過調整料流來調整新舊料的比例，調整物料的顆粒級配來獲得好的擠壓效果。一般情況下，60-80%倉位是合理的。要確保輥壓機均衡穩定喂料（合適的倉壓、穩定的流量和合理的顆粒級配）。
      ④ 合適的輥壓壓力和料餅厚度：一般認為，壓力越高細粉量越多；但過高的壓力會導致料餅不易打散，導致分級機效率下降。以料餅的松散程度判斷壓力合適與否：料餅以手能掰開為宜；太疏松說明壓力不夠；太硬說明壓力太大。應根據粉磨水泥的品種的不同及物料的粒度、易磨性等情況選擇合適的壓力。輥壓機壓力一般控制在6.5-7.5Mpa,當物料粒度大、易磨性差時壓力可適當控制高些。輥縫（料餅厚度）一般控制在20-25mm，當來料中粉料較多時，可適當控制輥縫小些。
      ⑤ 提高打散分級機分選效果

       打散分級機具有兩種功能：
       將擠壓過的料餅充分打散將顆粒分級，一般切割粒徑為2mm。所有大于切割粒徑以上的顆粒返回擠壓機重新擠壓，小于切割粒徑的進入磨機。
首先，要保證打散分級機的打散效果，應及時更換磨損的撒料盤襯板和反擊板提高打散效果。其次，要確保分級機將合格的半成品選出，要及時修補或更換破損內錐體及篩網，及時清理環形通道雜物，及時更換磨損的風輪，提高選粉效率，既要防止入磨細粉過粗，又要防止回輥壓機的粗粉中含有過多的細粉。必要時可調整內筒高度來提高入磨細粉量。

      （2）球磨機系統的優化
       ① 磨機的調整
      由于入磨物料比表面積已達150-200m2/kg，≤80μm的占60%左右，在入磨物料細度較細的情況下，如何調整球磨機是關鍵。應通過改變倉長、減小球徑的方法，來提高研磨能力，同時應注意防止過粉磨現象的發生。

       A 倉長的調整
考慮到入磨物料較細，可適當縮短Ⅰ倉、Ⅱ倉長度，加長Ⅲ倉長度，以提高研磨能力，倉長的調整見表3。調整時將Ⅰ倉、Ⅱ倉各縮短0.25米，Ⅲ倉加長0.5米。
表3倉長的調整

       B Ⅰ倉球徑的調整
Ⅰ倉應以細磨為主，兼顧破碎，在入磨物料較細的情況下，可適當降低Ⅰ倉球徑。調整時從Ⅰ倉取出部分φ60球，加入相等數量φ25球，Ⅰ倉球徑由43mm降到了40.4mm。
表4Ⅰ倉球徑的調整

      ② 磨內物料流速和通風量的控制

      A  磨內物料流速的控制：

     細度與物料在磨內停留時間成正比。對于開路磨，由于一次要完成粉磨作業，因此控制流速是非常重要的。磨內物料流速是保證產品細度，影響產量、消耗的重要因素。磨內物料流速快則產量高。但若磨內物料流速太快，容易跑粗料，難以保證產品細度；若流速太慢易產生過粉磨現象，增加粉磨阻力，降低粉磨效率。磨內物料流速受研磨體填充率、鋼球級配、通風量、物料本身流動性等的影響。球料比反映了磨內物料流速情況。球料比是球倉內研磨體與物料量之比。球料比過小，說明磨內物料流速慢物料過多，易產生緩沖作用與過粉磨現象，影響粉磨效率；球料比過大，說明磨內物料流速過大，會增加研磨體之間及研磨體與襯板間的無功損失，降低產量，增加電耗。

應控制合適的球料比，一般情況下，頭倉（Ⅰ倉）露球半個，中間倉（Ⅱ倉）球料面平，尾倉（Ⅲ倉）料面高出球面。

     B  控制合適的磨內通風

     磨內通風的作用：可以使磨內的微粉及時地被氣流帶走，從而降低過粉磨現象，提高產量；

可以降低磨內溫度，減少糊球現象，提高產量，降低電耗；可以降低水泥溫度，改善水泥質量。一般控制出磨水泥溫度在110-120℃，不超過120℃

通風過大會使磨內料面降低，球料比增大，影響粉磨效率使產品細度變粗；風速過小，會使球料比降低，產生過粉磨現象。一般操作上以控制磨頭微負壓（-50pa）為宜。應根據出磨水泥顆粒級配情況及時調整通風量，當＜3μm顆粒含量高時，可適當加大通風量；當3-32μm顆粒含量低時，可適當減少通風量。

    三、水泥顆粒級配改善情況

      我們通過對出磨水泥顆粒級配的測定，指導磨機的調整，通過采取以上措施，出磨水泥顆粒級配有了明顯的改善，表2為調整前后水泥顆粒級配對比情況。從表2中可見，調整后水泥顆粒級配處于比較理想的狀態，＜3μm 的含量小于12%，3-32μm含量可達65%，，＞65μm含量降到了1.0%，特征粒徑x’由30.37μm降到了22.25μm，3天和28天強度也明顯提高。在熟料質量、混合材種類、水泥質量指標相同的情況下，通過調整水泥顆粒級配，可提高水泥的使用性能，提高水泥的三天和二十八天強度，混合材摻量可增加4-6%，臺時產量增加了約7噸。

表2  水泥顆粒級配情況

       本公司已把出磨水泥顆粒級配數據，作為日常控制的手段之一，每天分磨，分品種對出磨水泥的顆粒級配進行測定，并分析其結果，及時報中控室磨操及制成車間，根據測定結果，適時調整磨機狀態，實踐證明，通過激光粒度儀測定水泥顆粒級配指導優化粉磨工藝是實現理想的水泥顆粒級配的有效途徑，能提高水泥的使用性能，提混合材的摻量，有明顯的經濟效益。

                             作者：張 茂 文     單位：福建省永定閩福建材有限公司