（材料学专业论文）水泥粉磨工艺改造与颗粒级配优化研究.pdf

分类号：t u 5 学号：2 0 0 3 0 1 1 0 5 0 0 7 华南理工大学硕士学位论文 水泥粉磨工艺改造与颗粒级配优化研究 作者姓名：陈光 申请学位级别：工程硕士 研究方向：材料工程 论文提交日期：2 0 0 6 1 0 学位授予单位：华南理工大学 答辩委员会成员： 主席： 委员： 指导教师姓名、职称：卢迪芬教授 学科专业名称：材料学 论文答辩日期：2 0 0 6 1 2 学位授予日期： 卢够舅j乙、旋仿识渺镳二 尸 i 一 i ii 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：际兆日期：阳d 多年i 乙月肜日 览。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大 学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许学位论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复 制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容 相一致。 本学位论文属于： 酥密，在垄年解密后适用本授权书。 口不保密。 学位论文全文电子版提交后： 口同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：陈光日期： 加口歹、f2 旧 指导教师签名： 夕趟多 日期：如f 2 p 摘要 本文结合企业生产实际，坚持理论来源于实践又指导实践的原则，通过所在水泥企 业应用辊压机加磨内筛分技术，改造水泥粉磨工艺，由宏观到微观，将生产现场发生的 问题，通过实验室分析研究，得出实验结论，并将实验室的分析研究结果应用于生产， 指导大型设备水泥磨磨内结构的调整。从优化水泥颗粒级配入手，进一步挖掘技术改造 的潜力，服务于生产。 本文对水泥的颗粒级配进行了研究，研究结果表明，水泥颗粒级配对水泥的质量性 能有直接的影响，特别是3 微米3 0 微米之间颗粒含量对强度增长起主要作用。生产实 验证明，通过对水泥磨内研磨体级配的研究，减少跑粗和过粉磨现象，可以优化水泥颗 粒分布，提高水泥产品3 3 0 1 a m 颗粒的集中度，实现水泥颗粒的连续级配及紧密堆积， 有效改善水泥质量，达到水泥质量二次升级的目的。另外，对减少水泥标准稠度用水量， 减少配制混凝土的需水量，提高水泥、混凝土的强度及混凝土耐久性均有利。 应用辊压机加磨内筛分技术，有利于实现水泥粉磨工序的节能降耗和水泥颗粒分布 的可调性，实现最优化分布，我公司通过对水泥粉磨工艺进行辊压机加磨内筛分技术改 造，将闭路磨改为开路磨，与原有粉磨系统对比结果表明：辊压机加磨内筛分开路磨系 统磨制的水泥更有利于水泥性能的优化。 实验室研究提出高细混合材( 高细粉煤灰、高细石灰石、高细矿渣) 的掺加方式和 最佳掺入比例，根据实验结论，结合生产工艺和水泥磨内的结构进行调整，通过反复调 整水泥磨三仓的长度、筛分装置的筛缝、隔仓板的篦缝、研磨体的规格、级配，确定最 佳工艺参数，才能达到优化水泥颗粒级配的目的。在保证产品质量的前提下，在水泥生 产中多掺加粉煤灰作混合材，有效促进了工业废渣的再资源化利用，在发展水泥的同时， 节约了自然资源，保护环境，提高了企业的经济效益，也是国家倡导“发展循环经济， 建设节约型社会”的具体体现。 关键词：辊压机；筛分；水泥；颗粒级配；高细粉煤灰 a b s t r a c t i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，w ec o m b i n el a b o r a t o r y e x p e r i m e n t 、析t 1 1f a c t o r yp r o d u c t i o n , m e a n t i m ew ei n s i s tt h ep r i n c i p l et h a tt h et h e o r i e sc o m ef r o mp r a c t i c ea n dt h e o r i e sg u i d e p r a c t i c e i no u rc e m e mf a c t o r yw ea p p l yt h er o l l e rp r e s s e rt o g e t h e r 、 r i t l lt h et e c h n i q u ef i x i n g s c r e e ni n s i d eb a l lm i l l w er e f o r mt h ec e m e n tg r i n d i n gp r o c e s sf r o mm a c r o s c o p i c a lt o m i c r o c o s m i c ，b yt h i st e c h n o l o g yw ec a ns o l v et h ep r o b l e mi nt h ep r o d u c t i o no nt h es p o t w e d r a wo u tt h ee x p e r i m e n t a lc o n c l u s i o nb yt h ee x p e r i m e n ta n a l y s i sa n dc o n s i d e r a t i o ni nt h e l a b o r a t o r y ，t h e nw em a k et h ea n a l y t i cl a b o r a t o r yr e s u l ta p p l yf o rp r o d u c t i o n , a n dt a k et h i s r e s u l ta sag u i d a n c ef o rt h es t r u c t u r a la d j u s t m e n ti n s i d eo f l a r g ec e m e mm i l le q u i p m e n t s w e b e g i nt oo p t i m i z ec e m e n tg r a i ng r a d i n gt h e ne x p l o r et h ef u r t h e rp o t e n t i a lo ft e c h n i q u e i n n o v a t i o n , a n df i n a l l ym a k ei ts e r v i c ei np r o d u c t i o n c e m e mg r a i ng r a d i n gi ss t u d i e dp a r t i c u l a r l yb yu sa n dt h er e s u l ts h o w st h ec e m e m g r a i n g r a d i n gd i r e c t l yi n f l u e n c et h eq u a l i t yo ft h ec e m e n le s p e c i a l l yt h ea m o u n to ft h ec e m e mg r a i n r a n g i n gf r o m3 p mt o3 0 1 x mw i l lt a k ee f f e c to nt h es t r e n g t ho fc e m e ma r t i c l em a i n l y t h e p r o d u c t i o ne x p e r i e n c ei n d i c a t et h a tc o r r e c t l ya d j u s t i n gt h eg r a d i n go ft h eg r i n d i n gm a t e r i a l i n s i d eo fb a l lm i l lc a nf u l f i l lt h ea i mt h a td e c r e a s et h eu n r e a s o n a b l ep a r t i c l eq u a n t i t yo fc o a r s e c e m e mp a r t i c l ea n df i n ep a r t i c l e ，m e a n w h i l eo p t i m i z i n gc e m e n tp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n , e n h a n c i n gt h ea m o u n to fs a t i s f i e dp a r t i c l e3 1 a m 3 0 1 m a ，o b t a i n i n gt h ec o n t i n u o u sc e m e n tg r a i n g r a d i n gt o g e t h e rw i t hc o m p a c tp i l ef o rp a r t i c l e ，i m p r o v i n gc e m e n tq u a n t i t yo b v i o u s l y ，a t t a i n t h ep u r p o s et h a tu p g r a d ec e m e mq u a n t i t yf u r t h e r m o r e o v e r ，t h i si n n o v a t i o nc a nr e d u c et h e a m o u n to fw a t e rf o rc e m e m ，l e s s e nt h ea m o u n to fw a t e rf o rc o n c r e t ep r e p a r a t i o na n df i n a l l yi t i n c r e a s e sc e m e n ta n dc o n c r e t es t r e n g t ha n db e n e f i tf o r t h ed u r a b i l i t yo fc o n c r e t e a p p l y i n gt h er o l l e rp r e s s e rw i t l ls c r e e ni n s i d em i l lt e c h n i q u ei sh e l p f u lt or e d u c ee n e r g y c o n s u m p t i o ni nt h ep r o c e s so fc e m e n tp r o d u c t i o na n da d j u s tc e m e n tg r a i ng r a d i n gm o r e c o n v e n i e n ta n dt h i st e c h n i q u ec a ng e ta d j u s t a b l ec e m e n tg r a i ng r a d i n gd i s t r i b u t i o n o u r c o m p a n yc h a n g et h eo r i g i n a lc e m e n tg r i n d i n gs y s t e ma n dr e p l a c ef o r m e rs y s t e mb yr o l l e r p r e s s e r 、v i ms i e v ei nm i l l ，s ow ed i s p l a c eo r i g i n a lc i r c u l a t em i l ls y s t e m 谢t i lo p e nm i l l i n c o n t r a s tw i t ho r i g i n a lm i l ls y s t e m ，t h er e s u l td e m o n s t r a t e st h es y s t e mt h a tr o l l e rp r e s s e rw i t h i n s i d es i e v ec a ng r i n dh i g hq u a l i t yc e m e n ta n da d v a n c ec e m e n tp e r f o r m a n c e o nt h eb a s i so ft h er e s e a r c hi nl a b o r a t o r yw ep u tf o r w a r dt h es c h e m ea b o u tt h em e t h o d a sw e l la st h eo p t i m a lr a t i oo ft h ea d m i x t u r ew h i c hc o n t a i n sf i n ef l ya s kf i n el i m e s t o n ea n d f i n es l a g a l t h o u g hw eh a v eg o tt h ee x p e r i m e n tc o n c l u s i o n , w ea l s or e l a t e dt h ep r o d u c t i o n p r o c e s s 谢t 1 1t h ea d j u s t m e n tf o rt h ei n n e rs t r u c t u r eo fc e m e n tm i l l ，b ya l t e r i n gt h el e n g t ho ft h e i i n l i r ds t o r e h o u s eo ft h ec e m e mm i l lt i m ea f t e rt i m e ，t h ed e v i c eo ft h es i e v es y s t e mi n c l u d i n g $ c r e e nh o l e ，t h es l o to fp a r t i t i o nb o a r d ，s i z ea n dg r a d i n go fg r i n d i n gm a t e r i a l ，a l lo ft h e mi s m a k ec e r t a i nt h eb e s tp r o c e s sp a r a m e t e r t h e nw ec a na t t a i nt h ep u r p o s et h a to p t i m i z ec e m e m g r a i ng r a d i n g i nt h ep r e m i s eo fg u a r a n t e e i n g c e m e mp r o d u c tq u a l i t y ，w ea l s ob l e n d e df l ya s ha sa d m i x t u r ei nt h ec e m e mp r o d u c t i o n ， t h i sm e a s u r ec a nr e c y c l et h ei n d u s t r yw a s t ee f f e c t i v e l ya n di n c r e a s et h ec e m e n to u t p u t , a tt h e s a m et i m ei te c o n o m i z e dt h en a t u r er e s o u r c e s ，a n di sa l s oc o r r e s p o n d e n c ew i t he n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n , f m a l l yi ti n c r e a s e st h ee c o n o m i cp e r f o r m a n c eo fo u rc o m p a n y i ti sa l s oap r a c t i c a l c o n d u c tf o rt h ep o l i c yo f0 1 1 1 c o u n t r yd e v e l o p i n gc i r c u l a re c o n o m ya n db u i l d i n gat y p eo f i n d u s t r i a ls o c i e t y k e y w o r d s ：r o l l e rp r e s s e r ：s c r e ! e n ：c e m e n t ：g r a i ng r a d i n g ：u l t r a f i n ef l ya s h i i l 目录 摘要罢i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 课题背景1 1 2 文献综述。2 1 2 1 水泥厂粉磨工艺概述2 1 2 2 目前我国水泥粉磨工艺概述2 1 2 3 关于水泥颗粒级配的研究3 1 3 课题来源及主要研究内容7 第二章水泥粉磨工艺改造方案1 0 2 1 项目可行性10 2 2 项目必要性1 0 2 3 粉磨工艺改造方案设计1 1 2 3 1 三种粉磨工艺方案1 l 2 3 2 方案选择。1 2 2 3 3 选择第三方案的理由1 2 2 4 主要技术经济指标预测13 2 5 技改后生产工艺流程1 3 2 6 系统主机设备1 4 2 7 方案的投资计算1 4 2 8 技术经济评价l5 2 8 1 节电创效1 5 2 8 2 水泥多掺混合材创效1 5 2 8 3 水泥总产量增加创效1 6 2 8 4 总创效。1 6 2 9 静态投资回收期1 6 2 1 0 吨水泥投资1 7 华南理下大学硕士学位论文 2 1 1 方案优点17 2 1 2 本章小结1 7 第三章辊压机联合水泥粉磨工艺改造18 3 1 技术改造内容1 8 3 2 系统工艺设备介绍18 3 3 工艺流程1 9 3 3 1 磨头配料系统1 9 3 3 2 辊压机系统1 9 3 3 3 工艺流程图( 见附录i i ) 2 0 3 4 水泥配料控制方案2 0 3 5 辊压机系统功能特点及控制措施2 0 3 5 1 辊压机系统的功能特点2 0 3 5 2 系统运行中的控制措施2 1 3 6 辊压机联合粉磨工艺改造后存在的问题2 l 3 7 改进措施2 2 3 8 辊压后物料粒径2 3 3 9 改造前后水泥磨技术指标变化2 5 3 1 0 本章小结2 5 第四章水泥磨内筛分技术改造2 6 4 1 磨内筛分技术的作用2 6 4 2 磨内筛分技术的原理2 6 4 3 磨内筛分技术的筛分装置3 0 4 3 1 四种筛分装置的结构对比3 0 4 3 2 四种筛分装置的性能分析比较。3 1 4 4 我公司选用扇形筛板型筛分装置3 2 4 5 筛分技术关键3 3 4 6 磨内筛分技术对优化水泥颗粒级配的作用3 4 4 7 磨内结构及相关工艺参数的确定3 4 4 8 辊压机加磨内筛分技术改造前后水泥颗粒级配分布对比3 4 i i 4 8 1 颗粒的特性参数3 4 4 8 2 改造前颗粒级配分布3 5 4 8 3 改造后颗粒级配分布3 6 4 8 4 改造前后颗粒级配分布对比3 8 4 8 5 磨内筛分技术工艺改造前后技术指标对比3 8 4 9 本章小结3 8 第五章水泥颗粒级配优化研究3 9 5 1 颗粒级配的定义3 9 5 2 细度、比表面积与颗粒级配的关系3 9 5 3 辊压机加磨内筛分技术改造完成后的遗留问题3 9 5 4 研究思路与化验室小磨试验方案3 9 5 4 1 实验材料4 0 5 4 2 取样要求：4 0 5 4 3 制样要求：4 0 5 4 4 试验结果。4 l 5 4 5 结果分析4 9 5 4 6 实验结论4 9 5 5 优化生产线粉磨工艺。5 0 5 5 1 优化磨内结构5 l 5 5 2 解决高细粉煤灰的包球、包锻现象5 5 5 5 3 磨内结构优化后测试数据5 6 5 6 本章小结5 9 第六章水泥粉磨工艺改造成果及效益6 0 6 1 提高磨机产量6 0 6 2 降低水泥粉磨电耗6 0 6 3 改善水泥颗粒级配，提高水泥强度，多掺混合材6 0 6 4 有效降低吨水泥粉磨设备维修消耗6 l 6 5 降低了劳动强度、改善了工作环境6 l 1 1 1 华南理1 ：大学硕十学位论文 - _ _ - - l _ _ _ - _ _ l _ _ _ _ _ - _ _ - _ i l _ i _ _ i _ l l _ l - 一_ _ 结论6 2 参考文献6 3 附录i 高细混合材颗粒级配测试6 8 附录i i 工艺流程图7 3 攻读硕士学位期间取得的研究成果。7 4 蜀 谢7 5 i v 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题背景 水泥工业作为基础性原材料行业，与国民经济整体发展水平关联度较高，随着我国 基本建设的快速发展，基本建设对水泥的需求量越来越大。“十五”期间，我国全社会固 定资产投资保持年均2 0 以上的高速增长，强劲拉动了水泥的生产和消费。2 0 0 5 年全 国水泥产量1 0 6 亿吨，较2 0 0 0 年净增4 6 亿多吨，五年平均年增长1 2 。“十一五”期 间，工业化和城镇化进程加快，城乡居民住房水平升级，基础设施建设进一步发展，都 将拉动水泥消费需求保持一定增长。另一方面，随着全面贯彻落实科学发展观，转变经 济增长方式，加强资源节约与综合利用，全社会固定资产投资规模增长过快的势头受到 抑制，水泥消费需求的增幅比前几年会有所回落。预计“十一五”期间，水泥消费需求年 增长3 3 5 ，2 0 1 0 年国内水泥需求量为1 2 一1 2 5 亿吨，比2 0 0 5 年增加1 5 _ 2 亿吨。 水泥工业在产量高速增长的同时，技术进步明显。水泥粉磨技术取得突破性进展， 节能降耗效果突出，环保实现达标排放。装备的先进性、可靠性大幅度提高，国内拥有 自主知识产权的大型成套水泥粉磨装备技术成熟可靠、价格合理，具有从设计、施工、 制造、安装的系统集成服务能力，国际竞争力日益增强。大型水泥粉磨站建设不仅扩大 了水泥产品的销售半径，还促进了工业废渣利用，“十五”期间水泥工业年消纳工业废渣 已超过2 亿吨，占工业废渣总利用量一半以上【1 】【2 】。发展水泥，保护环境，既是保护人 类赖以生存的大自然的需要，也是建设美好家园和社会文明的体现。如果用1 吨熟料和 大量工业废渣( 如矿渣、粉煤灰等) 生产出2 3 吨高性能水泥，不但可以适应高性能混凝 土的配制需要，而且有利于环境保护【3 】【4 】。实现这个目标的关键在于水泥粉磨，采用工 业废渣与熟料分别粉磨( 或在一定条件下混合粉磨) 工艺，合理控制熟料和工业废渣的粒 度分布，充分挖掘熟料的潜在活性，充分利用工业废渣的活性，发挥微粉的紧密堆积效 应，就可以生产出大掺量混合材料的高性能水泥，为水泥工业的资源综合利用开辟广阔 前景 5 j 【6 】【刀。因此，我国水泥工业的可持续发展已成为人们普遍关注的热点话题，而水 泥颗粒特征与粉磨技术是这个话题的重要议题【8 1 2 1 。水泥粉磨工艺的技术进步，还应体 现在磨制出的水泥产品具有最适宜的颗粒特性，如颗粒形貌、颗粒级配和紧密堆积等， 改变传统水泥粉磨质量控制只采用细度( 或比面积) 的粗放型方式，实现水泥颗粒度特征 的现代控制方法【1 3 1 5 1 。 华南理工大学硕十学位论文 1 2 文献综述 1 2 1 水泥厂粉磨工艺概述 在水泥生产中，需要消耗大量的能源。主要包括热能和电能，其中热能约占8 0 ， 电能约占2 0 。还有其它如人力资源等。 近年来，随着中国经济的迅猛发展，尤其是基础工业投资的大量增加，需要越来越 多的水泥：水泥工业本身就是高能耗产业，在中国前居第四位，在美国前居第七位。中国 每年生产大约9 亿吨水泥，每年大约消耗1 3 5 亿吨标准煤、消耗约9 0 0 亿度电。 水泥工业的节能只有三个方面，一是节省热能，二是节省电能，其次是节省人力资 源。在水泥厂中，每生产一吨水泥需要粉磨的各种物料就有3 - 4 吨之多。粉磨生料、熟 料和原煤等的电能消耗占工厂总电力消耗的6 0 7 0 。粉磨成本占水泥生产总成本的 3 5 左右。这三种磨机的钢铁消耗占工厂钢铁总消耗的5 5 以上。这些磨机及其辅属设 备的维修量约占全厂设备总维修量的6 0 。尤其是这些管磨机的噪音都很高，最高可达 1 3 0 d b ，最低也不小于1 0 0 d b ，严重危害工人的身心健康。由此，改善粉磨作业环境在 水泥生产中具有十分重要的意义。长期以来，承担上述粉磨任务的设备主要是管磨机。 其粉磨效率极低，能耗很高。 根据世界各国粉磨工作者的研究和试验测定证明：管磨机的粉磨效率，最高不超过 9 ，大部分认为1 3 。安塞尔姆( a n s e l m ) 通过试验证明，管磨机的粉磨效率低到令人 难以置信的程度，只有0 6 ，日本坂下摄通过试验测定管磨机的能量消耗分配为：纯机 械传动方面的能量消耗占7 4 6 ，用于粉磨物料所消耗的理论能量仅有2 2 ，其余为 声能消耗和研磨介质及衬板的磨损能量消耗等。因此，它一直是世界各国粉磨工作者所 关注的大问题，专家们都在极力寻求提高粉磨效率的途径。 1 2 2 目前我国水泥粉磨工艺概述 我国水泥粉磨细度普遍较粗，细粉含量低，没有主动控制水泥颗粒级配和各组分的 颗粒级配。水泥的细粉含量和颗粒级配主要影响混凝土浆的和易性、需水量、硬化混凝 土的早期强度、强度增进率、密实性、易开裂性和耐久性。细粉能提高早期强度和密实 性及砂浆流动性，但对干缩纹不利。目前德国水泥厂生产的水泥，0 0 8 m m 筛筛余都在 1 以下，一般都为o ，勃氏比表面积在3 5 0m 2 k g 以上，小于1 61 tm 的细粉量一般大 于5 0 ，甚至接近7 0 。 以往我国水泥企业普遍存在一个“重窑轻磨”的偏见，要提高水泥的产量、质量、降 2 第一章绪论 低能耗，只重视窑的状况，对水泥粉磨的作用重视不够。实际上，窑和磨是水泥企业提 高产量、质量和降低能耗的两条基本途径【1 6 2 0 。目前，粉磨工艺落后是广大水泥企业的 突出问题。采用传统的球磨机将块状物料磨制成粉状物料的有效能耗利用率很低，据权 威专家测定，有效利用率不足3 ，绝大部分电能没有充分利用，而转换为热量、噪音 和研磨体的能量消耗。节能型辊压机的诞生及大型化正在改变着粉磨工艺的落后状态， 辊压机的应用实现了“磨外预粉磨的新工艺【2 卜2 4 1 。在粉磨过程中，工艺人员越来越注意 对产品粒级组成和颗粒形态的研究。通过对钢球级配的研究，努力提高水泥产品3 3 0 l lm 颗粒的集中度，减少粗磨和过粉磨，改善水泥质量；通过提高熟料质量，改善水泥 颗粒形态，达到水泥质量二次升级的目的瞄 2 7 】。以磨内筛分技术为先导的磨机内部结构 改造正在推广应用，对提高粉磨效率和磨制最佳粒度分布的水泥起到了重要作用口引。 目前水泥生产厂家对水泥的高性能化认识不全面，往往将强度、高比表面积的水泥 认为是优质水泥的唯一标准，结果出现了水泥配制混凝土时，坍落度损失大，需水量大， 施工性能差等问题【2 9 】。因此，水泥性能的优劣必须从水泥在混凝土中的使用性能及效果 来衡型3 0 1 。从现阶段认识来看，水泥的高性能化应具有以下的特点：配制混凝土时需水 量低、流动性好、与外加剂有较好的相容性；具有较高的胶砂强度，水泥的颗粒分布合 理，使之更有利于提高混凝土的工作性能与耐久性 3 1 - 3 3 1 。 1 2 3 关于水泥颗粒级配的研究 水泥粉磨细度以及水泥的颗粒级配将对水泥活性的充分发挥和混凝土性能的改善 产生重要的影响。一般而言，水泥颗粒愈细，反应物的表面积愈大，表面能越高，水化反 应速度越快，水化反应程度越深，使水泥石较为密实。水泥颗粒的颗粒级配也会对水泥 的强度产生影响。良好的颗粒级配能够有效地降低堆积物料的空隙率，增大密实度，降低 水泥的标准稠度需水量，充分地发挥细颗粒的填充密实作用和大颗粒的骨架作用，能够 显著地缩小i s o 法与g b 法强度的差距，有利于强度专项指标的发展。 水泥粉磨细度和水泥的颗粒级配对水泥浆流动性以及混凝土的工作性能都有重要 影响。在相同的用水量条件下，水泥浆体的流动性能取决于水泥颗粒本身的细度和颗粒 级配两个方面。一方面颗粒越细，则单位质量水泥所需的包裹水量越大，浆体的流动性能 明显变差。而从另一个方面来说，由于分子引力的作用，水泥浆体中颗粒间的充水空间将 会形成强度较弱的三维网络结构，在这种结构中，包裹了大量的自由水，如果该自由水得 以释放，用于起水泥流动作用的水量将会增加，水泥的流动性将得到改善。良好的水泥颗 粒级配就能够起到这种作用。 3 华南理- 丁大学硕士学位论文 1 2 3 1 对水泥最佳颗粒分布的一般认识 8 0 年代后期s t s i v i l i s 等一些学者提出，水泥中3 - 3 0 微米的颗粒对强度起主要作用， 其重量比例应占6 5 以上，尤其1 6 - 2 4i lm 的颗粒更应多些，小于3l am 的应在1 0 以下。 关于水泥颗粒分布对水泥砂浆标准稠度用水量的影响比较一致的看法是水泥颗粒 分布越窄用水量越大。 水泥与水拌和后，水首先要充满颗粒之间得空隙，并将颗粒润湿包围在其表面形成 一层水膜，使颗粒之间容易产生相对滑动，使砂浆有足够的流动性。根据标准稠度用水 量和勃氏比表面积计算颗粒表面的水膜厚度平均为0 2 2i lm 。一般颗粒越大为获得足够 流动性所需的水膜厚度也越大。颗粒分布越窄，在r r s b 坐标曲线上的均匀性系数1 1 值 越大，所需水膜厚度越大，用水量也相应增大。因此调整水泥颗粒分布、增加细粉含量、 实现最佳堆积密度便可最大限度地减少颗粒之间的三角空隙区，降低所需水膜厚度，达 到降低用水量，提高砂浆流动性，提高混凝土强度和密实性的目的。 最近国外许多文献更明确提出，混凝土强度和耐久性主要取决于水泥石基体特性、 集料特性和基体与集料间的胶结特性。基体特性和基体与集料间的胶结特性则取决于有 效的水灰比、水泥及填料的反应活性、颗粒形状和颗粒分布。基体是由水泥、拌和水、 填料、外加剂所组成，因此可以通过调整颗粒分布使水泥和填充料在水化之前的干粉状 态就能达到最大密度的堆积，水化产物填充空隙后便能产生结构更加密实的水泥石基 体，从而提高水泥砂浆和混凝土强度、密实性和耐久性。 近年来，水泥的颗粒级配越来越受到人们的重视，尤其是新标准实施后水泥应用过 程中出现的一些新问题，如在相同配比下，新拌混凝土裂纹增加，和易性变差，水化速 率过快等，更引起了人们对水泥颗粒组成的关注，也使人们意识到传统的细度控制已 很难满足现代水泥应用技术发展的需要。但新的颗粒级配组成如何，生产过程又如何进 行控制，目前报道不多。至于不同粉磨系统的颗粒级配，其深入研究的也不多。而我国 开路系统和闭路系统的水泥颗粒级配从前人们只是从筛余和工艺流程上意识到两者的 差别，很少做定量的测试，这给下一步颗粒级配调整工作带来了困难。 水泥的颗粒分布与形状对水泥性能的影响如下：水泥中3 3 0l , tm 的颗粒对强度增 长贡献最大，大于6 0um 的颗粒对强度基本不起作用；小于3l am 颗粒对减少泌水、缩 短凝结时间有利3 4 3 6 。水泥颗粒分布集中，颗粒堆积的空隙率大，水泥准稠度大，凝结 时间长，与外加剂的相容性也较差，反之亦然。故较佳的颗粒分布是水泥粒较分散，使 4 第一章绪论 之在浆体中能达到最紧密堆积，若颗粒分布都集中在3 - - 一3 01 tm ，则水泥的力学性能得 以更充分地发挥，与外加剂相容性也较好【3 7 4 0 。此外，水泥的比表面积大小要适当，比 表面积过大，细颗粒含量过多，易造成水泥标准稠度用水量增大，配制混凝土时需水量 增大，水泥与外加剂相容性变差等问题【4 1 圳。反之，水泥比表面积过小，凝结时间延长， 早期强度低，易造成较严重的泌水现象。水泥颗粒的球形度对水泥的流变性能影响较大， 球形度高的颗粒流动性能好，对减少配制混凝土时的需水量、改善水泥与外加剂的相容 性均有利【4 5 【5 0 1 。 应优化水泥的颗粒分布，对比实验证明，水泥颗粒的连续级配及紧密堆积；增加3 3 0 1 tm 之内的颗粒含量；控制适宜的水泥比面积；是优化水泥颗粒分布的三个目标值1 5 卜 蚓。这对于减小水泥标准稠度用水量，减少配制混凝土的需水量，改善水泥与外加剂的 相容性，提高水泥、混凝土的强度及混凝土耐久性均有利1 5 5 - 5 8 】。若考虑粉磨系统的节 能或水泥粒分布的可调性，实现最优化等因素，应选用辊压机加磨内筛分技术【5 9 6 ，我 公司通过对水泥粉磨工艺进行辊压机加磨内筛分技术改造，将闭路磨改为开路磨，与原 有粉磨系统对比结果表明：辊压机加磨内筛分开路磨系统磨制的水泥( 比表面积在 3 6 0 m 2 k g ) 更有利于水泥性能的优化。 1 2 3 2 关于水泥细度的控制 综合控制水泥的筛余、特征粒径、均匀性系数以及比表面积，可以获得较好的水泥 的颗粒级配。 目前多数水泥企业采用筛析法即8 01 tm 方孔筛筛余量( r 8 0 ) 来控制水泥细度，这也是 国家标准对水泥强制规定的品质指标之一。但是，这是一个比较粗略的物理量，只能表 示 8 0l am 颗粒的含量，至于 8 0pm 颗粒的分布却无从获得。从节省能源和资源，提高 水泥有效利用率出发，现在工业发达国家的水泥一般都磨得较细，8 0ur r l 筛余量很少， 意义不大。目前国内水泥细度自执行i s o 新标准以来也日趋细化，通常风。只有3 4 ，甚至 3 4 0 m 2 k g 3 5 辊压机系统功能特点及控制措施 3 5 1 辊压机系统的功能特点 辊压机采用高压料层粉碎原理，对物料进行挤压粉碎。由于所施压力大大超过物料 的强度，所以在挤压过的物料中产生大量的微粉( 一般水泥熟料在一次挤压的物料中 0 0 8 m m 以下含量占1 5 3 0 ) ；同时，由于物料易磨性差异大，存在选择性粉碎的 特征，因而即使在料饼中也存在着未挤压好的颗粒。由于辊压机磨辊两端面存在边缘效 应，因而约有1 0 - - - 2 0 未经充分挤压的物料混于出料中。鉴于上述原因，就造成了挤 压后的物料颗粒分布很宽。 第二章辊压机联合水泥粉磨l ：艺改造 打散分级机是为解决辊压机存在的上述问题而开发的，它将辊压机挤压后的物料打 散后分选出细粉( o 5 - - - 2 5 m m ) ，送入后序的粉磨系统，而粗颗粒则返回辊压机重新挤 压。由于打散分级机可以通过变频调速调整入球磨机物料的粒径，因而可以合理分配辊 压机和球磨机的负荷，使整个粉磨系统处于最佳的运行状态。 3 5 2 系统运行中的控制措施 为了保证系统的正常运行，必须保证辊压机稳流称重仓的喂料量与系统成品量基本 相等。使设备连续稳定运转。措施如下： ( 1 ) 保证除铁器、金属探测器的可靠性，每班至少清理一次除铁器，每次停机后 都必须安排清理除铁器。金属杂物( 大块金属) 混入辊压机辊缝，会损坏辊压机辊面耐 磨层，并导致主电机跳闸，应该绝对避免。应经常检查除铁器、金属探测器是否正常工 作。 ( 2 ) 控制物料综合水分必须 1 0 ； ( 3 ) 控制辊压机最大进料粒度、 1 0 07 0 - 3 03 0 - - 0 90 9 , - - 0 2 0 0 4 5 ( m m ) 7 0o 0 80 0 8 出辊压机 0 96 61 2 91 8 51 7 51 1 91 3 71 8 料饼 回辊压机 1 11 5 73 1 71 4 99 67 41 63 6 粗粉 入水泥磨 o 51 731 6 72 51 5 21 0 92 7 细粉 从上表可以看出，在辊压机一次辊压物料( 料饼) 中，o 0 8 m m 筛下料含量占3 1 7 ； 同时，由于存在选择性粉碎的特征，因而即使在料饼中也存在着未挤压好的颗粒，大于 第二章辊压机联合水泥粉磨工艺改造 3 0 m m 的颗粒占2 0 4 ；另外，辊压机磨辊两端面存在边缘效应，因而约有o 9 大于 1 0 m m 未经充分挤压的物料混于料饼中；经打散机分级后，喂入磨机的细粉中，0 0 8 m m 筛下料含量占3 7 9 ，大于3 0 m m 的颗粒占5 2 ；因此，需要进行下一步磨内筛分技