一、激光粒度仪及水泥颗粒级配知识简介

1、激光粒度仪的概念

      激光粒度仪是根据光的散射现象测量颗粒大小的。本文以欧美克LS-C(Ⅱ)型激光粒度仪为例简介如下：它是以激光作光源，激光束先经过一个倒置的显微物镜聚焦，在焦点处放置一个针孔滤波器，以滤去杂散光。通过针孔的光是纯净的发散光束，经过准直镜后变成平行光。样品窗口处在平行激光束的照射之下。待测的颗粒样品以分散状态被输送到测量窗口后，激光就会被散射。散射光被傅里叶透镜聚焦，使得同样散射角的光聚集在光电探测器阵列的同一点上，因此光电探测器阵列输出的光电信号分布，就代表散射光强的分布。光电信号经放大、A/D转换后送入计算机。计算机自动将散射光强分布转换成粒度分布。样品颗粒被送到测量窗口时，要求处于分散状态。LS-C（Ⅱ）型仪器可以用空气作为分散介质，称为干法进样。干粉进样器由空气压缩净化系统、进样控制系统、光学窗口和收尘系统组成。空气压缩净化系统包含空压机、冷干机、油水过滤器，它为进样器提供高压、清洁、干燥的气源。进样控制箱则由料斗和控制电路组成，它是待测样品的入口，并负责协调进样器各个部件的工作。测量窗口是粉体样品的喷射区，样品经过此区域时处于完全分散状态。收尘系统则由旋风收尘器和工业用真空吸尘器组成，它为进样器提供一个负压环境，保证穿过窗口的样品全部被收集起来。

      2、水泥颗粒级配知识简介
       在熟料已经确定的情况下，水泥性能由粒度决定。虽然对粒度——水泥特性的研究还缺乏系统性和完整性，但是已经得到的如下结论对于我们分析水泥特性还是很有指导意义。

 ⑴  1微米以细颗粒由于在和水的拌和过程中就完全水化，对强度没有贡献。其含量增加，说明存在过粉磨，浪费了粉磨能量；同时显著增加了拌和的需水量，降低了浇筑性能。因此，该组分颗粒是有害的，应尽可能减少。

⑵ 1~3微米颗粒含量高，3天强度就高，同时需水量会相应增加，浇筑性能下降。因此，该组分颗粒在3天强度能满足要求的前提下，也应尽可能低。

⑶  浇筑28天后的水化深度约为5.46µm。这就意味着大于两倍水化深度（约11µm）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骨架作用，对强度没有贡献。16、32和64µm颗粒的水化率分别为97%、72%和43%，因此通常认为3～32µm颗粒对28天强度起主要作用。32µm以上颗粒，尤其是65µm以上颗粒水化率较低，是对熟料的浪费，应尽可能降低。

⑷ 3~16µm颗粒含量越高，熟料的作用发挥得越彻底，相同条件下混合材添加量就可以越高。

⑸ 32µm以上颗粒含量过高，泌水性会增大。

⑹ 混合材在粒度上如果能与熟料互补，形成最佳堆积，则混合材的添加不仅不会降低水泥强度，而且还能增加强度。

    二、如何通过调整粉磨系统来改善水泥的颗粒级配状况

       挤压联合粉磨系统近年来得到了广泛的应用，国内新建大中型干法生产线或粉磨站，绝大多数水泥粉磨系统采用了挤压联合粉磨系统。福建省永定闽福建材有限公司具有2条2500t/d新干法窑生产线，配套四台水泥磨，其中三台为φ3.2×13m，一台φ3.8×13m，均为辊压机、打散分级机加开路球磨机组成的挤压联合粉磨系统，本人拟对激光粒度仪测定粒度数据对粉磨系统调整的指导作用方面有一定的心得体会，本文对改善水泥颗粒级配的措施作一简单的介绍。

       1、闽福建材公司水泥颗粒级配初始状况
       表1 水泥颗粒级配情况：P·O42.5R水泥

      现状分析：
      从表1看出，本公司当时的水泥颗粒级配，相当不合理，3-32μm的含量偏低，≥45μm的量偏大，特征粒径偏大，混合材掺量偏低，而同期的熟料质量正常，三天有30-33Mpa；二十八天有60-63Mpa，存在熟料的极大浪费，研磨严重不足。为此，特别购进欧美克LS-C（Ⅱ）型激光粒度分析仪，该仪器具有分辨率高、测量重复性好、动态范围大、测量速度快等特点，并且水泥颗粒级配测定方法（激光法）的中国建材行业标准的制定过程也参考了该仪器的大量测量数据。因此，在水泥行业中，被众多厂家选用，我们使用该仪器分别对各台磨机生产的各品种水泥进行跟踪测定，每天各做一个平均样，及时了解情况跟踪调试。

      2、根据水泥颗粒配级存在的问题我们作了如下跟踪调试：
     （1）加强辊压机系统的控制，提高辊压机的辊压效果.
物料通过辊压产生三种效应：
辊压后粒度减小：小于2mm的达到70%以上；
辊压后产生不少成品：＜80μm成品率在30%左右；
颗粒的裂缝增加，易磨性改善。
辊压机系统选出的半成品量与球磨机系统产生的成品量是息息相关的，因此，应尽可能加大辊压机的出功比例，充分发挥辊压机的辊压效果。
辊压机系统的控制原则是：
提高半成品率，降低半成品粒径，但不片面追求半成品的细粉含量，应尽可能加大辊压机与打散分级机的循环量，让辊压机多出功。一般要求入磨物料中＜80μm在50-60%，＞2mm的小于10%，半成品比表面积100-150m2/kg。正常情况下循环负荷率在200-300%。过分追求半成品比表面积，会使入磨物料量减少，磨机产量下降。具体措施如下：

      ① 加强控制喂料粒度：
粒度过大影响辊压效果，过小同样影响辊压效果；
物料密实度低（物料均齐），带入空气量多，影响辊压机的运行，所以入辊物料的颗粒级配组成也很重要，较为连续的粒度分布最为理想。应提高破碎机效率，防止物料粒度过大。
      ② 控制物料水分：
入辊物料水份决定了压辊间的咬合角，水份过低咬合角小不易形成料饼，水份过大会造成料饼不易打散。一般入辊物料综合水份最佳在1-1.5%左右。其次，在混合材的选择上应选择易磨性较好的混合材。
      ③ 稳定的喂料：稳流称重仓的作用不仅仅是称重计量物料重量，要通过调整料流来调整新旧料的比例，调整物料的颗粒级配来获得好的挤压效果。一般情况下，60-80%仓位是合理的。要确保辊压机均衡稳定喂料（合适的仓压、稳定的流量和合理的颗粒级配）。
      ④ 合适的辊压压力和料饼厚度：一般认为，压力越高细粉量越多；但过高的压力会导致料饼不易打散，导致分级机效率下降。以料饼的松散程度判断压力合适与否：料饼以手能掰开为宜；太疏松说明压力不够；太硬说明压力太大。应根据粉磨水泥的品种的不同及物料的粒度、易磨性等情况选择合适的压力。辊压机压力一般控制在6.5-7.5Mpa,当物料粒度大、易磨性差时压力可适当控制高些。辊缝（料饼厚度）一般控制在20-25mm，当来料中粉料较多时，可适当控制辊缝小些。
      ⑤ 提高打散分级机分选效果

       打散分级机具有两种功能：
       将挤压过的料饼充分打散将颗粒分级，一般切割粒径为2mm。所有大于切割粒径以上的颗粒返回挤压机重新挤压，小于切割粒径的进入磨机。
首先，要保证打散分级机的打散效果，应及时更换磨损的撒料盘衬板和反击板提高打散效果。其次，要确保分级机将合格的半成品选出，要及时修补或更换破损内锥体及筛网，及时清理环形通道杂物，及时更换磨损的风轮，提高选粉效率，既要防止入磨细粉过粗，又要防止回辊压机的粗粉中含有过多的细粉。必要时可调整内筒高度来提高入磨细粉量。

      （2）球磨机系统的优化
       ① 磨机的调整
      由于入磨物料比表面积已达150-200m2/kg，≤80μm的占60%左右，在入磨物料细度较细的情况下，如何调整球磨机是关键。应通过改变仓长、减小球径的方法，来提高研磨能力，同时应注意防止过粉磨现象的发生。

       A 仓长的调整
考虑到入磨物料较细，可适当缩短Ⅰ仓、Ⅱ仓长度，加长Ⅲ仓长度，以提高研磨能力，仓长的调整见表3。调整时将Ⅰ仓、Ⅱ仓各缩短0.25米，Ⅲ仓加长0.5米。
表3仓长的调整

       B Ⅰ仓球径的调整
Ⅰ仓应以细磨为主，兼顾破碎，在入磨物料较细的情况下，可适当降低Ⅰ仓球径。调整时从Ⅰ仓取出部分φ60球，加入相等数量φ25球，Ⅰ仓球径由43mm降到了40.4mm。
表4Ⅰ仓球径的调整

      ② 磨内物料流速和通风量的控制

      A  磨内物料流速的控制：

     细度与物料在磨内停留时间成正比。对于开路磨，由于一次要完成粉磨作业，因此控制流速是非常重要的。磨内物料流速是保证产品细度，影响产量、消耗的重要因素。磨内物料流速快则产量高。但若磨内物料流速太快，容易跑粗料，难以保证产品细度；若流速太慢易产生过粉磨现象，增加粉磨阻力，降低粉磨效率。磨内物料流速受研磨体填充率、钢球级配、通风量、物料本身流动性等的影响。球料比反映了磨内物料流速情况。球料比是球仓内研磨体与物料量之比。球料比过小，说明磨内物料流速慢物料过多，易产生缓冲作用与过粉磨现象，影响粉磨效率；球料比过大，说明磨内物料流速过大，会增加研磨体之间及研磨体与衬板间的无功损失，降低产量，增加电耗。

应控制合适的球料比，一般情况下，头仓（Ⅰ仓）露球半个，中间仓（Ⅱ仓）球料面平，尾仓（Ⅲ仓）料面高出球面。

     B  控制合适的磨内通风

     磨内通风的作用：可以使磨内的微粉及时地被气流带走，从而降低过粉磨现象，提高产量；

可以降低磨内温度，减少糊球现象，提高产量，降低电耗；可以降低水泥温度，改善水泥质量。一般控制出磨水泥温度在110-120℃，不超过120℃

通风过大会使磨内料面降低，球料比增大，影响粉磨效率使产品细度变粗；风速过小，会使球料比降低，产生过粉磨现象。一般操作上以控制磨头微负压（-50pa）为宜。应根据出磨水泥颗粒级配情况及时调整通风量，当＜3μm颗粒含量高时，可适当加大通风量；当3-32μm颗粒含量低时，可适当减少通风量。

    三、水泥颗粒级配改善情况

      我们通过对出磨水泥颗粒级配的测定，指导磨机的调整，通过采取以上措施，出磨水泥颗粒级配有了明显的改善，表2为调整前后水泥颗粒级配对比情况。从表2中可见，调整后水泥颗粒级配处于比较理想的状态，＜3μm 的含量小于12%，3-32μm含量可达65%，，＞65μm含量降到了1.0%，特征粒径x’由30.37μm降到了22.25μm，3天和28天强度也明显提高。在熟料质量、混合材种类、水泥质量指标相同的情况下，通过调整水泥颗粒级配，可提高水泥的使用性能，提高水泥的三天和二十八天强度，混合材掺量可增加4-6%，台时产量增加了约7吨。

表2  水泥颗粒级配情况

       本公司已把出磨水泥颗粒级配数据，作为日常控制的手段之一，每天分磨，分品种对出磨水泥的颗粒级配进行测定，并分析其结果，及时报中控室磨操及制成车间，根据测定结果，适时调整磨机状态，实践证明，通过激光粒度仪测定水泥颗粒级配指导优化粉磨工艺是实现理想的水泥颗粒级配的有效途径，能提高水泥的使用性能，提混合材的掺量，有明显的经济效益。

                             作者：张 茂 文     单位：福建省永定闽福建材有限公司