水泥粉磨过程质量控制方法

四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司Building Materials Industry应应 Applied Technology 张大康张大康 水泥粉磨过程控制质量方法水泥杂志社第八届水泥技术交流会第八届水泥技术交流会2013-11 2013-11 南京南京水泥杂志社第八届水泥技术交流会第八届水泥技术交流会2013-11 2013-11 南京南京四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 目目 录录水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求1水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系2水泥粉磨质量控制参数水泥粉磨质量控制参数3水泥粉磨质量控制参数水泥粉磨质量控制参数3水泥粒度分布控制方法水泥粒度分布控制方法42四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 1 1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求niiDdA1001.1 1.1 最佳粒度分布的理论与表述最佳粒度分布的理论与表述 1.1 1.1 从颗粒最紧密堆积提出的要求从颗粒最紧密堆积提出的要求FullerFuller曲线曲线式中：式中：AA筛析通过量，筛析通过量，%；di di各分级筛孔尺寸或分级粒径，各分级筛孔尺寸或分级粒径，mm；Di Di混合集料中最大颗粒的直径，混合集料中最大颗粒的直径，mm；n n指数，视集料颗粒形状特性而定。德国水泥厂指数，视集料颗粒形状特性而定。德国水泥厂协会提出取协会提出取n n0.4 0.4 3四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 1.2 1.2 从最佳水泥性能提出的要求从最佳水泥性能提出的要求 上个世纪末上个世纪末S.TsivilisS.Tsivilis等学者明确提出，水泥中粒径等学者明确提出，水泥中粒径3m 3m 的颗粒应该的颗粒应该10%60m60m和和1m1m的颗粒尽量减少。实际上这是从的颗粒尽量减少。实际上这是从水泥的水化速率和水化程度角度提出的，对水泥的水化速率和水化程度角度提出的，对熟料粒度分布熟料粒度分布的的要求。要求。将将3m3m筛余筛余90%90%，60m60m筛余筛余0.5%0.5%代入代入RRSBRRSB方程方程1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求4四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 式中：式中：RR水泥某一粒径水泥某一粒径x x的筛余，的筛余，%；特征粒径，特征粒径，m m；n n均匀系数。均匀系数。即可求得一个即可求得一个最佳性能最佳性能RRSBRRSB方程方程。其均匀性系数为。其均匀性系数为1.311.31，特征粒径为特征粒径为16.77m16.77m。粒径。粒径3m3m30m30m的颗粒含量为的颗粒含量为78.24%78.24%。以该最佳性能。以该最佳性能RRSBRRSB方程计算的典型粒径的筛方程计算的典型粒径的筛余与余与Fuller Fuller（最大粒径（最大粒径80m80m，下同）曲线的对比见表，下同）曲线的对比见表1 1。最佳性能最佳性能RRSBRRSB方程与方程与FullerFuller曲线的累积分布见图曲线的累积分布见图1 1，微，微分分布见图分分布见图2 2。exnxnRlglglglg100lglgx1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求5四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 粒径/mFuller曲线筛余/%最佳性能RRSB分布筛余/%差值/%0.0197.25 99.99-2.74 0.193.10 99.88-6.78 182.67 97.53-14.86 373.11 90.00-16.89 1056.47 60.12-3.65 2042.57 28.38 14.18 3032.45 11.76 20.69 4520.56 2.63 17.93 6010.87 0.50 10.37 705.20 0.15 5.05 800.00 0.04-0.04 表表1 1 最佳性能最佳性能RRSBRRSB方程与方程与FullerFuller曲线典型粒径筛余的比较曲线典型粒径筛余的比较1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求6四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图1 1 由由FullerFuller曲线计算值回归得到的曲线计算值回归得到的RRSBRRSB方程与方程与FullerFuller曲线的比较曲线的比较Fuller曲线曲线最佳性能最佳性能RRSB方程方程Fuller曲线曲线计算计算RRSB1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求7四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 1.3 熟料、水泥的最佳粒度分布熟料、水泥的最佳粒度分布25.02tX 1.3.1 1.3.1 熟料的水化速率熟料的水化速率 一定时间熟料水化深度与水化时间的关系可用下式表示：一定时间熟料水化深度与水化时间的关系可用下式表示：式中：式中：XX水化深度，水化深度，mm；t t水化时间，水化时间，d d。假定水泥颗粒为球形，按上式计算的不同粒径水泥颗假定水泥颗粒为球形，按上式计算的不同粒径水泥颗粒完全水化的时间见表粒完全水化的时间见表2 2。1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求8四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 颗粒粒径颗粒粒径/m/m13571020完全水化时间完全水化时间/d/d0.00390.3162.449.3839.1625颗粒粒径颗粒粒径/m/m304045506080完全水化时间完全水化时间/a/a8.7 27.4 43.9 66.9 138.7 438.4 表表2 不同粒径水泥颗粒完全水化时间不同粒径水泥颗粒完全水化时间1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求9四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 水泥强度的本质水泥强度的本质 假如不考虑客观条件的限制，在水泥石假如不考虑客观条件的限制，在水泥石中熟料完全水化是否会得到更高的强度？中熟料完全水化是否会得到更高的强度？粒度分布对水泥与减水剂相容性的影响粒度分布对水泥与减水剂相容性的影响 早期（几分钟至几小时）水化速率、颗早期（几分钟至几小时）水化速率、颗粒堆积密度对水泥与减水剂相容性影响明显粒堆积密度对水泥与减水剂相容性影响明显1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求10四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 英国著名水泥化学家英国著名水泥化学家H.F.Taylor将水泥浆体中结晶将水泥浆体中结晶度差、尺寸细小的度差、尺寸细小的C-S-H凝胶粒子称为凝胶粒子称为L（light）粒子；）粒子；尺寸较大、致密的结晶物质称为尺寸较大、致密的结晶物质称为H(hard)粒子。指出在空粒子。指出在空隙率一定时，对于水泥石的强度存在一个最佳的隙率一定时，对于水泥石的强度存在一个最佳的H/L粒粒子比。子比。1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求11四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology p 水泥石的强度首先取决于空隙率（胶空比）大小，更准确水泥石的强度首先取决于空隙率（胶空比）大小，更准确地说取决于空隙的数量、结构。较低的空隙率，较多的尺地说取决于空隙的数量、结构。较低的空隙率，较多的尺寸更加细小的空隙，可以得到更高的强度。寸更加细小的空隙，可以得到更高的强度。p 水泥石在空隙率一定的前提下，存在一个最佳的晶胶比。水泥石在空隙率一定的前提下，存在一个最佳的晶胶比。过度的水化反而会降低强度。过度的水化反而会降低强度。p 较多的水化产物和水化前较高的堆积密度都可以降低水泥较多的水化产物和水化前较高的堆积密度都可以降低水泥石的空隙率。石的空隙率。1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求12四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 3.2.3 过多熟料细粉的危害过多熟料细粉的危害细粉指粒径小于细粉指粒径小于3 m的熟料颗粒。的熟料颗粒。过多的熟料细颗粒对混凝土性能产生诸多危害：增加过多的熟料细颗粒对混凝土性能产生诸多危害：增加早期水化速率，增加早期水化热；增加混凝土收缩开裂早期水化速率，增加早期水化热；增加混凝土收缩开裂危险；使水泥与减水剂相容性变差；使混凝土失去早期危险；使水泥与减水剂相容性变差；使混凝土失去早期裂纹的自愈合能力。裂纹的自愈合能力。水泥中细粉不能过多，事实上是指熟料中细粉水泥中细粉不能过多，事实上是指熟料中细粉不能太多！不能太多！1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求13四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 在保证较低细颗粒含量的前提在保证较低细颗粒含量的前提下，尽量加大水化速度和提高下，尽量加大水化速度和提高水化程度水化程度与熟料配合后提高水泥颗粒的与熟料配合后提高水泥颗粒的堆积密度堆积密度 水泥粒度分布对强度的影响主要体现在两个方面：水水泥粒度分布对强度的影响主要体现在两个方面：水泥颗粒原始堆积密度；水化速率和水化程度。泥颗粒原始堆积密度；水化速率和水化程度。1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求14四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 熟料粒度分布符合熟料粒度分布符合最佳性能最佳性能RRSB方程方程水化速率和水化水化速率和水化程度的要求程度的要求水泥粉体颗粒堆水泥粉体颗粒堆积密度的要求积密度的要求混合材料与熟料混混合材料与熟料混合后水泥符合合后水泥符合Fuller曲线曲线1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求15四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 1.2 最佳粒度分布的实现最佳粒度分布的实现1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求前述粒度分布要求只能采用分别粉磨方式实现！前述粒度分布要求只能采用分别粉磨方式实现！混合粉磨必须在水化速率混合粉磨必须在水化速率/程度、堆积密度之间取程度、堆积密度之间取舍，不存在最佳粒度分布。舍，不存在最佳粒度分布。16四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 1.3 混合粉磨的最佳粒度分布混合粉磨的最佳粒度分布伪命题伪命题混合粉磨必须在水化速率、堆积密度之间取舍，不存在最混合粉磨必须在水化速率、堆积密度之间取舍，不存在最佳粒度分布！佳粒度分布！开路磨？开路磨？闭路磨？闭路磨？1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求17四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 粒度分布均匀性系粒度分布均匀性系数高数高颗粒堆积密度低颗粒堆积密度低水化速率、水化水化速率、水化程度低程度低粒度分布均匀性系粒度分布均匀性系数低数低1 水泥粒度分布的要求水泥粒度分布的要求18四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系使用水泥厂正常生产的熟料在试验室闭路磨机和间歇式使用水泥厂正常生产的熟料在试验室闭路磨机和间歇式磨机，制得一系列不同均匀性系数、特征粒径和比表面磨机，制得一系列不同均匀性系数、特征粒径和比表面积的水泥，检验其强度、标准稠度用水量和凝结时间等积的水泥，检验其强度、标准稠度用水量和凝结时间等物理性能，以观察物理性能与粒度分布之间的关系。物理性能，以观察物理性能与粒度分布之间的关系。水泥性能与粒度分布关系的数值分析与应用水泥性能与粒度分布关系的数值分析与应用 水泥工程水泥工程 2008.2粒度分布特性对强度影响的定量关系见图粒度分布特性对强度影响的定量关系见图1图图3。水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系19四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图1 相同比表面积，水泥抗压强度与匀性系数的关系、特征粒径与均匀性系数的关系相同比表面积，水泥抗压强度与匀性系数的关系、特征粒径与均匀性系数的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系20四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图2 相同特征粒径，水泥抗压强度与均匀性系数的关系、比表面积与均匀性系数的关系相同特征粒径，水泥抗压强度与均匀性系数的关系、比表面积与均匀性系数的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系21四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图3 相同均匀性系数，水泥抗压强度与特征粒径的关系、比表面积与特征粒径的关系相同均匀性系数，水泥抗压强度与特征粒径的关系、比表面积与特征粒径的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系22四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图4 相同比表面积，水泥标准稠度用水量与均匀性系数的关系相同比表面积，水泥标准稠度用水量与均匀性系数的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系23四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图5 水泥堆积空隙率与均匀性系数的关系水泥堆积空隙率与均匀性系数的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系24四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图6 水泥标准稠度用水量与堆积空隙率的关系水泥标准稠度用水量与堆积空隙率的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系25四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图7 水泥标准稠度用水量与均匀性系数的关系水泥标准稠度用水量与均匀性系数的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系26四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 图图8 凝结时间与均匀性系数的关系凝结时间与均匀性系数的关系 2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系27四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 1.均匀性系数提高均匀性系数提高0.1，3d、7d、28d抗压强度分别提高抗压强度分别提高1.6MPa、3.6MPa、4.7MPa。2.特征粒径每降低特征粒径每降低1m，3d、7d、28d抗压强度均提高抗压强度均提高0.8MPa。3.均匀性系数提高均匀性系数提高0.1，标准稠度用水量提高，标准稠度用水量提高0.8%。4.均匀性系数提高均匀性系数提高0.1，初凝时间增加，初凝时间增加0.2h，终凝时间增，终凝时间增加加0.3小时。小时。2 水泥粒度分布与性能的关系水泥粒度分布与性能的关系28四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 3 水泥粉磨质量控制参数水泥粉磨质量控制参数长期的生产经验认为，水泥某一粒径粒径筛余长期的生产经验认为，水泥某一粒径粒径筛余或比表面积与水泥的性能相关。或比表面积与水泥的性能相关。但是：但是：水泥单一的某一粒径筛余或比表面积，如果与粒度分布水泥单一的某一粒径筛余或比表面积，如果与粒度分布没有很高的相关性，则不能精细控制水泥性能。或者更没有很高的相关性，则不能精细控制水泥性能。或者更准确地说，水泥粒度分布不是某一粒径筛余或比表面积准确地说，水泥粒度分布不是某一粒径筛余或比表面积的单值函数，水泥性能也不是某一粒径筛余或比表面积的单值函数，水泥性能也不是某一粒径筛余或比表面积的单值函数。的单值函数。29四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 粒度分布粒度分布筛余筛余/%/%均匀性系数均匀性系数特征粒径特征粒径/mm/mm80m80m45m45m32m32m1.261.2621.9521.950.60.68.428.4220201.161.1619.5119.510.60.67.217.2117171.041.0416.7416.740.60.66.046.0414140.920.9213.513.50.60.64.894.891111表表2 不同粒度分布和对应的不同粒度分布和对应的80m、45m和和32m筛余筛余3 水泥粉磨质量控制参数水泥粉磨质量控制参数30四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 如何使水泥单一粒径筛余或比表面积与粒度分布具有很高如何使水泥单一粒径筛余或比表面积与粒度分布具有很高的相关性？的相关性？事实上我们无法做到。现实的粉磨工艺质量控制方法：现实的粉磨工艺质量控制方法：1.1 45m筛余筛余+比表面积比表面积2.45m筛余筛余3.比表面积比表面积4.80m筛余筛余3 水泥粉磨质量控制参数水泥粉磨质量控制参数差差传统的经验与传统的经验与习惯需要重新习惯需要重新审视审视31四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 水泥比表面积增加，其原因可能是特征粒径降低，水泥比表面积增加，其原因可能是特征粒径降低，也可能是均匀性系数降低。也可能是均匀性系数降低。特征粒径降低使水泥强度提高，均匀性系数降低特征粒径降低使水泥强度提高，均匀性系数降低使水泥强度降低。使水泥强度降低。32四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 1 决定水泥性能的是粒度分布，需要建立特征粒决定水泥性能的是粒度分布，需要建立特征粒径、均匀性系数与水泥性能的关系。径、均匀性系数与水泥性能的关系。2 定期测定水泥粒度分布，确定特征粒径、均匀定期测定水泥粒度分布，确定特征粒径、均匀性系数。性系数。3 30m60m区间的任意区间的任意2个有一定间隔的筛个有一定间隔的筛余值，可以大致计算粒度分布，得到均匀性系余值，可以大致计算粒度分布，得到均匀性系数和特征粒径。数和特征粒径。3 水泥粉磨质量控制参数水泥粉磨质量控制参数33四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 水泥粉磨质量控制方法：水泥粉磨质量控制方法：1 以以45m筛余作为日常控制值，每日检测筛余作为日常控制值，每日检测45m60m区间的某一粒径筛余值。区间的某一粒径筛余值。2 每月（每周）检测粒度分布。每月（每周）检测粒度分布。34四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 混合粉磨必须在水化速率混合粉磨必须在水化速率/程度、堆积密度之间取舍，不程度、堆积密度之间取舍，不存在最佳粒度分布。存在最佳粒度分布。大型水泥磨建议控制指标大型水泥磨建议控制指标混合材料越多，细度越细！均匀性系数可以稍高80m80m筛余筛余/%/%45m45m筛余筛余/%/%3-30m3-30m/%/%均匀性系数均匀性系数闭路磨闭路磨 0.5-1.00.5-1.05-85-862-7262-721.0-1.151.0-1.15开路磨开路磨 1.5-2.01.5-2.08-128-1255-6055-600.85-1.00.85-1.035四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 水泥粒度分布测定方法：水泥粒度分布测定方法：1 使用激光粒度分析仪。使用激光粒度分析仪。2 使用负压筛在使用负压筛在20m60m的粒径范围选择的粒径范围选择57个筛余数据通过回归分析得到个筛余数据通过回归分析得到RRSB方程。方程。使用激光粒度分析仪测定粒度分布，仍建议使使用激光粒度分析仪测定粒度分布，仍建议使用用3m60m的粒径范围选择的粒径范围选择710个筛余数据通个筛余数据通过回归分析得到过回归分析得到RRSB方程方程3 水泥粉磨质量控制参数水泥粉磨质量控制参数36四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 水泥粒度分布控制方法：水泥粒度分布控制方法：1 选粉效率提高，均匀性系数增加。选粉效率提高，均匀性系数增加。2降低研磨体直径，特征粒径减小。降低研磨体直径，特征粒径减小。3无论是开路磨或闭路磨，使用助磨剂均使均匀性系无论是开路磨或闭路磨，使用助磨剂均使均匀性系数增加。数增加。4使用粉煤灰、石灰石使比表面积增加使用粉煤灰、石灰石使比表面积增加4 水泥粒度分布控制方法水泥粒度分布控制方法37四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 在水泥粉磨系统各种参数相对稳定的条件下，存在一个在水泥粉磨系统各种参数相对稳定的条件下，存在一个可以达到最大粉磨效率的最佳料球比。可以达到最大粉磨效率的最佳料球比。在质量合格的前提下，水泥粉磨系统获得最高产量最在质量合格的前提下，水泥粉磨系统获得最高产量最低电耗的关键是整个系统的均衡稳定。低电耗的关键是整个系统的均衡稳定。保持均衡稳定的目的之一是保证料球比的稳定。保持均衡稳定的目的之一是保证料球比的稳定。在粉磨系统保持均衡稳定的时候，粉磨系统工艺参数、在粉磨系统保持均衡稳定的时候，粉磨系统工艺参数、质量参数在一个很小范围内波动。质量参数在一个很小范围内波动。4 水泥粒度分布控制方法水泥粒度分布控制方法38四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 39四川鑫统领建材科技有限公司四川鑫统领建材科技有限公司应应Applied TechnologyApplied Technology 谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH