不同粉磨系統(tǒng)對水泥性能的影響

1　試驗結(jié)果與討論
1.1　不同粉磨系統(tǒng)的比較
　　表1所示為不同系統(tǒng)的粉磨條件，所取出磨水泥及分別在磨頭取的熟料、混合材按相應(yīng)配比在統(tǒng)一試驗?zāi)ツコ傻乃?，其化學(xué)成分及礦物組成可視為相同。各試樣的物理性能對比及粒度分布見表2、3。

表1　不同粉磨系統(tǒng)的粉磨條件

表2　各試樣的物理性能

表3　　各試樣的粒度分布

　　由表2、3看出，開流粉磨系統(tǒng)的比表面積一般較大，而篩余值不一定小，如3號樣。在篩余值較為接近時，例如1號、2號、4號樣，開流粉磨的比表面積高于圈流粉磨。5號樣為C廠康必丹磨磨制，盡管篩余值較高、比表面積較低，但顆粒組成較為合理，因而水化強度發(fā)揮較好。

　　由表3可以看出，不同的粉磨系統(tǒng)磨制的水泥其粒度分布是不同的。例如，1號、4號、5號樣同是磨制525普通硅酸鹽水泥，開流管磨磨制的4號樣小于5μm顆粒含量較多，這是由于開流磨中出磨水泥必須符合一定的篩余量才能出磨，使大部分合格的細粉仍在磨內(nèi)反復(fù)研磨，容易產(chǎn)生過粉磨現(xiàn)象，因而使水泥粒度分布較寬，其顆粒形狀也呈外表較光滑的球形。圈流管磨磨制的1號樣粒度分布相對較窄，均勻性系數(shù)n值為1.06，特征粒徑De為33μm(見圖1)，大于60μm的顆粒達17.7%，可見產(chǎn)品中夾有較多粗顆粒。而2號樣同屬圈流粉磨，操作參數(shù)控制較理想，選粉效率較高，磨機長徑比L/D較小，使5～30μm的顆粒占55.0%，大于60μm的顆粒僅占9.8%。5號樣由康必丹磨磨制，在RRSB圖上n值1.16，粒度分布曲線較陡(見圖1)。可見粒度分布較窄，其中小于5μm的顆粒占8.0%，而5～30μm顆粒最多，達63.7%，大于60μm的顆粒僅占10.1%。該磨采用Φ8mm×8mm等微介質(zhì)，其個數(shù)達到318 820個/t，是Φ30mm×35mm鋼段個數(shù)的61.5倍，從而保證細磨倉的研磨效率。因此，雖然它是開流粉磨系統(tǒng)，但已基本上避免了過粉磨現(xiàn)象，水泥的早、后期強度很高。

圖1　粒度分布曲線圖

　　8號樣是取5號樣時的入磨熟料、石膏及混合材(石灰石)按工廠的配比用實驗室統(tǒng)一小磨磨制而成。表2、3結(jié)果表明，隨著8號樣小于5μm顆粒含量的增加，早期強度提高很快，3d后強度增加的幅度減慢下來，使7d、28d強度相應(yīng)降低。盡管8號樣的篩余值低于5號樣而比表面積值高于5號樣，但7d、28d強度卻低于生產(chǎn)磨(5號樣)磨制的水泥，這充分說明了顆粒組成對水泥強度的重要影響。

　　目前不少廠家努力提高水泥比表面積，但往往忽略過粉磨問題。當小于3μm的顆粒太多，雖然水化速度很快，但水泥漿體要達到同樣的流動度，需水量會增多，因而引起孔隙率增加而降低了后期強度。而且，水泥顆粒過細，會使磨機產(chǎn)量迅速下降，單位電耗成倍增加。因此，如何提高粉磨效率使水泥細度提高而粒度分布合理，對改善水泥性能以及企業(yè)增產(chǎn)節(jié)能有著重要的意義。

2.2　不同熟料實驗室試驗比較

　　6～9號樣為實驗室分別磨制的兩種水泥。其中6號和7號樣熟料取自A廠，8號和9號樣熟料取自C廠，磨內(nèi)球配沒作變化。其粒度分布見圖2。

圖2　粒度分布曲線圖

　　由圖2可看到，盡管粉磨時間不同，顆粒組成也不盡相同，但對于同種熟料，均勻性系數(shù)n6與n7較為接近，同樣n8與n9也較接近。特征粒徑De也有類似情況。A廠熟料為立窯熟料，C廠熟料為回轉(zhuǎn)窯熟料，兩者易磨性相差較大，且粉磨時間不同，但幾條RRSB粒度分布曲線走向大致相同?？梢奟RSB粒度分布曲線與磨機類型、磨內(nèi)結(jié)構(gòu)及研磨體級配關(guān)系較大，其次是物料易磨性及所要求的研磨粒度。

2.3　水泥強度與熟料強度的比較

　　出磨水泥與熟料小磨試樣的物理性能對比見表4。由表4可以看到，由同一試驗?zāi)ツブ频腁1、A2、A3樣的粒度分布大體相同，這與前面論述的情況是一致的，而且凝結(jié)時間、比表面積也相近。但由不同生產(chǎn)磨磨制的出磨水泥B1、B2、B3樣情況就不同了，其中B2樣(Φ2.2m×6.5m)的磨內(nèi)流速較快，使小于5μm的顆粒較少，而大于60μm的顆粒量稍多。B1樣(Φ1.83m×7m)與B2樣所摻混合材品種和摻量均相同，由于粉磨粒度較小，使其3d、7d強度都較B2樣高，但兩者強度低于熟料強度，尤其是B2樣強度遠低于A2樣。B3樣粉磨粒度比B1、B2樣小，強度發(fā)揮較好，且混合材摻量較B1、B2少，已接近熟料強度。而C廠康必丹磨的出磨水泥其強度通常都高于熟料強度。

　　另外，水泥凝結(jié)時間與10～20μm顆粒量有關(guān)。如B2樣與B1樣相比，隨著＜20μm量的減少，凝結(jié)時間延長了。水泥樣中＜20μm的顆粒多于熟料小磨樣，但其中較大部分是火山灰等混合材，熟料成分所占的比例小于熟料小磨樣，因此凝結(jié)時間反而慢。

表4　出磨水泥與熟料小磨試樣物理性能

注：A1、A2、A3為某廠1號、2號、3號窯的熟料小磨試樣，B1、B2、B3分別為Φ1.83m×7m+Φ1.5m旋風選粉機、Φ2.2m×6.5m+Φ3.5m離心選粉機、Φ3m×11 m+Φ3m旋風選粉機3臺磨機的出磨水泥。

3　結(jié)語

　　不同的粉磨系統(tǒng)磨制的水泥其粒度分布是不同的。同樣的熟料，當粉磨條件變化時其粒度分布也變化，從而直接影響水泥的性能。探討水泥的合理顆粒組成，能使熟料活性得以充分發(fā)揮和利用。這對于增產(chǎn)水泥，進一步提高水泥質(zhì)量，改善水泥性能具有十分重要的意義。