本文將通過粒度對水泥的重要性、水泥生產(chǎn)過程中影響粒度的環(huán)節(jié)、水泥粒度檢測手段的演進(jìn)等主要內(nèi)容的闡述,詳細(xì)分析了在線粒度監(jiān)測技術(shù)在水泥細(xì)度檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。
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在線粒度監(jiān)測對于水泥生產(chǎn)的重要性

  一、 粒度對水泥的重要性

  水泥細(xì)度的表述概括起來有篩余、比表面積、顆粒級配、平均粒徑等幾種,篩余是水泥生產(chǎn)最常用,也是延續(xù)了很久的方法。目前在水泥生產(chǎn)中存在的問題是,用80μm方孔篩控制水泥細(xì)度已經(jīng)不合適了,應(yīng)在水泥生產(chǎn)中推廣使用45μm方孔篩篩余,用45μm方孔篩控制水泥細(xì)度。但45 μm試驗(yàn)篩網(wǎng)的生產(chǎn)技術(shù)要求高,國內(nèi)市場上很少有這種產(chǎn)品。比表面積所代表的細(xì)度含義比篩余進(jìn)了一大步,它與水泥性能的相關(guān)性比篩余更具普遍性。但透氣法也存在對多孔物料和過細(xì)物料測試不準(zhǔn)的問題,而且在與水泥物理性能相關(guān)性上也還存在不少局限。因此細(xì)度(80μm篩余)和勃氏比表面積只能部分的體現(xiàn)水泥的顆粒情況,無法完全了解水泥顆粒的分布,它們對于控制水泥性能和充分發(fā)揮水泥各組分的作用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

  同上所述,即使篩分細(xì)度相同或比表面積相近,水泥的性能有時(shí)也會表現(xiàn)出較大的差異,其原因是粒度分布可能不同(當(dāng)然,顆粒形狀的因素也很重要)。勃氏透氣法比表面積實(shí)際含有顆粒堆積因素,并非真正幾何意義上的顆粒比表面積,如圖一所示。激光計(jì)算比表面積值比較細(xì)致地考慮了顆粒形狀和細(xì)度,且與顆粒堆積狀況無關(guān),與水泥使用過程中強(qiáng)度的發(fā)揮對應(yīng)性可能會更好。激光粒度儀能夠得出水泥行業(yè)原來無法測量的粒度分布,建立起粒度分布與強(qiáng)度的關(guān)系。
 


  水泥的粉磨細(xì)度影響水泥磨機(jī)的產(chǎn)量和出廠水泥的強(qiáng)度等級。由于水泥磨得越細(xì),其比表面積越大,水泥的各令期強(qiáng)度都會增大。當(dāng)粉磨細(xì)度80μm方孔篩篩余4%以下時(shí),隨著篩余量的減少,粉磨單位產(chǎn)品的電耗將顯著增加,產(chǎn)量也相應(yīng)降低;因此,水泥粉磨細(xì)度,通??刂圃?0μm方孔篩篩余4%左右、比表面積控制在350m2/kg左右。

  根據(jù)國外專家的研究結(jié)果,水泥顆粒大小與水化過程有著直接的影響,不同粒徑的水泥水化速度及水化程度差異很大。水泥中0-30μm的顆粒對強(qiáng)度起主要作用,其中0-10μm部分早期強(qiáng)度高,10-30μm部分后期強(qiáng)度高。3-30μm這部分顆粒含量越多,水泥質(zhì)量越好。粉磨過程中,不能完全消除>32μm的顆粒(但應(yīng)盡量減少>60μm的顆粒),同時(shí)又必然產(chǎn)生<3μm的顆粒。最佳水泥顆粒級配是:3-32μm的顆粒含量>65%,<3um的顆粒含量在10%左右。在適當(dāng)?shù)臈l件下,提高這一階段的含量,就可達(dá)到提高強(qiáng)度的目的。

  水泥用戶要求水泥均勻、質(zhì)量穩(wěn)定,特別是現(xiàn)代建筑施工工程對水泥質(zhì)量要求越來越高,愈來愈迫切。一方面我國水泥行業(yè)不僅需要重視如何提高水泥的3天和28天強(qiáng)度,而且還需要重視如何提高水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性,減小波動。
通過對粉磨方法及粉磨工藝的研究可知,調(diào)節(jié)選粉機(jī)產(chǎn)品的粒度分布可以提高水泥的強(qiáng)度,而不一定要由提高粉磨細(xì)度來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

  二、水泥生產(chǎn)過程中影響粒度的環(huán)節(jié)
  在水泥生產(chǎn)過程中,無論是開流磨還是閉流磨,如圖二,會影響到水泥粉末細(xì)度的地方很多,磨機(jī)的喂料量,磨機(jī)的轉(zhuǎn)速,選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速,選粉機(jī)的風(fēng)速等。


  圖 二

  水泥磨機(jī)和旋風(fēng)分級機(jī)是水泥制造工藝過程中最為主要的設(shè)備,他們能否正常運(yùn)行和能否以最佳的轉(zhuǎn)速運(yùn)行,直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線的效率、成品的品質(zhì)和能耗。而這些恰恰都是企業(yè)在日益激烈的市場競爭力下所關(guān)心和追求的。

  三、水泥粒度測量手段
  目前,國內(nèi)外的測量手段有離線和在線兩種。水泥行業(yè)的粒度離線檢測是每四個(gè)小時(shí)去現(xiàn)場取樣一次,然后拿到實(shí)驗(yàn)室分析儀器上進(jìn)行分析。這種方法有取樣量?。▋H測幾克而已),代表性不夠,而且取樣間隔時(shí)間長,測定結(jié)果比生產(chǎn)滯后的缺點(diǎn),導(dǎo)致對生產(chǎn)的指導(dǎo)作用嚴(yán)重不足,在水泥質(zhì)量保證上難以做到實(shí)時(shí)監(jiān)控,增加了出現(xiàn)不合規(guī)格產(chǎn)品的概率,不能適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展與生產(chǎn)的要求。在線監(jiān)控是直接在生產(chǎn)管線中監(jiān)控產(chǎn)品粒徑,同時(shí)將監(jiān)控結(jié)果傳送到中控室,或客戶的DCS和PLC中控系統(tǒng)。在線激光粒徑監(jiān)控系統(tǒng),對產(chǎn)品輸送管路中水泥顆粒的粒徑分布和變化趨勢做24小時(shí)連續(xù)、快速、及時(shí)、真實(shí)地跟蹤,為水泥企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和連續(xù)性提供了現(xiàn)代化的科學(xué)監(jiān)控手段。

  打個(gè)比喻,在線儀器就像一架望遠(yuǎn)鏡,離線儀器就像一臺放大鏡。望遠(yuǎn)鏡可以連續(xù)及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題,有個(gè)先知先覺的概念;而放大鏡卻是局部放大, 仔細(xì)認(rèn)真的研究,自然是只能斷斷續(xù)續(xù)地進(jìn)行判斷,并且存在時(shí)間滯后的問題,也就是說當(dāng)放大鏡發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候, 這個(gè)質(zhì)量問題已經(jīng)過去了。

  使用者必須接受一點(diǎn)就是在線和離線的儀器所測得的數(shù)據(jù)不可能一致,即使同一臺實(shí)驗(yàn)室儀器不同人或者不同時(shí)間所得到的數(shù)據(jù)都不一樣,更何況兩臺儀器,兩個(gè)完全不同測量原理的儀器拿來比較。但是為了得到更好的一致性,必須在儀器調(diào)試階段盡使用盡可能多的樣品點(diǎn)數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室和在線儀器所得到數(shù)據(jù)的相關(guān)性, 通過各種技術(shù)手段來使二者的趨勢相吻合, 接近客戶的使用慣性和判斷慣性。

  四、在線監(jiān)測儀器的組成
 

  在線粒度監(jiān)控系統(tǒng),包括以下功能部件(如圖三):
  1.    儀器主機(jī),包括激光發(fā)送和信號接收
  2.    樣品流動池
  3.    取樣系統(tǒng)
  4.    回樣系統(tǒng)
  5.    信號控制箱
 
  在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)為了能夠確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定,精準(zhǔn)地運(yùn)行,就必須對容易被樣品造成污染的光學(xué)鏡片部分加以保護(hù)。
 
  使用高于取樣氣體壓力的氣體對光學(xué)鏡片表面連續(xù)的吹掃,如同形成一個(gè)氣體屏幕一樣(簡稱氣幕),可以避免光學(xué)鏡片受到污染,而影響測量的準(zhǔn)確性,以及儀器運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。

  五、在線監(jiān)測儀器的安裝位置
  水泥生產(chǎn)有不同的工藝制作過程,如開流磨、閉流磨等。在整個(gè)粉磨生產(chǎn)過程中對水泥顆粒的粒度有影響的因素很多,如磨機(jī)的轉(zhuǎn)速,進(jìn)料量,旋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,風(fēng)量等等。利用在線粒度監(jiān)控系統(tǒng),您可以監(jiān)測任何您所關(guān)心的點(diǎn)或設(shè)備。如您可以裝在磨機(jī)后面監(jiān)測磨機(jī)的工作效能,也可以裝在旋風(fēng)機(jī)后面監(jiān)測旋風(fēng)機(jī)的工作效能,或者裝在旋風(fēng)機(jī)返回磨機(jī)的管道上。

  根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),大多數(shù)都是將在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)安裝在成品的管路中(如圖二所示),因?yàn)檫@樣可以監(jiān)測前面所有環(huán)節(jié)的設(shè)備和工藝對水泥粒度的影響。您也可以利用在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)的24小時(shí)連續(xù),快速,及時(shí)的特性來試著改變某些工藝參數(shù),來了解每個(gè)參數(shù)對水泥粒度如何影響以及影響程度,達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)能。

  六、測量原理
  Xoptix在線粒徑監(jiān)控系統(tǒng),結(jié)合激光衍射技術(shù)和Mie理論,能對生產(chǎn)線上各類氣體輸送或重力傳輸?shù)姆勰┻M(jìn)行連續(xù)的粒徑分布以及粒徑變化趨勢監(jiān)控。
 


  七、Xoptix在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)的功能 
  在穩(wěn)定的狀態(tài)下,可以利用在線監(jiān)控,實(shí)時(shí)了解到生產(chǎn)線上的實(shí)際情況,操作人員可以做一些微調(diào)工作,如分級機(jī)轉(zhuǎn)速的細(xì)微調(diào)整,操作人員坐在中控室,就可以不斷優(yōu)化您的生產(chǎn)工藝,不必頻繁地跑到現(xiàn)場取樣拿回實(shí)驗(yàn)室測量,發(fā)現(xiàn)異常馬上控制,這無疑消除了很長的時(shí)間滯后,更利于我們保證產(chǎn)品質(zhì)量。

  在每次磨機(jī)啟動的時(shí)候,如果使用Xoptix,因?yàn)槟S時(shí)知道您的調(diào)整效果,所以會快速地使產(chǎn)品進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),相比不斷的人工取樣,控制節(jié)省了大量時(shí)間,您完全有能力利用這些時(shí)間生產(chǎn)更多的產(chǎn)品,贏取更多的利潤,同時(shí)也避免了人工測量過程中誤差的導(dǎo)入。

  在水泥生產(chǎn)中,不可避免的存在著大量的能量損耗,而過度研磨就是一個(gè)在利用離線測量技術(shù)下必然存在的情況,所有的研磨行業(yè)都是如此,因?yàn)椴僮魅藛T無法知道每一刻的粒度情況,而為了達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),我們不得不留有足夠的余量,故意研磨的細(xì)一些。但是如果您使用在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)Xoptix,您可以放心的讓質(zhì)量曲線無限地接近客戶的要求界限,而這部分工作帶來的效益又是非??捎^的;

  利用Xoptix自動取樣測量,可以減輕人工取樣檢測的工作量,同時(shí)也避免了人工測量過程中誤差的導(dǎo)入; 

  Xoptix可以將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)連續(xù)送到客戶的中控系統(tǒng),如PLC或DCS,以便生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)真正的自動化。

  總結(jié):
  在科技快速發(fā)展的今天,技術(shù)革新日新月異,若想在日益激烈的市場競爭中立于不敗之地,就必須盡早使用先進(jìn)的高科技設(shè)備來武裝自己。水泥檢測多項(xiàng)儀器都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測,唯獨(dú)粒度測量遲遲未能普及在線監(jiān)測,而我們卻是一直致力于推動此項(xiàng)技術(shù),Xoptix在線粒度監(jiān)測產(chǎn)品的出現(xiàn),無疑加速了我們推動步伐的同時(shí),也提升了眾多水泥生產(chǎn)企業(yè)的核心競爭力!  

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