摘要：目前對(duì)于無(wú)論是普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥還是火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，都是用80um的篩余來(lái)作為對(duì)水泥細(xì)度進(jìn)行判定的主要標(biāo)準(zhǔn)，都是指導(dǎo)水泥企業(yè)生產(chǎn)的重要工具。隨著科技和工藝的發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)的不斷加深，以及對(duì)水泥質(zhì)量要求的不斷提高，繼續(xù)使用篩余法來(lái)測(cè)量水泥細(xì)度分布已經(jīng)顯得捉襟見(jiàn)肘了。隨之，水泥生產(chǎn)企業(yè)對(duì)粒度檢測(cè)手段提出了更高的要求。

本文將通過(guò)粒度對(duì)水泥的重要性、水泥生產(chǎn)過(guò)程中影響粒度的環(huán)節(jié)、水泥粒度檢測(cè)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(cè)技術(shù)在水泥細(xì)度檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：粒度，水泥細(xì)度，在線粒度監(jiān)測(cè)，選粉機(jī)，轉(zhuǎn)速，Xoptix

一、 粒度對(duì)水泥的重要性

水泥細(xì)度的表述概括起來(lái)有篩余、比表面積、顆粒級(jí)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(wèn)題是，用80um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(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(duì)多孔物料和過(guò)細(xì)物料測(cè)試不準(zhǔn)的問(wèn)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(80um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(wú)法完全了解水泥顆粒的分布，它們對(duì)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(huì)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(wú)關(guān)，與水泥使用過(guò)程中強(qiáng)度的發(fā)揮對(duì)應(yīng)性可能會(huì)更好。激光粒度儀能夠得出水泥行業(yè)原來(lái)無(wú)法測(cè)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(jí)。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(huì)增大。當(dāng)粉磨細(xì)度80um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，通常控制在80um方孔篩篩余4%左右、比表面積控制在350m2/kg左右。

根據(jù)國(guó)外專家的研究結(jié)果，水泥顆粒大小與水化過(guò)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0-30um的顆粒對(duì)強(qiáng)度起主要作用，其中0-10um部分早期強(qiáng)度高，10-30um部分后期強(qiáng)度高。3-30um這部分顆粒含量越多，水泥質(zhì)量越好。粉磨過(guò)程中，不能完全消除>32um的顆粒(但應(yīng)盡量減少>60um的顆粒)，同時(shí)又必然產(chǎn)生<3um的顆粒。最佳水泥顆粒級(jí)配是：3-32um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(duì)水泥質(zhì)量要求越來(lái)越高，愈來(lái)愈迫切。一方面我國(guó)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(dòng)。

通過(guò)對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

二、水泥生產(chǎn)過(guò)程中影響粒度的環(huán)節(jié)

在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論是開(kāi)流磨還是閉流磨，如圖二，會(huì)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。

水泥磨機(jī)和旋風(fēng)分級(jí)機(jī)是水泥制造工藝過(guò)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下所關(guān)心和追求的。

三、水泥粒度測(cè)量手段

目前，國(guó)內(nèi)外的測(cè)量手段有離線和在線兩種。水泥行業(yè)的粒度離線檢測(cè)是每四個(gè)小時(shí)去現(xiàn)場(chǎng)取樣一次，然后拿到實(shí)驗(yàn)室分析儀器上進(jìn)行分析。這種方法有取樣量小(僅測(cè)幾克而已)，代表性不夠，而且取樣間隔時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果比生產(chǎn)滯后的缺點(diǎn)，導(dǎo)致對(duì)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(duì)產(chǎn)品輸送管路中水泥顆粒的粒徑分布和變化趨勢(shì)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(tái)放大鏡。望遠(yuǎn)鏡可以連續(xù)及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有個(gè)先知先覺(jué)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(wèn)題，也就是說(shuō)當(dāng)放大鏡發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候, 這個(gè)質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)過(guò)去了。

使用者必須接受一點(diǎn)就是在線和離線的儀器所測(cè)得的數(shù)據(jù)不可能一致，即使同一臺(tái)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(tái)儀器，兩個(gè)完全不同測(cè)量原理的儀器拿來(lái)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(lái)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(guò)各種技術(shù)手段來(lái)使二者的趨勢(shì)相吻合, 接近客戶的使用慣性和判斷慣性。

四、在線監(jiān)測(cè)儀器的組成

五、在線監(jiān)測(cè)儀器的安裝位置

水泥生產(chǎn)有不同的工藝制作過(guò)程，如開(kāi)流磨、閉流磨等。在整個(gè)粉磨生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)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(cè)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(cè)磨機(jī)的工作效能，也可以裝在旋風(fēng)機(jī)后面監(jiān)測(cè)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(cè)前面所有環(huán)節(jié)的設(shè)備和工藝對(duì)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(lái)試著改變某些工藝參數(shù)，來(lái)了解每個(gè)參數(shù)對(duì)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(cè)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(duì)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(shì)監(jiān)控。

七、Xoptix在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)的功能

2 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(jí)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(chǎng)取樣拿回實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，發(fā)現(xiàn)異常馬上控制，這無(wú)疑消除了很長(zhǎng)的時(shí)間滯后，更利于我們保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2 在每次磨機(jī)啟動(dòng)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(huì)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(rùn)，同時(shí)也避免了人工測(cè)量過(guò)程中誤差的導(dǎo)入。

2 在水泥生產(chǎn)中，不可避免的存在著大量的能量損耗，而過(guò)度研磨就是一個(gè)在利用離線測(cè)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(wú)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(wú)限地接近客戶的要求界限，而這部分工作帶來(lái)的效益又是非常可觀的;

2 利用Xoptix自動(dòng)取樣測(cè)量，可以減輕人工取樣檢測(cè)的工作量，同時(shí)也避免了人工測(cè)量過(guò)程中誤差的導(dǎo)入;

2 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(guò)程實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(lái)武裝自己。水泥檢測(cè)多項(xiàng)儀器都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)，唯獨(dú)粒度測(cè)量遲遲未能普及在線監(jiān)測(cè)，而我們卻是一直致力于推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)，Xoptix在線粒度監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的出現(xiàn)，無(wú)疑加速了我們推動(dòng)步伐的同時(shí)，也提升了眾多水泥生產(chǎn)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力!

【作者：上海傳偉信息科技有限公司 鄭厚文】