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
編號 |
水泥品種 |
磨機(jī)規(guī)格 |
備注 |
1 |
A廠525普通硅酸鹽 |
Φ3.0m×11m+Φ3m旋風(fēng)選粉機(jī) |
83%熟料+4%石膏+13%混合材 |
2 |
A廠525普通硅酸鹽 |
Φ2.2m×6.5m+Φ3.5m離心選粉機(jī) |
|
3 |
B廠425普通硅酸鹽 |
Φ2.4m×12m開流 |
|
4 |
B廠525普通硅酸鹽 |
Φ2.0m×11m開流 |
|
5 |
C廠525普通硅酸鹽 |
Φ4.4m×14m 開流 |
91%熟料+5%石膏+4%石灰石 |
6 |
A廠熟料自磨 |
Φ0.5 m×0.5 m 間歇磨 |
物料配比與1號相同,磨12min |
7 |
A廠熟料自磨 |
Φ0.5 m×0.5 m 間歇磨 |
物料配比與1號相同,磨20min |
8 |
C廠熟料自磨 |
Φ0.5 m×0.5 m 間歇磨 |
物料配比與5號相同,磨30min |
9 |
C廠熟料自磨 |
Φ0.5 m×0.5 m 間歇磨 |
物料配比與5號相同,磨40min |
表2 各試樣的物理性能
編號 |
篩余/% |
比表面積/(m2/kg) |
標(biāo)準(zhǔn)稠度/% |
抗折強(qiáng)度/Mpa | 抗壓強(qiáng)度/Mpa | ||||
3d |
7d |
28d |
3d |
7d |
28d |
||||
1 |
1.3 |
383 |
26.0 |
6.30 |
6.70 |
8.25 |
38.2 |
40.1 |
56.5 |
2 |
1.5 |
354 |
26.0 |
5.41 |
6.47 |
7.32 |
28.7 |
40.2 |
52.0 |
3 |
4.9 |
374 |
24.1 |
4.88 |
5.42 |
7.10 |
23.9 |
32.2 |
45.6 |
4 |
1.0 |
403 |
24.1 |
5.57 |
6.82 |
7.60 |
32.3 |
46.9 |
54.4 |
5 |
2.2 |
348 |
24.5 |
6.25 |
7.13 |
8.95 |
37.9 |
51.2 |
64.3 |
8 |
1.9 |
403 |
24.8 |
6.52 |
6.62 |
8.40 |
38.8 |
47.4 |
63.8 |
表3 各試樣的粒度分布
編號 |
<5μm |
5~10μm |
10~20μm |
20~30μm |
30~40μm |
40~50μm |
50~60μm |
>60μm |
1 |
9.3 |
22.0 |
11.5 |
14.4 |
12.7 |
4.8 |
7.6 |
17.7 |
2 |
9.6 |
23.6 |
23.1 |
9.3 |
11.3 |
4.6 |
8.9 |
9.8 |
3 |
11.1 |
21.9 |
10.1 |
11.8 |
11.8 |
5.7 |
5.9 |
20.7 |
4 |
17.2 |
19.6 |
16.9 |
10.6 |
6.3 |
7.3 |
6.5 |
15.6 |
5 |
8.0 |
9.7 |
40.7 |
13.3 |
6.3 |
5.0 |
6.9 |
10.1 |
8 |
17.9 |
20.8 |
25.1 |
13.7 |
10.1 |
2.6 |
6.0 |
3.8 |
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(qiáng)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(xì)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(dá)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(jī)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)??梢娏6确植驾^窄,其中小于5μm的顆粒占8.0%,而5~30μm顆粒最多,達(dá)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(dá)到318 820個/t,是Φ30mm×35mm鋼段個數(shù)的61.5倍,從而保證細(xì)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(qiáng)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(qiáng)度提高很快,3d后強(qiáng)度增加的幅度減慢下來,使7d、28d強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(dāng)小于3μm的顆粒太多,雖然水化速度很快,但水泥漿體要達(dá)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(qiáng)度。而且,水泥顆粒過細(xì),會使磨機(jī)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(xì)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(jī)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(qiáng)度與熟料強(qiáng)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(qiáng)度都較B2樣高,但兩者強(qiáng)度低于熟料強(qiáng)度,尤其是B2樣強(qiáng)度遠(yuǎn)低于A2樣。B3樣粉磨粒度比B1、B2樣小,強(qiáng)度發(fā)揮較好,且混合材摻量較B1、B2少,已接近熟料強(qiáng)度。而C廠康必丹磨的出磨水泥其強(qiáng)度通常都高于熟料強(qiáng)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
編號 |
顆粒組成/% |
比表面積 /(m2/kg) |
凝結(jié)時間/h:mim |
抗壓強(qiáng)度/Mpa |
||||||
<5μm |
<10μm |
<20μm |
<40μm |
>60μm |
初凝 |
終凝 |
3d |
7d |
||
A1 |
14.5 |
29.8 |
48.3 |
69.0 |
19.2 |
303 |
3∶19 |
4∶34 |
35.2 |
46.0 |
A2 |
18.8 |
34.8 |
50.0 |
67.2 |
18.8 |
313 |
3∶20 |
4∶35 |
35.4 |
46.4 |
A3 |
14.6 |
30.8 |
47.5 |
68.9 |
18.5 |
315 |
3∶35 |
4∶40 |
32.6 |
46.1 |
B1 |
24.8 |
36.8 |
55.3 |
73.3 |
14.7 |
383 |
4∶00 |
5∶15 |
29.6 |
40.9 |
B2 |
19.7 |
33.3 |
48.7 |
69.8 |
19.7 |
324 |
4∶20 |
5∶50 |
25.2 |
36.1 |
B3 |
23.2 |
43.5 |
57.6 |
75.1 |
14.3 |
346 |
3∶43 |
5∶10 |
32.5 |
44.2 |
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(fēng)選粉機(jī)、Φ2.2m×6.5m+Φ3.5m離心選粉機(jī)、Φ3m×11 m+Φ3m旋風(fēng)選粉機(jī)3臺磨機(jī)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(dāng)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(jìn)一步提高水泥質(zhì)量,改善水泥性能具有十分重要的意義。
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