水泥粉磨工艺及水泥质量控制

水泥粉磨工艺及水泥质量控制

郑杰

若羌天山水泥有限责任公司  新疆若羌县  841800

摘要：随着我国工程建设的快速发展，水泥是重要的建设材料之一。针对粉磨工艺进行分析，介绍水泥粉磨工艺的主要过程和影响因素，并探讨水泥质量控制的方法和标准，确保建筑施工质量具有重要意义。

关键词：水泥粉磨工艺；水泥质量

引言

水泥工业作为我国国民经济基础性原材料的支柱产业之一，在国民经济建设中具有举足轻重的地位。多年来，尤其是“十三五”期间我国水泥工业实现跨越式发展，水泥年产量达到24亿吨，约占世界水泥产量的56%～57%，成为世界第一水泥生产大国和消费大国，水泥工业技术及装备水平位居世界第一。“十一五”期间，因大力发展新型干法技术，淘汰落后立窑生产线，转型产生了大量水泥粉磨企业，这是我国水泥发展史中的特色产物。

1水泥粉磨工艺

1.1水泥粉磨工艺流程

新型干法水泥生产工艺包括破碎预均化、生料制备、预热分解、水泥熟料烧成、水泥粉磨及储运等工序。水泥粉磨是水泥生产的最后一道工序。按水泥品种，将煅烧过后生成的熟料与石膏、矿渣、粉煤灰、石灰石等原料先输送到以立磨为核心的粗粉磨系统，物料经过初步研磨后进入选粉机，颗粒大小合适的物料再次进入球磨机中进行细粉磨。粉碎后的物料颗粒再次进行选粉，合格的物料经收尘器收尘后直接入库，其余物料进入球磨机再次进行研磨。

1.2水泥粉磨控制难点

水泥粉磨过程中，从喂料到物料进入立磨与球磨机的传输时间长，纯滞后较大。如果通过手动控制或者常规PID控制，常常因不能及时改变喂料量而导致偏差较大，使立磨研磨效率降低。另外，粗粉磨系统出料量的变化会影响细粉磨系统的稳定运行，为此可采用立磨出磨提升机电流作为细粉磨系统的前馈量，解决出料量带来的干扰。同时，水泥粉磨还经常出现饱磨问题，对水泥生产、设备运行也会造成影响。

2水泥粉磨工艺及水泥质量控制

2.1水泥粒度检测

水泥粒度检测是评估水泥颗粒尺寸分布的重要方法之一。通常使用激光粒度分析仪来进行水泥粒度检测，最先需要准备待测水泥样品，之后根据激光粒度分析仪的使用说明，准备并校准仪器。激光粒度分析仪在现场进行安装，组态软件在中控室电脑上进行安装。在开始测量之前，由于水泥颗粒大小并不合理，因此需要对水泥颗粒的含量进行选取。在现今的水泥厂中多使用45μm的细度作为筛余表示，本文也依据该数值进行数据采集。但是为减少现场数据采集的误差，需要对异常数据进行处理，可以使用拉依达准则来进行异常数据处理。拉依达准则是一种常用的统计方法，用于识别和排除异常值。该准则需要收集一系列不同样品的水泥粒度数据，包括颗粒尺寸和对应的数量或百分比，对于每个粒径区间，计算平均值和标准差作为基本统计指标。通常选择3倍标准差作为阈值，即数据点与平均值的距离超过3倍标准差被视为异常值。这是因为在拉依达准则中定义了一个阈值范围，位于该范围之外的数据可以被认为是异常值。根据阈值范围，我们可以判断颗粒数量为150和1000的数据点是异常值。将异常值数据点从数据集中移除，得到处理后的数据集，见表1。在上述示例中，检测结果显示了不同粒径范围内的颗粒数量和百分比。粒径范围在0~5μm之间的颗粒数量为100个，占总颗粒数量的5%。

表1水泥粒度检测处理后的数据

2.2水泥粉磨试验方法

通过水泥粒度的检测，可以确认该次水泥质量以及具体的数值，之后对水泥的性能进行检测，对其粉磨工艺的影响与水泥质量控制之间的关系进行探究。为了控制水泥粉磨过程中的质量，国际上和国内都有相应的标准和规范。例如，国际标准化组织（ISO）制定了一系列的ISO标准，如ISO9001、ISO14001等，用于指导水泥生产过程中的质量控制。此外，各国还有自己的水泥行业标准，如中国的GB/T176-2017《水泥粉磨工艺与设备技术条件》。在分析过程中，主要按照ISO18650-1水泥颗粒大小测定方法为通用原则，结合我国的水泥试验方法通用规定GB/T176-2008；水泥粘度测定方法GB/T1346-2011；其中水泥标准依据GB/T3278-2015中普通硅酸盐水泥标准来准备材料。

主要对水泥粉磨工艺下的水泥质量进行各方面测试，水泥粉磨工艺对水泥的性能和质量有着直接的影响。具体来说，水泥粉磨工艺可以影响水泥的水化放热性能、流动性能、矿物组成和物理性能等方面。最先进行流动度测试：通过在平板上测量水泥浆料的扩展直径和扩展时间来评估流动性。使用标准筛网，将水泥样品按颗粒尺寸分级，然后根据不同筛孔尺寸中的颗粒数量或百分比来评估颗粒分布。在实验过程中，以水泥强度为因变量，以水泥粉磨工艺参数（磨机转速、进出料温度）为自变量。设定两组实验条件，每组实验条件下的工艺参数如下：实验组1：磨机转速为1000转/分钟，进出料温度为80℃；实验组2：磨机转速为1200转/分钟，进出料温度为90℃。每组实验重复3次，以增加结果的可靠性。

在以上数据中可以发现实验组2的平均水泥强度（46.33MPa）略高于实验组1的平均水泥强度（45.67MPa）。通过统计分析和假设检验，我们可以得出结论，增加磨机转速和进出料温度可能对水泥的强度有一定的正向影响。之后使用扫描电子显微镜（SEM）观察水泥颗粒的形态、表面结构、孔隙等细节特征。这些试验方法可用于评估不同水泥粉磨方式对水泥性能的影响。水泥粉磨工艺对水泥的性能和质量有着重要的影响。为了确保水泥产品的质量，需要严格控制水泥粉磨过程中的工艺参数，并遵循相关的国际标准和国家标准。

2.3粉磨工艺对水泥物理性能影响

水泥的物理性能包括强度、硬化时间、收缩性等。水泥粉磨过程中，细度的控制可以影响水泥的早期强度和长期强度发展，本文主要针对其抗压强度与初凝时间进行分析。本文对粉磨工艺在水泥物理性能的影响方面进行探究，发现立磨水泥在检测中的物理性能中，其28天抗压强度可达到55MPa，初凝时间为90min。粉磨联合水泥是指将普通水泥熟料与适量的矿渣或粉煤灰等外加剂进行粉磨混合得到的水泥，其28天抗压强度可达到50MPa，初凝时间为120min。在实际的实验过程中，立磨水泥与联合粉磨水泥的细度都维持在45μm，其比表面积增加，水泥的细度也会逐渐变小，最终的联合粉磨水泥细度为5.3%，而立磨水泥的细度为0.6%。其中立磨水泥的比表面积增加较大，比联合粉磨水泥的面积提高了7.8%。

2.4粉磨工艺对水泥流动性能的影响

水泥的流动性能是指水泥浆体的流动性。如果水泥粉磨过程中，颗粒较细，则水泥浆体的流动性较好，有利于水泥在施工过程中的运输和浇筑。水泥粉磨工艺对其流动性能的影响可以通过净浆扩展度、胶砂扩展度和坍落度等指标来评估。立磨水泥在检测过程中，其净浆扩展度为21cm；胶砂扩展度为105%；坍落度为20cm。联合粉磨水泥的净浆扩展度为18cm；胶砂扩展度为100%；坍落度为15cm。根据上述数据可以看出，立磨水泥的净浆扩展度相对较高，表明在净浆状态下具有更好的流动性能。而联合粉磨水泥的净浆扩展度较低，说明其流动性能相对较差。立磨水泥的胶砂扩展度较高，表明在胶砂状态下具有更好的可塑性和流动性。联合粉磨的胶砂扩展度较低，说明其可塑性和流动性相对较差。其坍落度相差不大，对于水泥的质量影响较小。

结束语

水泥粉磨工艺及水泥质量控制是保证水泥产品性能和质量的关键环节。通过科学的粉磨工艺设计和严格的质量控制手段，可以使水泥产品在水化放热性能、流动性能、矿物组成和物理性能等方面达到预期要求。同时，遵循相关的国际标准和国家标准，进行适当的工艺参数调整和监测分析，也是确保水泥质量稳定可靠的重要措施。

参考文献

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