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摘要：目前對于無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 的篩余來作為對水泥細度進行判定的主要標準，都是指導水泥企業(yè)生產(chǎn)的重要工具。隨著科技和工藝的發(fā)展，人們認識的不斷加深，以及對水泥質(zhì)量要求的不斷提高，繼續(xù)使用篩余法來測量水泥細度分布已經(jīng)顯得捉襟見肘了。隨之，水泥生產(chǎn)企業(yè)對粒度檢測手段提出了更高的要求。

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等主要內(nèi)容的闡述，詳細分析了在線粒度監(jiān)測技術(shù)在水泥細度檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。

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

一、 粒度對水泥的重要性

        水泥細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80um方孔篩控制水泥細度已經(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方孔篩控制水泥細度。但45 μm 試驗篩網(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度含義比篩余進了一大步，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物料測試不準的問題，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遠不夠的。
         同上所述，即使篩分細度相同或比表面積相近，水泥的性能有時也會表現(xiàn)出較大的差異，其原因是粒度分布可能不同（當然，顆粒形狀的因素也很重要）。勃氏透氣法比表面積實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。激光計算比表面積值比較細致地考慮了顆粒形狀和細度，且與顆粒堆積狀況無關(guān)，與水泥使用過程中強度的發(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度的關(guān)系。水泥的粉磨細度影響水泥磨機的產(chǎn)量和出廠水泥的強度等級。由于水泥磨得越細，其比表面積越大，水泥的各令期強度都會增大。當粉磨細度80um 方孔篩篩余4％以下時，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0-30um 的顆粒對強度起主要作用，其中0-10um 部分早期強度高，10-30um 部分后期強度高。3-30um 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>32um 的顆粒（但應(yīng)盡量減少>60um 的顆粒），同時又必然產(chǎn)生<3um 3-32um="">65%，<3um 的顆粒含量在10%左右。在適當?shù)臈l件下，提高這一階段的含量，就可達到提高強度的目的。
       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)選粉機產(chǎn)品的粒度分布可以提高水泥的強度，而不一定要由提高粉磨細度來實現(xiàn)這個目的。

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，如圖一，會影響到水泥粉末細度的地方很多，磨機的喂料量，磨機的轉(zhuǎn)速，選粉機的轉(zhuǎn)速，選粉機的風速等。
水泥磨機和旋風分級機是水泥制造工藝過程中最為主要的設(shè)備，他們能否正常運行和能否以最佳的轉(zhuǎn)速運行，直接關(guān)系到整個生產(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小時去現(xiàn)場取樣一次，然后拿到實驗室分析儀器上進行分析。這種方法有取樣量小（僅測幾克而已），代表性不夠，而且取樣間隔時間長，測定結(jié)果比生產(chǎn)滯后的缺點，導致對生產(chǎn)的指導作用嚴重不足，在水泥質(zhì)量保證上難以做到實時監(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 小時連續(xù)、快速、及時、真實地跟蹤，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)代化的科學監(jiān)控手
段。打個比喻，在線儀器就像一架望遠鏡，離線儀器就像一臺放大鏡。望遠鏡可以連續(xù)及時地發(fā)現(xiàn)問題，有個先知先覺的概念；而放大鏡卻是局部放大, 仔細認真的研究，自然是只能斷斷續(xù)續(xù)地進行判斷，并且存在時間滯后的問題，也就是說當放大鏡發(fā)現(xiàn)問題的時候, 這個質(zhì)量問題已經(jīng)過去了。使用者必須接受一點就是在線和離線的儀器所測得的數(shù)據(jù)不可能一致，即使同一臺實驗室儀器不同人或者不同時間所得到的數(shù)據(jù)都不一樣，更何況兩臺儀器，兩個完全不
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數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)實驗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
xoptix 在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)，包括以下功能部件（如圖二）：
1、儀器主機，包括激光發(fā)射和信號接收
2、樣品流動池
3、取樣系統(tǒng)
4、回樣系統(tǒng)
5、信號控制箱

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，如磨機的轉(zhuǎn)速，進料量，旋風機的轉(zhuǎn)速，風量等等。
        利用在線粒度監(jiān)控系統(tǒng)，您可以監(jiān)測任何您所關(guān)心的點或設(shè)備。如您可以裝在磨機后面監(jiān)測磨機的工作效能，也可以裝在旋風機后面監(jiān)測旋風機的工作效能，或者裝在旋風機返回磨機的管道上。
根據(jù)我們的經(jīng)驗，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），因為這樣可以監(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 小時連續(xù)，快速，及時的特性來試著改變某些工藝參數(shù)，來了解每個參數(shù)對水泥粒度如何影響以及影響程度，達到穩(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，實時了解到生產(chǎn)線上的實際情況，操作人員可以做一些微調(diào)工作，如分級機轉(zhuǎn)速的細微調(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)場取樣拿回實驗室測量，發(fā)現(xiàn)異常馬上控制，這無疑消除了很長的時間滯后，更利于我們保證產(chǎn)品質(zhì)量。
?   在每次磨機啟動的時候,如果使用Xoptix，因為您隨時知道您的調(diào)整效果，所以會快速地使產(chǎn)品進入一個穩(wěn)定狀態(tài),相比不斷的人工取樣，控制節(jié)省了大量時間，您完全有能力利用這些時間生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，贏取更多的利潤，同時也避免了人工測量過程中誤差的導入。
?   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，因為操作人員無法知道每一刻的粒度情況，而為了達到質(zhì)量標準，我們不得不留有足夠的余量，故意研磨的細一些。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常可觀的；? 利用Xoptix 自動取樣測量，可以減輕人工取樣檢測的工作量，同時也避免了人工測量過程中誤差的導入；Xoptix 可以將監(jiān)控數(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的高科技設(shè)備來武裝自己。水泥檢測多項儀器都已經(jīng)實現(xiàn)了在線監(jiān)測，唯獨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，也提升了眾多水泥生產(chǎn)企業(yè)的核心競爭力！