不同粉磨工艺对水泥颗粒的影响范文

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《陕西煤炭杂志》2014年第二期

1比表面积粒度分布颗粒形貌及堆积密度

1．1水泥的比表面积、粒度分布细度测定:目前使用最多的描述粉体总体粗细程度的特征参数是比表面积和筛余百分率，前者是指单位质量粉体所具有的表面积，它能够综合地反映粉体颗粒的粗细程度，后者表示水泥颗粒整体的粗细程度。同时，表面积本身还具有表面能的意义，即比表面积越大，表示粉磨消耗的能越多。比表面积与粒径的变化规律相反:比表面积越大，其颗粒群的平均粒度越小，粉体就越细。水泥的比表面积按勃氏法测定。结果见表2。颗粒分布:粉磨工艺的不同，对成品的颗粒分布影响很大。本文采用激光颗粒分析仪测得水泥颗粒分布结果如表3。均匀性系数:运用激光颗粒分析仪对6种水泥样品的颗粒级配进行测定，并通过Rosin-Rammler经验分布表达，作出Rosin-RammlerBennet图(简称R．R．B．图)。并按照RRB粒度分析图，可得各水泥的均匀性系数及特征粒径De值，列于表4。结果分析:①ⅠB号样品比表面积大，颗粒分布窄，＞63μm的颗粒很少，占6．19%，3～30μm以下的颗粒较多较集中，占58．38%;ⅠK号样品比表面积小，颗粒分布宽，＞63μm的颗粒很多，占10．87%，3～30μm的颗粒却只有51．13%。ⅠB的均匀性系数高于ⅠK，特征粒径小;②ⅡB号样品比表面积大，大于63μm的颗粒只有2．85%，3～30μm的颗粒较多，为63．04%，且其5μm以下的颗粒占22．74%，颗粒较集中;ⅡK号样品比表面积小，大于63μm的颗粒有9．10%，3～30μm的颗粒占52．43%，相对较少，5μm以下的颗粒占24．62%，颗粒分布较分散。ⅡB的均匀性系数高，特征粒径小;③n值越小，颗粒粒径分布越宽，颗粒大小越不均匀，粉体的堆积密度越高。圈流粉磨的水泥比开流粉磨的水泥粒度分布集中，大于63μm和小于5μm以下的颗粒减少，5～30μm的颗粒增多。

1．2水泥颗粒形貌传统的比较常用的颗粒特征分析方法如勃氏透气法、筛分析法及显微镜法等，这些方法只能单独测量颗粒群某一特征，且只能获得测量的二维结构信息，其在分析颗粒群整体特征方面，有一定的局限性。本文除了采用扫描电镜观察颗粒形貌的显微镜法外，还选用了图像分析仪为分析手段，同时与光学显微镜、摄像机等相结合，对水泥颗粒的圆度、长短径之比、分数维和粗糙度进行定量体视学研究。水泥颗粒几何特征测试原理和方法:根据定量体视学原理采用QUANTIMET600图像分析仪对水泥颗粒群的多方面几何信息进行研究。定量体视学是通过测量和计算材料的二维结构来定量推断其三维结构特征的一种外推方法，是一种统计复原方法。而QUANTIMET600图像分析仪正是基于这一原理，综合与光密度成比例的信息，将信息数据化为图像元素(或像素)，按得到的图像灰度及色彩对其进行处理。图像分析主要包括对图像的尺寸、数量、形貌、位置和密度等进行定量分析及计算。其主要测试参数包括表征颗粒群颗粒尺度的参数和表征颗粒群形状的参数。试验结果:由表5中所示试验结果可知，开流磨水泥的圆形系数高，粗糙度小;圈流磨水泥的圆形系数小，粗糙度大。圆形系数越高，颗粒越圆，颗粒形貌就越好。已有文献证明水泥颗粒分数维越大，流动性越小。水泥颗粒圆形系数越大，就越接近球形，表面就越光滑，颗粒之间的摩擦阻力就越小，这对水泥的密实堆积和标准稠度需水量都有益。扫描电镜下水泥颗粒形貌:将这些水泥样品在1000倍扫描电镜下，逐一观察并拍摄了颗粒形貌照片。由水泥颗粒形貌照片观察到的结果可知，开流粉磨系统磨制的水泥，细颗粒较多，且颗粒较圆滑、棱角少;圈流磨磨制的水泥样品颗粒，形貌略差，棱角较多。

1．3堆积密度水泥粉状颗粒堆积密度，反映单位体积物料紧密堆积时的密实程度。假想浆体中水泥颗粒表面包裹一层水膜，将其看作一个复合颗粒。由水泥浆体中粉体颗粒堆积模型示意图可以看出，水泥干粉颗粒堆积密度越大，物料越紧密，孔隙越小。有资料指出，在相同水化深度下，孔隙率与粉状颗粒堆积密度呈线性关系。当水化深度较低时(早期)，堆积是主要的，水化程度是次要的。因此水泥颗粒的密实堆积对水泥早期强度具有一定的影响。由于试验方法和试验容器对密实堆积的测试结果有一定的影响，本文采用以下两种方法测定水泥的堆积密度。①将物料放入直径4cm的200ml量筒中，先用振动台振动2min，然后手工反复礅击，直至礅击200次量筒内物料下沉量小于1ml，最后用天平(感量0．1g)称量，得到物料的堆积密度;②选用400ml的容量筒，选用对筒壁敲击200次的方法进行测定堆积密度。两种试验方法测得的数据均按相关公式计算，试验结果见表6。表6水泥的堆积密度(g•cm－3)试样编号ⅠBⅠKⅡBⅡK堆积密度方法一1．521．571．491．56方法二1．3951．4491．3841．432由表3～6所示，使用两种方法测试结果的规律是相同的，开流磨磨制的水泥由于颗粒分布宽，且圆度高，颗粒均匀性系数小，密实堆积的孔隙率小，颗粒间相互填充堆积紧密，密实容重大;圈流磨水泥颗粒分布较窄，圆度小，颗粒较均匀，密实堆积的孔隙率大，密实容重小。

2结论

(1)选用不同的粉磨系统对水泥颗粒分布产生不同的影响。当选用圈流磨时，水泥颗粒分布较集中，大于63μm和小于5μm以下的颗粒较少，0～30μm的颗粒明显增多，颗粒较均匀;当选用开流粉磨系统时，颗粒分布比较宽，0～30μm的颗粒较少，颗粒均匀系数小。(2)不同的粉磨系统可以改变水泥的颗粒形貌。圈流磨生产的水泥圆形系数小，粗糙度大;开流磨水泥的圆形系数高，粗糙度小。(3)在电镜下观察，圈流磨磨制的水泥样品颗粒形貌略差，棱角较多;开流磨磨制的水泥，细颗粒较多，且颗粒较圆滑、棱角少。(4)水泥粉体的密实堆积受粉磨工艺的影响明显，由于粉磨工艺造成水泥颗粒分布和颗粒形貌的差异，使得圈流磨密实容重小于开流磨的水泥。

作者：张雪晶杨鹄宇单位：陕西煤业化工建设(集团)有限公司陕西彬长矿业集团有限公司