如何平衡水泥粉磨效率、成本和需水量。

发布日期:2020-9-5 8:46:05 点击次数: 字体显示:【大】  【中】  【小】

 影响水泥需水量的因素很多,粉磨工艺的制约就是其中之一就是不同的粉磨工艺生产出来的水泥,其需水量是不一样的,我们就在粉磨效率、粉磨成本和需水量三者之间寻求平衡。水泥标准稠度需水量(以下简称水泥需水量),准确的特征参数应该是混凝土的标准稠度用水量,是指能使水泥浆体达到一定的可塑性和流动性所需要的拌和水量,它是水泥使用性能的重要指标。水泥需水量直接影响到混凝土的水灰比,继而影响到混凝土的强度、抗蚀性、抗冻性、耐久性,影响到混凝土生产的水泥用量以及外加剂用量,影响到用户的成本和效益。

 水泥的标准稠度用水量越大,水泥净浆达到标准稠度的用水量、水泥砂浆达到规定流动度的用水量,以及水泥混凝土达到一定坍落度的用水量也都越大,使其净浆、砂浆、混凝土的水灰比越大,其颗粒间空隙越多、密实度越小,从而使水泥及其混凝土的施工性能、力学性能和耐久性能变差。混凝土的配方设计有三个基本参数:水灰比、用水量、砂率。三个参数中,有两个涉及到水,足见水泥标准稠度用水量问题在混凝土中的重要性。混凝土强度同用水量成反比,为了提高混凝土强度必须减少其用水量。理论上,要保持混凝土的强度不变,当混凝土的用水量发生变化时,应该保持水灰比不变,相应调整水泥用量,但这在实际生产操作中很难做到。由于实验条件和工艺设备的限制,预拌混凝土厂很难做到根据每批水泥的需水性变化而调整水泥用量。大多数情况下的做法,反而是保持水泥用量及砂石等材料用量不变,而根据坍落度值来调整用水量。这样,混凝土实际水灰比将随水泥需水性的变化而变化,相应地影响混凝土的强度。因此,为了稳定混凝土的强度,必须稳定水泥的标准稠度用水量。

 

降低水泥的标准稠度需水量,对降低混凝土单立方用水量,进而提高其强度、降低水泥用量、以节约混凝土生产成本,对混凝土行业具有十分重要的意义。

 


影响水泥需水量的主要因素

 

 1、是水泥比表面积、颗粒级配、颗粒形状的影响。

 

2、是水泥混合材种类和掺加量的影响。

 

3、是石膏对水泥需水量的影响。

 

4、是熟料对水泥需水量的影响。

 

5、是粉磨工艺对需水量的影响。

 

 

试验表明,水泥颗粒级配对水泥的需水量有较大影响。良好的水泥颗粒级配其颗粒间空隙减小,可以降低填充水,以此进而减小水泥的需水量。因此,在我们这几年对粉磨系统的改进中感到,不论是选粉机还是整个粉磨系统,只要提高了选粉效率,需水量都是增加的。

 

对于水泥强度,以3μm~32μm的颗粒起主导作用,尤其是16μm~24μm颗粒对水泥性能非常重要,其含量越多越好;<3μm的细颗粒容易结团,特别是<1μm的(主要指熟料)颗粒在加水后很快水化,对水泥的需水量影响较大,但对混凝土强度作用很小,还容易引起混凝土开裂,影响混凝土的耐久性,也影响水泥与外加剂的适应性;>65μm的颗粒水化很慢,对28d强度贡献很小。

试验表明,水泥颗粒形状对水泥的需水量也有较大影响。水泥颗粒的球形度越高,则:

(1)颗粒表面积就会越小,所需润滑的表面积越小→水泥需水量就越小;

 

(2)颗粒间的内摩擦越小,流动所需表面水膜厚度越小→水泥需水量就越小;

 

 

(3)颗粒堆积的空隙越小,所需填充水越小→水泥需水量就越小


粉磨工艺对蓄水量的影响:

在相同原材料的情况下,不同粉磨工艺生产的水泥,由于其颗粒级配和颗粒形状的差别,其需水量是不同的。与普通圈流磨水泥相比,开流磨水泥颗粒分布较宽,圆度系数大,水泥需水量较小;而采用辊压机、立磨生产的水泥,包括终粉磨、半终粉磨、联合粉磨,由于水泥颗粒分布范围较窄,以及颗粒形状球形度较低,水泥需水量相对较大。

半终粉磨与水泥需水量:半终粉磨,准确地说就是在粉磨系统的预粉磨阶段,提前选出一部分细度已经合格的半成品,将其直接加入到成品中,让细度上已经合格的产品,提前离开粉磨系统,不再接受后续粉磨,从而提高整个粉磨系统的选粉效率(不仅是选粉机),减少过粉磨现象、减少粉磨能的浪费,提高系统的粉磨效率。半终粉磨工艺,实际上是利用选粉设备的闭路工艺,对原有粉磨工艺的一种优化。根据所选预粉磨设备的不同,有多种具体形式,但由于系统选粉效率的提高,其提高粉磨效率是一定的。目前,半终粉磨工艺采用的预粉磨设备,主要是辊压机,其他的还有立磨、风选磨、球破磨等

立磨水泥与水泥需水量:

立磨终粉磨系统具有粉磨烘干效率高、对入磨物料的适应性好、工艺流程简单、空间布置紧凑、维护费用低等诸多优点,但由于水泥粉磨是保证水泥成品质量的最后一关,大家对立磨水泥的使用性能,尤其是对水泥的需水量高仍很担忧,导致这一水泥粉磨的工艺技术,在国内的应用仍很有限。实际上,水泥立磨终粉磨产品,完全可以和球磨机媲美,能够满足各种工程需要。水泥立磨终粉磨工艺的选用率已经呈现出逐年提高的趋势。伴随着立磨终粉磨工艺的逐步增多,这一技术也在进一步完善和成熟,原来大家所担心的水泥颗粒形状和级配、细度控制、需水量等对水泥性能影响的问题,现在也就不成其为问题了。通过对磨盘和磨辊研磨曲线的组合、对磨内选粉机性能的改进、加高挡料环高度、对磨盘转速及压力的调整,实现了对水泥颗粒形状和级配的优化。在系统操作方面,还可以通过提高立磨磨内温度、对石膏的脱水施加影响,来优化水泥的性能。综合运用这些调控手段,可以在较大范围内调控立磨水泥的性能,使其颗粒级配比甚至比球磨水泥更加合理。

分别粉磨与需水量:

水泥的分别粉磨,是一项节电(降低电耗)节料(减少熟料消耗)降碳(减少碳排放)的粉磨技术。此外,它还能优化水泥的性能、满足用户对水泥性能的不同要求(比如水泥的需水量)。如何在各组分的易磨性相差很大的情况下,实现对水泥中熟料等各组分的最佳颗粒分布,应该说分别粉磨是目前的最佳选择。分别粉磨可以分别设定和实现水泥各组分的最佳粒度分布,以达到熟料活性的最大利用、混合材活性潜能的充分挖掘。目前,先进国家的水泥厂已经很少再用混合粉磨工艺了。分别粉磨的优势之一,就是能方便地调节颗粒级配。水泥中的微粉,既由于其能增加水泥的流动性降低需水量,又由于其能加快水化速度增大需水量,分别粉磨为我们平衡这一对矛盾创造了条件。进一步分析就会发现,影响水泥水化速度的主要是熟料组分,只要我们减少熟料的微粉、增加其他惰性混合材(比如石灰石)的微粉,就能满足矛盾双方对降低水泥需水量的要求。所谓“特征粒径”,实际上是“体积平均粒径”的一种近似体现方式。这就是说,在同样比表面积的情况下,分别粉磨能将熟料和矿渣磨得更细,而且微粉还不是太多,这正是我们所期望的。分别粉磨在国外的运行一直没有停止,有一个为混凝土搅拌站供水泥的公司,为了满足搅拌站对水泥的多种要求,也为了降低自己的生产成本,竟然开发了将近20个有针对性的水泥品种。

分别粉磨的好处:

1.熟料粉的粒度分布接近最佳性能RRSB方程,影响水泥和混凝土性能的熟料细颗粒很少,影响水化速率的熟料粗颗粒也很少;

 

2.混合材的细度显著比熟料细,与熟料粉混合后水泥的粒度分布接近Fuller曲线,保证了水泥具有较低的孔隙率;

 

3.不同粒度分布的熟料粉与不同粒度分布的混合材,按一定比例组合,可以实现水泥的颗粒级配设计,生产预期性能的水泥;

 

4.不但水泥的早期强度高,而且后期的、长期的强度发展良好;

 

5.水化热特别是早期的水化热低,与减水剂相容性好,混凝土具有良好的工作性;

 

6.可以掺入多种混合材生产多元组合的水泥,从而发挥不同种类、不同颗粒分布的性能互补和叠加效应,优化水泥性能;

 

7.可以灵活地组织生产多品种水泥,改产过程迅速便捷,满足了顾客的不同需求;

 

8.即使掺有难磨的高细矿渣粉,生产比表面积在350~420m2/kg的水泥,水泥的综合电耗也只有31~35kWh/t。