粉磨工艺对水泥颗粒级配及强度的影响

梁志文

摘 要：近年来，随着我国水泥产业结构的调整，粉磨设备正逐渐向着大型化和节电化方向发展，例如辊压机逐渐代替了球磨机部分的粗磨和粉碎功能，立磨设备和辊压机组成的联合粉磨系统可极大降低水泥粉磨时的电能消耗等等。然而随着粉磨效率的提升，对水泥颗粒级配和水泥强度也会带来一定的影响。为此，有必要研究这些变化和影响因素，以根据实际需求选择适宜的粉磨工艺。本文结合实际工作经验，主要分析和探讨了不同粉磨工艺对水泥颗粒级配和强度的影响。

关键词：粉磨工艺；水泥颗粒级配；强度；影响

1 粉磨工艺对水泥颗粒级配的影响

目前，工厂中用于加工水泥的粉磨工艺主要有：开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）这几类，其水泥粉磨效率和选粉效率呈现为依次递增的关系。本文为详细分析这几类粉磨工艺对水泥颗粒级配的影响，通过Φ4.2m×13m的球磨机依次采用这几种工艺对P·O42.5R水泥进行加工，最终其颗粒组成情况、均匀性系数以及配置混凝土和易性评价，详见下表1所示。

表1 各类粉磨工艺加工P·O42.5R水泥的颗粒组成及性能评价表

粉磨工艺 颗粒组成（%） 均匀性系数n 配制混凝土和易性评价

<3μm 3～32μm 32～45μm >45μm

开路磨 15.00 61.88 10.01 13.11 0.93 优越

辊压机+开路磨 13.84 62.04 12.61 12.51 1.03 较好

辊压机+开路磨+助磨剂 13.00 62.32 12.13 12.55 1.07 较好

辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后） 13.32 62.64 11.13 12.91 1.0 较好

辊压机+闭路磨（高效选粉） 11.14 67.03 11.90 9.93 1.17 较差

理想级配（Fuller级配） 22.50 35.49 42.01 0.62 结构最致密

通过表1，我们主要可以得出以下结论：

1.1 开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）这几类粉磨工艺，随着粉磨效率的提升，水泥颗粒分布的均匀性系数n为有所增加，<3μm颗粒组成减少，3～32μm的颗粒组成增加。总体而言，随着粉磨效率的提升，水泥颗粒组成的分布越集中，而根据其配置混凝土和易性也越差。呈现为下图1中的关系。

图1 粉磨工艺与颗粒分布、粉磨效率的关系

1.2 在表1中的Fuller级配即为理想级配，是指混凝土中各材料能实现最致密堆积状态的连续性级配关系。当水泥颗粒级配越接近Fuller级配时，其所配置的混凝土和易性、流动性越好，结构致密程度也越高。而从表1中可发现，各类粉磨工艺所加工水泥的颗粒级配和Fuller级配都存在较大的差距。按照接近Fuller级配的角度出发，各粉磨工艺的优良次序依次为：开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）。即粉磨效率越高时，水泥颗粒级配和理想级配的相差程度也大，所配置的混凝土和易性、结构致密性也越差。

2 粉磨工艺对水泥强度的影响

水泥的强度是指水泥颗粒与水化物之间相互胶结、连生，从而形成可以抵抗外力的作用。从近年来相关研究表明，水泥强度主要受到3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n的影响。为验证其影响关系，本文选用了开磨和闭磨两种工艺对P·Ⅱ42.5R水泥进行加工，其相关性能参数见下表2所示。

表2 不同粉磨工艺生产的P·Ⅱ42.5R水泥性能参数表

粉磨

工艺 比表面积

（m2/kg） 标准稠度用

水量（%） 初凝

（min） 终凝

（min） 抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa）

3d 28d 3d 28d

开路 390 23.5 123 163 5.9 8.0 31.8 53.0

闭路 377 25.3 138 176 6.2 9.1 34.4 56.5

通过表2，我们主要可以得出以下结论：

2.1 从表2可以看出，在28天时闭路磨工艺生产的水泥其抗折强度和抗压强度均明显高于开路磨工艺生产的水泥。

2.2 从表1中我们可以得知，随着粉磨效率的提升，3～32μm水泥颗粒含量和均匀性系数n均会逐渐增加。这也验证了水泥强度会随着3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n的增加，而逐渐加大的理论。

3 结语

综合以上结论可以发现，不同粉磨工艺所生产的水泥在颗粒级配、水泥强度以及所配置的混凝土性能上都会存在着一定的差异，且随着粉磨效率的逐渐提高，水泥颗粒分布会越集中、级配性变差、水泥强度提高、所配置的混凝土和易性变差。由此可见，粉磨效率、颗粒级配以及强度之间是存在着一定的矛盾和关联的，当前任意一种水泥粉磨工艺均无法同时最大限度满足效率、级配度和强度三方面的要求。因此在实际生产中对水泥粉磨工艺的选择，最主要是取决于所需加工水泥性能的侧重点。

3.1 从所配置混凝土和易性及结构致密性的角度出发，则应当要求水泥颗粒级配越接近理想级配越好，因此应尽量选择开路粉磨工艺。

3.2 从水泥强度出发，则要求3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n偏大，可选择辊压机+闭路磨（高效选粉）工艺。

3.3 从水泥生产效率和节电角度出发，则应当选择效率最高的立磨工艺。

参考文献

[1] 乔龄山.水泥的最佳颗粒分布及其评价方法[J].水泥.2001（6）.

[2] 吴笑梅，樊粤明等.颗粒分布对水泥与减水剂相容性的影响[J].华南理工大学学报，2009.

[3] 唐健坤.水泥颗粒分布对混凝土性能的影响[D].华南理工大学，2009.

摘 要：近年来，随着我国水泥产业结构的调整，粉磨设备正逐渐向着大型化和节电化方向发展，例如辊压机逐渐代替了球磨机部分的粗磨和粉碎功能，立磨设备和辊压机组成的联合粉磨系统可极大降低水泥粉磨时的电能消耗等等。然而随着粉磨效率的提升，对水泥颗粒级配和水泥强度也会带来一定的影响。为此，有必要研究这些变化和影响因素，以根据实际需求选择适宜的粉磨工艺。本文结合实际工作经验，主要分析和探讨了不同粉磨工艺对水泥颗粒级配和强度的影响。

关键词：粉磨工艺；水泥颗粒级配；强度；影响

1 粉磨工艺对水泥颗粒级配的影响

目前，工厂中用于加工水泥的粉磨工艺主要有：开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）这几类，其水泥粉磨效率和选粉效率呈现为依次递增的关系。本文为详细分析这几类粉磨工艺对水泥颗粒级配的影响，通过Φ4.2m×13m的球磨机依次采用这几种工艺对P·O42.5R水泥进行加工，最终其颗粒组成情况、均匀性系数以及配置混凝土和易性评价，详见下表1所示。

表1 各类粉磨工艺加工P·O42.5R水泥的颗粒组成及性能评价表

粉磨工艺 颗粒组成（%） 均匀性系数n 配制混凝土和易性评价

<3μm 3～32μm 32～45μm >45μm

开路磨 15.00 61.88 10.01 13.11 0.93 优越

辊压机+开路磨 13.84 62.04 12.61 12.51 1.03 较好

辊压机+开路磨+助磨剂 13.00 62.32 12.13 12.55 1.07 较好

辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后） 13.32 62.64 11.13 12.91 1.0 较好

辊压机+闭路磨（高效选粉） 11.14 67.03 11.90 9.93 1.17 较差

理想级配（Fuller级配） 22.50 35.49 42.01 0.62 结构最致密

通过表1，我们主要可以得出以下结论：

1.1 开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）这几类粉磨工艺，随着粉磨效率的提升，水泥颗粒分布的均匀性系数n为有所增加，<3μm颗粒组成减少，3～32μm的颗粒组成增加。总体而言，随着粉磨效率的提升，水泥颗粒组成的分布越集中，而根据其配置混凝土和易性也越差。呈现为下图1中的关系。

图1 粉磨工艺与颗粒分布、粉磨效率的关系

1.2 在表1中的Fuller级配即为理想级配，是指混凝土中各材料能实现最致密堆积状态的连续性级配关系。当水泥颗粒级配越接近Fuller级配时，其所配置的混凝土和易性、流动性越好，结构致密程度也越高。而从表1中可发现，各类粉磨工艺所加工水泥的颗粒级配和Fuller级配都存在较大的差距。按照接近Fuller级配的角度出发，各粉磨工艺的优良次序依次为：开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）。即粉磨效率越高时，水泥颗粒级配和理想级配的相差程度也大，所配置的混凝土和易性、结构致密性也越差。

2 粉磨工艺对水泥强度的影响

水泥的强度是指水泥颗粒与水化物之间相互胶结、连生，从而形成可以抵抗外力的作用。从近年来相关研究表明，水泥强度主要受到3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n的影响。为验证其影响关系，本文选用了开磨和闭磨两种工艺对P·Ⅱ42.5R水泥进行加工，其相关性能参数见下表2所示。

表2 不同粉磨工艺生产的P·Ⅱ42.5R水泥性能参数表

粉磨

工艺 比表面积

（m2/kg） 标准稠度用

水量（%） 初凝

（min） 终凝

（min） 抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa）

3d 28d 3d 28d

开路 390 23.5 123 163 5.9 8.0 31.8 53.0

闭路 377 25.3 138 176 6.2 9.1 34.4 56.5

通过表2，我们主要可以得出以下结论：

2.1 从表2可以看出，在28天时闭路磨工艺生产的水泥其抗折强度和抗压强度均明显高于开路磨工艺生产的水泥。

2.2 从表1中我们可以得知，随着粉磨效率的提升，3～32μm水泥颗粒含量和均匀性系数n均会逐渐增加。这也验证了水泥强度会随着3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n的增加，而逐渐加大的理论。

3 结语

综合以上结论可以发现，不同粉磨工艺所生产的水泥在颗粒级配、水泥强度以及所配置的混凝土性能上都会存在着一定的差异，且随着粉磨效率的逐渐提高，水泥颗粒分布会越集中、级配性变差、水泥强度提高、所配置的混凝土和易性变差。由此可见，粉磨效率、颗粒级配以及强度之间是存在着一定的矛盾和关联的，当前任意一种水泥粉磨工艺均无法同时最大限度满足效率、级配度和强度三方面的要求。因此在实际生产中对水泥粉磨工艺的选择，最主要是取决于所需加工水泥性能的侧重点。

3.1 从所配置混凝土和易性及结构致密性的角度出发，则应当要求水泥颗粒级配越接近理想级配越好，因此应尽量选择开路粉磨工艺。

3.2 从水泥强度出发，则要求3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n偏大，可选择辊压机+闭路磨（高效选粉）工艺。

3.3 从水泥生产效率和节电角度出发，则应当选择效率最高的立磨工艺。

参考文献

[1] 乔龄山.水泥的最佳颗粒分布及其评价方法[J].水泥.2001（6）.

[2] 吴笑梅，樊粤明等.颗粒分布对水泥与减水剂相容性的影响[J].华南理工大学学报，2009.

[3] 唐健坤.水泥颗粒分布对混凝土性能的影响[D].华南理工大学，2009.

摘 要：近年来，随着我国水泥产业结构的调整，粉磨设备正逐渐向着大型化和节电化方向发展，例如辊压机逐渐代替了球磨机部分的粗磨和粉碎功能，立磨设备和辊压机组成的联合粉磨系统可极大降低水泥粉磨时的电能消耗等等。然而随着粉磨效率的提升，对水泥颗粒级配和水泥强度也会带来一定的影响。为此，有必要研究这些变化和影响因素，以根据实际需求选择适宜的粉磨工艺。本文结合实际工作经验，主要分析和探讨了不同粉磨工艺对水泥颗粒级配和强度的影响。

关键词：粉磨工艺；水泥颗粒级配；强度；影响

1 粉磨工艺对水泥颗粒级配的影响

目前，工厂中用于加工水泥的粉磨工艺主要有：开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）这几类，其水泥粉磨效率和选粉效率呈现为依次递增的关系。本文为详细分析这几类粉磨工艺对水泥颗粒级配的影响，通过Φ4.2m×13m的球磨机依次采用这几种工艺对P·O42.5R水泥进行加工，最终其颗粒组成情况、均匀性系数以及配置混凝土和易性评价，详见下表1所示。

表1 各类粉磨工艺加工P·O42.5R水泥的颗粒组成及性能评价表

粉磨工艺 颗粒组成（%） 均匀性系数n 配制混凝土和易性评价

<3μm 3～32μm 32～45μm >45μm

开路磨 15.00 61.88 10.01 13.11 0.93 优越

辊压机+开路磨 13.84 62.04 12.61 12.51 1.03 较好

辊压机+开路磨+助磨剂 13.00 62.32 12.13 12.55 1.07 较好

辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后） 13.32 62.64 11.13 12.91 1.0 较好

辊压机+闭路磨（高效选粉） 11.14 67.03 11.90 9.93 1.17 较差

理想级配（Fuller级配） 22.50 35.49 42.01 0.62 结构最致密

通过表1，我们主要可以得出以下结论：

1.1 开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）这几类粉磨工艺，随着粉磨效率的提升，水泥颗粒分布的均匀性系数n为有所增加，<3μm颗粒组成减少，3～32μm的颗粒组成增加。总体而言，随着粉磨效率的提升，水泥颗粒组成的分布越集中，而根据其配置混凝土和易性也越差。呈现为下图1中的关系。

图1 粉磨工艺与颗粒分布、粉磨效率的关系

1.2 在表1中的Fuller级配即为理想级配，是指混凝土中各材料能实现最致密堆积状态的连续性级配关系。当水泥颗粒级配越接近Fuller级配时，其所配置的混凝土和易性、流动性越好，结构致密程度也越高。而从表1中可发现，各类粉磨工艺所加工水泥的颗粒级配和Fuller级配都存在较大的差距。按照接近Fuller级配的角度出发，各粉磨工艺的优良次序依次为：开路磨、辊压机+开路磨、辊压机+开路磨+助磨剂、辊压机+闭路磨（人为降低选粉效率后）、辊压机+闭路磨（高效选粉）。即粉磨效率越高时，水泥颗粒级配和理想级配的相差程度也大，所配置的混凝土和易性、结构致密性也越差。

2 粉磨工艺对水泥强度的影响

水泥的强度是指水泥颗粒与水化物之间相互胶结、连生，从而形成可以抵抗外力的作用。从近年来相关研究表明，水泥强度主要受到3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n的影响。为验证其影响关系，本文选用了开磨和闭磨两种工艺对P·Ⅱ42.5R水泥进行加工，其相关性能参数见下表2所示。

表2 不同粉磨工艺生产的P·Ⅱ42.5R水泥性能参数表

粉磨

工艺 比表面积

（m2/kg） 标准稠度用

水量（%） 初凝

（min） 终凝

（min） 抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa）

3d 28d 3d 28d

开路 390 23.5 123 163 5.9 8.0 31.8 53.0

闭路 377 25.3 138 176 6.2 9.1 34.4 56.5

通过表2，我们主要可以得出以下结论：

2.1 从表2可以看出，在28天时闭路磨工艺生产的水泥其抗折强度和抗压强度均明显高于开路磨工艺生产的水泥。

2.2 从表1中我们可以得知，随着粉磨效率的提升，3～32μm水泥颗粒含量和均匀性系数n均会逐渐增加。这也验证了水泥强度会随着3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n的增加，而逐渐加大的理论。

3 结语

综合以上结论可以发现，不同粉磨工艺所生产的水泥在颗粒级配、水泥强度以及所配置的混凝土性能上都会存在着一定的差异，且随着粉磨效率的逐渐提高，水泥颗粒分布会越集中、级配性变差、水泥强度提高、所配置的混凝土和易性变差。由此可见，粉磨效率、颗粒级配以及强度之间是存在着一定的矛盾和关联的，当前任意一种水泥粉磨工艺均无法同时最大限度满足效率、级配度和强度三方面的要求。因此在实际生产中对水泥粉磨工艺的选择，最主要是取决于所需加工水泥性能的侧重点。

3.1 从所配置混凝土和易性及结构致密性的角度出发，则应当要求水泥颗粒级配越接近理想级配越好，因此应尽量选择开路粉磨工艺。

3.2 从水泥强度出发，则要求3～32μm水泥颗粒含量以及均匀性系数n偏大，可选择辊压机+闭路磨（高效选粉）工艺。

3.3 从水泥生产效率和节电角度出发，则应当选择效率最高的立磨工艺。

参考文献

[1] 乔龄山.水泥的最佳颗粒分布及其评价方法[J].水泥.2001（6）.

[2] 吴笑梅，樊粤明等.颗粒分布对水泥与减水剂相容性的影响[J].华南理工大学学报，2009.

[3] 唐健坤.水泥颗粒分布对混凝土性能的影响[D].华南理工大学，2009.