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，都是指導水泥企業生產的重要工具。隨著科技和工藝的發展，人們認識的不斷加深，以及對水泥質量要求的不斷提高，繼續使用篩余法來測量水泥細度分布已經顯得捉襟見肘了。隨之，水泥生產企業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、水泥生產過程中影響粒度的環節、水泥粒度檢測手段的演進等主要內容的闡述，詳細分析了在線粒度監測技術在水泥細度檢測領域的應用。
關鍵字：粒度，水泥細度，在線粒度監測，選粉機，轉速，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，篩余是水泥生產最常用，也是延續了很久的方法。目前在水泥生產中存在的問題是，用80um方孔篩控制水泥細度已經不合適了，應在水泥生產中推廣使用45μm方孔篩篩余，用45μm方孔篩控制水泥細度。但45 μm試驗篩網的生產技術要求高，國內市場上很少有這種產品。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，如圖一所示。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，與水泥使用過程中強度的發揮對應性可能會更好。激光粒度儀能夠得出水泥行業原來無法測量的粒度分布，建立起粒度分布與強度的關系。
水泥的粉磨細度影響水泥磨機的產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，粉磨單位產品的電耗將顯著增加，產量也相應降低;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。
根據國外專家的研究結果，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，水泥質量越好。粉磨過程中，不能完全消除>32um的顆粒(但應盡量減少>60um的顆粒)，同時又必然產生<3um的顆粒。最佳水泥顆粒級配是：3-32um的顆粒含量>65%，<3um的顆粒含量在10%左右。在適當的條件下，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、質量穩定，特別是現代建筑施工工程對水泥質量要求越來越高，愈來愈迫切。一方面我國水泥行業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量穩定性，減小波動。
通過對粉磨方法及粉磨工藝的研究可知，調節選粉機產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這個目的。
二、水泥生產過程中影響粒度的環節
在水泥生產過程中，無論是開流磨還是閉流磨，如圖二，會影響到水泥粉末細度的地方很多，磨機的喂料量，磨機的轉速，選粉機的轉速，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備，他們能否正常運行和能否以最佳的轉速運行，直接關系到整個生產線的效率、成品的品質和能耗。而這些恰恰都是企業在日益激烈的市場競爭力下所關心和追求的。
三、水泥粒度測量手段
目前，國內外的測量手段有離線和在線兩種。水泥行業的粒度離線檢測是每四個小時去現場取樣一次，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，測定結果比生產滯后的缺點，導致對生產的指導作用嚴重不足，在水泥質量保證上難以做到實時監控，增加了出現不合規格產品的概率，不能適應現代技術發展與生產的要求。在線監控是直接在生產管線中監控產品粒徑，同時將監控結果傳送到中控室，或客戶的DCS和PLC中控系統。在線激光粒徑監控系統，對產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、快速、及時、真實地跟蹤，為水泥企業產品質量的穩定性和連續性提供了現代化的科學監控手段。
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。望遠鏡可以連續及時地發現問題，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，自然是只能斷斷續續地進行判斷，并且存在時間滯后的問題，也就是說當放大鏡發現問題的時候, 這個質量問題已經過去了。
使用者必須接受一點就是在線和離線的儀器所測得的數據不可能一致，即使同一臺實驗室儀器不同人或者不同時間所得到的數據都不一樣，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，必須在儀器調試階段盡使用盡可能多的樣品點數據來發現實驗室和在線儀器所得到數據的相關性, 通過各種技術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、在線監測儀器的組成
五、在線監測儀器的安裝位置
水泥生產有不同的工藝制作過程，如開流磨、閉流磨等。在整個粉磨生產過程中對水泥顆粒的粒度有影響的因素很多，如磨機的轉速，進料量，旋風機的轉速，風量等等。利用在線粒度監控系統，您可以監測任何您所關心的點或設備。如您可以裝在磨機后面監測磨機的工作效能，也可以裝在旋風機后面監測旋風機的工作效能，或者裝在旋風機返回磨機的管道上。
根據我們的經驗，大多數都是將在線粒度監控系統安裝在成品的管路中(如圖二所示)，因為這樣可以監測前面所有環節的設備和工藝對水泥粒度的影響。您也可以利用在線粒度監控系統的24小時連續，快速，及時的特性來試著改變某些工藝參數，來了解每個參數對水泥粒度如何影響以及影響程度，達到穩定產品質量和提高產能。
六、測量原理
Xoptix在線粒徑監控系統，結合激光衍射技術和Mie理論，能對生產線上各類氣體輸送或重力傳輸的粉末進行連續的粒徑分布以及粒徑變化趨勢監控。
七、Xoptix在線粒度監控系統的功能
2 在穩定的狀態下，可以利用在線監控，實時了解到生產線上的實際情況，操作人員可以做一些微調工作，如分級機轉速的細微調整，操作人員坐在中控室，就可以不斷優化您的生產工藝，不必頻繁地跑到現場取樣拿回實驗室測量，發現異常馬上控制，這無疑消除了很長的時間滯后，更利于我們保證產品質量。
2 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整效果，所以會快速地使產品進入一個穩定狀態,相比不斷的人工取樣，控制節省了大量時間，您完全有能力利用這些時間生產更多的產品，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。
2 在水泥生產中，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下必然存在的情況，所有的研磨行業都是如此，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控系統Xoptix，您可以放心的讓質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;
2 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;
2 Xoptix可以將監控數據連續送到客戶的中控系統，如PLC或DCS，以便生產過程實現真正的自動化。
總結：
在科技快速發展的今天，技術革新日新月異，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備來武裝自己。水泥檢測多項儀器都已經實現了在線監測，唯獨粒度測量遲遲未能普及在線監測，而我們卻是一直致力于推動此項技術，Xoptix在線粒度監測產品的出現，無疑加速了我們推動步伐的同時，也提升了眾多水泥生產企業的核心競爭力!
【作者：上海傳偉信息科技有限公司 鄭厚文】