水泥粉体和选粉理论.docx
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水泥粉体和选粉理论
水泥粉体和选粉初级理论
一、粒度分布和粒度测定
1、分布——正态分布、对数分布、指数分布等概念。
正态性分布测定。
2、分颗粒粒径频度分布的概念。
3、Rosin-Rammler分布。
筛余、筛下等概念。
R=100exp(-bDpn)——
(1)
4、Bennet公式b=1/Den
R=100exp(-(Dp/De)n)——
(2)
R——累计筛余(%)n——常数b——常数Dp——粒子直径(μm)
De——粒度特性指数
对以上公式
(1)变换log(ln(100/R))=nlogDp+logb=nlogDp+C——(3)
logb=C常数
将公式(3)中log(ln(100/R))和logDp画在对数坐标上,就是一条直线。
直线的倾斜度n就是表示粒度分布的宽度的常数,n越大表示粒度分布越狭窄。
b值表示粉体整体的细度。
粒度特性指数De表示直线的位置(使用累计筛余36.8%对应的粒径),它于n值共同都是表示粒度分布的重要的指标。
5、F80、P80——这是表示筛分后物料的80%通过的粒径,F表示Feed,P表示Product。
6、F80、P80计算例题
下表表示的某种物料的入磨和出磨数值,求解F80、P80
筛孔
累计筛余(%)
微米
Feed
Products
2000
6.1
-
1400
22.7
-
1000
40.9
-
710
57.9
-
500
69.7
-
355
80.1
-
250
86.7
-
180
91.9
-
150
93.9
7.8
125
95.4
28.8
90
97.6
52.6
63
99.2
69.2
方法1、将以上粒度分布描点画在R-R曲线上,可以立即查找到筛余20%对应的粒径。
F80=1500微米、P80=132微米
方法2、取包括20%筛余的2点,利用公式3,求得n和C,再计算筛余20%对应的粒径
Dp。
F80计算:
log(ln(100/6.1))=nlog2000+C
log(ln(100/22.7))=nlog1400+C
计算得:
n=1.779C=-5.426
接下来计算log(ln(100/20))=1.779logDp-5.426
计算得Dp=1470即F80=1470微米
P80计算:
log(ln(100/7.8))=nlog150+C
log(ln(100/28.8))=nlog125+C
计算得:
n=3.936C=-8.157
接下来计算log(ln(100/20))=3.936logDp–8.157
计算得Dp=133即F80=133微米
7、粗粒率FM(FinenessModulus)——表示原料或骨材的粒度,使用80、40、20、10、5、2.5、1.2、0.6、0.3、0.15mm的筛子筛分物料,各粒径的累计筛余除以100的值。
这种方法在混凝土的骨材上使用。
二、粒度测定方法
粒度测量的主要方法按照工作原理列表如下,根据试料的性质和测量目的和测量精度进行选择。
1、筛分法:
筛分法主要在粗颗粒进行粒度测量时使用,直接测量各粒径的重量,分干法和湿法。
(1)负压筛:
AJS(AirJetSieve德国ALPINE公司的商品名称)。
利用气流进行工作,在进行小筛孔筛分的时候工作时间很短,精度也好,一般的粒度测量范围是10—200μm测量时间为3—10分钟。
(2)水筛法:
利用水流的压力进行筛分。
保持水压0.7kgf/cm,筛分30秒。
2、流体透过法:
Blaine法。
略
3、光折反射、散乱法:
在测量悬浊颗粒的粒度分布时候使用,将一定波长的光线照射粒子群,利用光的折返射和散乱现象。
适用范围1—数百微米。
虽然可以测量微米以下,但是因为粒子的曲折率会对测量结果产生很大的影响。
4、Blaine和筛余关系。
一般来讲,Blaine法主要表示全部粉体的细度,筛余不止表示细度,同时也表示粒度分布的宽度。
例如,某试料的粒度测量结果如图,可以看出,同样的比表面积,筛余值差异很大。
三、粒度分布对水泥品质的影响——凝结时间和标准稠度需水量
同一比表面积的情况下,32微米筛余越小,n值越高。
水泥的28天强度与30-40微米以下的颗粒比例最相关。
比表面积高于300的时候,控制水泥的筛余比提高比表面积对强度的增进效果好。
同一比表面积情况下,降低粗颗粒比例,可以增进强度,但是也有一定限度,过分的狭窄的颗粒分布会导致凝结时间的延长。
越是颗粒分布狭窄即n值大的试料的标准稠度需水量越大。
比表面积每降低100对需水量的影响为1%。
n值每降低0.05降低需水量2%。
因为n值越小,试料的表观密度越大,即孔隙率越小。
对于混凝土来讲,n=1.0左右的时候,孔隙率最小,流动度和强度最大。
四、分级理论基础
1、分级理论基础:
空气分级的原理——利用颗粒在空气中受到的各种力的平衡关系、流体中颗粒的沉降速度差、以及颗粒的运动轨迹差进行分级操作。
颗粒受到的力包括:
重力、离心力、浮力、流体阻力、惯性力等,实际的分级操作利用其中的单独或组合力。
(1)颗粒的运动阻力。
雷诺数概念。
层流、中间流、紊流感念。
公式略。
(2)重力场下的1次元运动。
重力和浮力(流体阻力)平衡、终末速度。
(3)离心场的1次元运动。
某半径圆周运动的粒子的离心力和阻力平衡。
(4)离心场的2次元运送。
为了表示不同半径的影响。
(5)分离粒径:
50%分离粒径。
略。
五、分级精度及表示方法
物料进入分级机后被分成数种产物,可以采取很多种评价方法来评价分级成绩。
这里主要讲最基本的部分分级效率和综合分级效率概念。
1、部分分级效率
(1)部分分级效率:
在表示象粒径和化学成分等是连续变量时的分级效率情况时使用此概念。
将连续变化的粒径进行适当的区间切分,计算各区间的回收率。
A、回粉回收率——现在以下图的工艺流程模式进行分析,根据物料平衡得出下式。
粒度测量的结果见下图。
根据物料平衡有以下公式成立:
回粉(粗粉)回收率ηc根据上述的物质收支平衡式得出以下的公式。
η=R/F=(f(Di)-p(Di))/(r(Di)-p(Di))
并且,计算部分分级效率时使用的ηc采用各粒径的平均值。
B、部分分级效率的计算——
所以,部分分级效率可以根据分级原料、分级后的成品和回粉的粒度分布进行测定。
(2)分级精度及其表示方法。
下图表示的就是部分分级效率曲线,也叫tromp曲线。
理想的分级象①那样的垂直的直线,分级精度不好的时候会变化成②、③那样的倾斜的曲线。
分级点通常是讲相当部分分级效率50%处的粒径,即50%分级径——D(p50)。
此点对应的粒径的颗粒,进入成品和进入回粉的比例相同。
还有,作为分级点也使用平衡粒度的概念。
是指分级后的回粉和成品中混入的不需要的成分的量相等时对应的粒径(回粉中的细粉和成品中的粗粉)。
其实、根据原料的粒度分布,使用累计筛余和粗粉回收率相等时候的粒径求出。
即、将原料F(kg)分级后、得到回粉A(kg)和成品B(kg),原料的累计筛余作为Rf,Rf=A/F时候的粒径作为平衡粒度。
分级精度指数:
作为评价分级结果的一个标尺,用下面的公式表示分级精度指数κ。
κ=Dp75/Dp25或者κ=Dp25/Dp75
Dp75:
75%通过径,Dp25:
25%通过径
理想的分级κ=1,可以说越是接近1精度越好。
评价κ值的时候,可以说1<κ<1.4的话就是分级相当良好。
1.4<κ<2.0,就是好的状态。
Tera指数:
表示分级的尖锐程度。
Ep=1/2(Dp75-Dp25)
但是因为这个指数受分离粒径的大小影响,不太被使用。
不完全度:
考虑到Tera指数的缺点,将粉离粒径考虑进去,用下式表示。
I=Ep/Dp50
不完全度实际上也不太使用。
(3)部分分级效率的修正:
根据粒径进行分级的时候,同时会存在某种程度的分割现象,这是因为供给分级机的一部分原料完全未经过分级,只是简单地进入成品或回粉,排出系统。
我们要排除这些硬想,计算剩下的原料的部分分级效率,就要对效率曲线进行修正,特别是分割现象多的情况,为了得到合理的改善操作结果,才可以得到有用的数据。
分割的结果象下图表示的那样,用成品侧的分割率和回粉侧的分割率表示。
对分割进行修正的时候,使用下面公式。
只有成品侧(微粉)存在分割:
η’=(η/100-α)*100
只有回粉侧(粗粉)存在分割:
η’=(η-β/100-β)*100
同时存在:
η’=(η-β/100-(α+β))*100
α意味着粗颗粒的分级效果不良——有一部分粗颗粒未经过分级作用,直接进入了成品侧。
例如选粉风量不足、或选粉机转子漏风等导致原料中大颗粒直接短路进入成品。
β意味着微小颗粒的分级效果不良——有一部分小颗粒未经过分级作用,直接进入了回粉侧。
例如选粉风量不足、或分散不好小颗粒在选粉区域聚集等,导致微小颗粒进入回粉。
选粉风量对选粉效率影响原理,主要影响颗粒2次圆周运动的轨迹,风量越小,不同颗粒的轨迹差别越小。
选粉机的密封形式改善例
下表根据粒度测量进行的部分分级效率的计算,表示为下面的曲线
粒径(μm)
筛余(%)
频度(%)
粗粉回收率
部分分级效率
Dp
Dp'
F
R
p
Δf
Δr
Δp
ηc(%)
η(%)
1.0
1.4
96.4
99.9
91.2
2.5
0.4
5.7
59.8
9.6
2.0
2.8
93.9
99.5
85.5
4.9
0.9
12.3
60.0
11.0
4.0
5.7
89.0
98.6
73.2
7.5
1.9
16.9
62.2
15.2
8.0
11.3
81.5
96.7
56.3
12.7
4.7
21.3
62.4
22.3
16.0
19.6
68.8
92.0
35.0
8.5
5.6
14.1
59.3
39.6
24.0
27.7
60.3
86.4
20.9
8.1
8.1
9.3
60.2
60.1
32.0
39.2
52.2
78.3
11.6
12.8
16.0
5.0
60.9
75.2
48.0
55.4
39.4
62.3
6.6
7.1
10.6
3.4
58.9
89.8
64.0
78.4
32.3
51.7
3.2
14.1
21.9
1.0
60.0
93.4
96.0
138.6
18.2
29.8
2.2
9.1
14.8
1.9
58.0
97.8
200.0
9.1
15.0
0.3
9.1
15.0
0.3
59.9
99.1
ηc平均值
60.1
2、综合分级效率综合分级效率是用来全体评价分级效率的,牛顿效率就是其中之一。
由于不太使用,不做介绍。
3、补充知识:
磨机系统循环比CL
如图所示、闭回路磨机的工艺系统,R/P即为循环比CL。
从物质收支平衡计算有以下公式成立
F=R+P
fF=pR+rP
F:
分级原料量或磨机通过量
P:
成品量
R:
回粉量
f—分级原料粒度
p—成品粒度
r—回粉粒度
CL=R/P=f-p/r-f
虽然,使用粒度分布测量可以求出CL,但是为了尽量减少粒度测量误差产生的影响,使用下面的方法进行计算。
即先计算出粗粉回收率的平均值,再计算循环率。
ηc=f-p/r-p
CL=ηc/1-ηc
毕国庆2006、4、5、
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