水泥粒度测试——干法与湿法对比研究报告

水泥颗粒级配又称水泥粒度分布， 对水泥水化速度、水泥强度有重要的影响。提高水泥早期强度的方法有多种， 研究表明， 控制水泥颗粒级配是最经济有效的方法。水泥行业曾经采用细度控制生产， 现在已经表明效果不佳。水泥行业采用比表面积的指标， 实际上比表面积应该是颗粒级配的函数， 颗粒级配却并不仅仅是比表面积的反函数。换句话说， 一个比表面积值可以代表多种不同的粒度分布， 结果不是唯一的。

激光粒度分析技术出现以后， 颗粒级配的测试是水泥行业的最佳选择。我们从1996年承担国家“七五”科技攻关项目“水泥颗粒级配在线分析仪的研制”开始， 对水泥颗粒级配进行了大量研究。现在将湿法与干法测试对比介绍如下。

1.湿法水泥测试

由于水泥是一种与水发生水化反应的物质。特别是小颗粒在遇水初期就放出大量水化热。因此湿法测试水泥颗粒级配必须使用无水乙醇。

水泥粒度分布主要特点是分布较宽， 范围在1-100μm。湿法激光粒度仪Winner2000为了准确测定水泥粒度分布采用了特殊设计的管道阀门循环系统， 以保证大小颗粒在测试过程中既充分分散又不会发生离析。测试过程中取样操作特别重要， 取样前充分混合搅拌以保证样品的代表性。分散剂可选用氯化钙水溶液， 超声3-4min。为了节约运行成本， 用过的乙醇经真空抽滤， 可重复使用3-4次， 最后可用于清洗样品池。微纳激光粒度分析技术已经在山东水泥质检站等数十家水泥生产与研究单位使用取得了很好的效果。在此不再赘述。

2.干法水泥测试

干法激光粒度分析技术是一种采用空气作分散介质的粒度分析技术， 其优点是测试速度快、操作简单、采样量大、代表性好、无需液体介质、运行费用低。分散是否充分是干法测试的关键。干法测试根据空气动力学原理， 采用紊流分散技术， 颗粒在气流中正激波的作用下， 颗粒之间由于互相碰撞、速度梯度、颗粒与管壁的摩擦产生分离达到分散的效果， 合理调整气压， 特别是进料负压可以保证分散效果。干法分散对于水溶性颗粒、磁性颗粒、植物性颗粒等都是唯一的分散方法。

为了研究干法与湿法之间的一致性， 我们做了大量的实验。

实验表明， 影响干法测试与湿法测试之间一致性的因素有：

(1)气压大小对颗粒分散有较大的影响， 气压不足导致分散力不够， 分散不充分;

(2)负压不仅与气压有关也与喷嘴结构有密切关系;

(3)喂料速度与均匀性对测试稳定性有直接关系， 遮光比大将导致多次散射， 浓度不同多次散射效果也不同， 因此严格控制遮光比提供均匀的料流是十分必要的;

(4)气体的湿度对样品的有效分散有较大影响， 控制水分含量是水泥测试的一项必要措施;

(5)喷嘴显然对样品的测试状态有直接影响。

3.干法与湿法测试对比

对比采用水泥厂客户送来的样品，首先用湿法激光粒度仪进行反复测试，再将同一个样品

用干法激光粒度分析仪测试，测试结果如表1。

4.结论

(1)测试结果表明：每种样品测试10次，重复性均在5%以内，干法湿法均具有良好的重复性。

(2)提供的数据与粒度分析曲线均表明：对同一样品干法、湿法曲线具有几乎相同的分布形态。这一点具有重要的意义，它表明干法与湿法测试颗粒级配在细节上的一致性。

(3)对水泥而言，干法测试与湿法测试比较，中位径D50系统误差为(1±0.5)μm。该误差与水泥颗粒的表面形态有关。

(4)对来自不同水泥厂的样品，粒度分布曲线差别很大。这种差别可以反映磨机的工作状态。这证明了本公司的无约束拟合软件具有较高的分辨能力，对指导水泥生产具有重要意义。

综合以上分析，可以认为激光粒度分析仪能够满足水泥行业质量检验与工艺控制的需要。