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水泥化验与质量控制中的样品制备手段

作者：admin 来源：未知日期：2011/10/16 11:19:55 人气：

水泥是一种水硬性胶凝材料，加水拌和成塑性浆体，能胶结砂石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状物料，其最重要的成分是硅酸盐水泥熟料（熟称波特兰水泥）。起始原料是白垩、粘土和泥灰岩，原材料经开采、破碎、烘干，在一定的质量比例下互相混合，最后磨细，这就制造出原料混合物。经过仔细检测成分后，将原料混合物置于大窑炉，在约1450℃的温度下烧结，产生水泥熟料——小而硬的球状物。将水泥熟料与一些石膏、水硬活性剂（例如粒状炉渣、粉煤灰）和石灰石一起磨细，就生产出水泥。

为了生产优质水泥，必须确定原材料、中间体和成品的矿物学和化学成分。在生产的每一个阶段，必须抽取样本进行分析，以确保质量控制不出漏洞，或能及时发现问题进行改进。取样和制样是所有理化分析最初的一步，所谓“良好的开始是成功的一半”，取样的代表性和制样的无污染往往成为了质量控制的关键因素和基本前提。典型的样品制备工序包括了预粉碎、分样、筛选、细粉碎、压片等。

一、初粉碎
  对于坚硬、易碎的材料如石灰石、水泥熟料和煤，各种型号的鄂式破碎机是最有效的工具。如RETSCH公司的BB200鄂式破碎仪，它适合于进料尺寸约90毫米的样品，粉碎至2毫米左右，这些强有力的破碎机不但稳固结实，而且处理量大（可达300公斤/小时），由于能连续调节鄂板间隙，故可以根据样品的形状选择合适的间隙，同时也具有校正功能。

  预粉碎后的材料最佳的选择是进行分样，选择具有代表性的样品，这样能保证分析结果具有重现性和说服力，也能进行相关的平行性实验。比如使用PK1000分样器，它可以从一堆初粉碎后的样品中自动分样成1份、2份或3份代表性样品。

二、细粉碎
化学分析前（如XRF或AAS）通常需要对样品进行进一步的研磨和均一化，以便达到相关前处理的要求（如200目），通常的手段是采取振动盘式研磨仪，如RS200。这种盘式研磨仪能量极大，研磨圆盘和研磨环受离心力的作用对研磨样品产生挤压、冲击和摩擦，从而快速地完成研磨过程，一般研磨至200目只需要1分钟。

  另一种普遍采用的设备是球磨仪，传统的行星式球磨仪，如PM100，研磨罐围绕太阳轮直径进行公转，自身进行反向的自转，研磨球在罐体内撞击样品进行粉碎。有一种新型的球磨仪引起了业内人士的关注，MM301混合球磨仪，它可以同时研磨两个样品，每一次几十克，对于化学分析而言，容量足够，而具研磨时间快，细度佳，它正成为水泥化学分析实验的新宠。由于细粉碎过程需要杜绝污染，因为采用碳化钨或氧化锆的研磨材质更好。

三、压片
水泥行业往往需要对样品的重金属含量进行准确而有效的分析，XRF是最为常见最为高效的一种分析手段。XRF的前处理需要奖样品制备薄片，通常要求粒径在100um以下，对于经过RS200需动盘式研磨仪或球磨仪MM301细粉碎后的样品，用自动压片机PP40进行压片。PP40的最大优点是采用了碳化钨材质的压制平台，与传统的不锈钢平台或铁合金平台不同，碳化钨平台不仅耐磨损、硬度大、使用寿命长，不容易造成压片材料玷污样品，而且对于检测微量铁的样品有独到的优点。

四、次生燃料（二次燃料）
越来越多的水泥工厂在熟料煅烧过程中采用了替代燃料，也有使用化石燃料的。统计至2002年，德国水泥工厂总燃料的25％已改为二次燃料。利用工业废料作为原料和混合材料，不但为水泥生产节约了大量的成本，而且大大减少了这些工业废料对生态环境的污染，并且由于变废料成为水泥，可大大减少熟料的生产量，从而减少生产熟料过程中无法避免的向大气排放CO2、SO2和NOX的有害污染。

  次生燃料必须能达到一次燃料的所有指标，以满足产品和环境安全需求。因此，这些二次燃料同样需要进行样品制备和质量分析。由于二次燃料通常是软质和弹性材料，初粉碎时必须得到有效的切割力和剪切力，如SM2000重型切割粉碎机能容易的处理不均匀材料，操作十分安全。当研磨细度要求低至200微米时，ZM200超离心研磨仪是最理想的研磨工具之一，它研磨速度极快，易于清洁，并且具有大容量的样品制备能力。SM2000和ZM200都可以提供不含重金属污染的研磨套件，这使它成为处理二次燃料的理想设备。

五、筛分和粒度检测
细度是指物料颗粒粗细程度，水泥的细度是工厂用来控制水泥质量的重要指标之一，它将影响水泥的凝结硬化程度、强度、需水性等一系列性能。通常可用筛分设备对各种材料进行粒度的筛选和分级，如AS200，与传统的筛分仪不同，它具备三维振动功能，更好的分散样品，也能够进行湿筛。配置control型主机和软件，连接好天平，也能够测试样品的粒径大小和分布。

  除了颗粒大小和分布之外，越来越多的分析人员开始关心颗粒的研态，球形度是评判产品质量的一个重要指标，使用RETSCH TECHNOLOGY公司生产的CAMSIZER分析仪，可以一次进样，获悉样品的颗粒大小、分布、形状、球形度、透明度、个数、表面及等多个参数，并能实时监测和保存图像。

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