激光粒度分析仪在水泥生产过程中的应用实践

在原料及烧成条件确定的情况下,粒度决定水泥性能,同时物料的颗粒分布也能用来判断粉磨系统的性能,而传统的细度和比表面积同水泥的性能的相关性并不理想,因此,在现代水泥生产中,测定水泥的颗粒分布已逐渐成为一种日常的控制方式而得到广泛应用。     

纳米颗粒的测量与表征

介绍了纳米颗粒测量的各种方法，有电镜观察法，X射线衍射线宽法，激光粒度分析法，比表面积法，颗粒沉降法，拉曼散射法，扫描探针显微术以及小角X射线散射等，并对其测量原理，测量过程，适用范围及测量方法优缺点进行了讨论。     

动态图像颗粒粒度粒形测量装置

为了实现对固体颗粒粒度粒形参数的测量,设计了动态颗粒图像粒度粒形测量装置.该装置通过自由落体运动,使固体颗粒充分分散,避免了颗粒粘连重叠现象.通过对颗粒图像进行预处理,剔除与测量区边界连通的颗粒图像,使用高斯滤波算法消除噪声,利用轮廓检测算法确定颗粒的外接矩形,提取每个颗粒的图像.采用边缘检测算法检测颗粒图像的边缘数量,如果边缘数量超过1,则判定为离焦模糊图像,进而计算出颗粒的粒度粒形参数.实验结果表明:标定后单个像素的实际尺寸为6.0μm,测量范围为100~1 900μm.基本满足颗粒图像粒度粒形测量的要求,且精度较高,稳定可靠.     

硅酸盐水泥调剖剂粒度分形维及其与封堵性能的关系评价

基于粗集料粉体颗粒的Fuller堆积模型及分形理论,评价了4种硅酸盐水泥调剖剂实测和模型计算的粒度分布分形维及其与封堵性能的关系。结果表明,测试粒度分布与Fuller法计算结果均有偏差,粗颗粒比细颗粒的含量高。测试的4种样品粒度分布分形维2.079 4~2.233 3,小于Fuller法计算结果拟合得到的分形维数2.6。4种样品空隙率62.46%~65.01%,固化抗压强度22.1~25.5 MPa,硅酸盐水泥调剖剂颗粒粒度分布分形维数越大,其空隙率越小,颗粒堆积结构越紧密,固化后的抗压强度越高,调剖的封堵能力和抗后续注入水冲刷能力越强。调剖工程设计中,可将测算的粒度分布及分形维数作为硅酸盐水泥调剖剂种类选择、封堵性能评价的参考依据。     

不同粉磨工艺水泥的颗粒、矿物组成分布及性能

研究了采用不同粉磨工艺制备的水泥的颗粒分布及矿物组成分布对水泥与混凝土物理性能的影响．研究结果表明：水泥颗粒分布与粉磨设备条件及工艺参数密切相关，选用高效选粉机，增大循环负荷及控制适当的比表面积，可获得较窄的颗粒分布；由于C3S易磨性较好，易富集于水泥细颗粒中，通过提高水泥颗粒的集中程度及适当增大比表面积，可有效地把熟料中的C3S富集于30μm以下的水泥颗粒中；当水泥熟料质量、混合材质量、水泥比表面积控制水平较接近，水泥颗粒分布集中(主要集中在5～30μm范围)时，水泥的标准稠度需水量较大，凝结时间较长，1d强度较低，但3d，28d抗压强度较高，在混凝土中则表现为新拌混凝土泌水较严重，1d抗压强度偏低，3d．28d抗压强度增幅较大．     

胶凝材料空隙率对需水量影响的试验分析

在水泥、粉煤灰和矿粉颗粒的粒度分布、平均粒径等粉体特征参数测量和计算分析的基础上,利用Toufar模型对胶凝材料堆积密度及空隙体积进行了分析计算,测试了掺和不同比例矿物掺和料胶凝材料的标准稠度用水量及空隙率.测试分析表明,用水量随着空隙体积和胶凝材料颗粒比表面积的增加而增大.其空隙率及用水量变化与粉体的粒径、粒度分布及掺和料的比例有关.为提高胶凝材料体系堆积密度、减少空隙率,可以用Toufar模型进行优化分析.本文的优化分析结果表明,适宜的粉煤灰和矿粉掺量分别为20%和25%左右.     

柴油机排气颗粒吸附与结构特征试验研究

针对柴油机排气颗粒的吸附能力以及与吸附相关的结构特征研究不足的现状,对柴油机不同工况排气颗粒的吸附能力和结构特征进行了测量与分析。通过柴油机试验台架采集了柴油机不同工况(100%负荷下转速分别为1 500、2 700、3 600r/min)下的排气颗粒,采用氮气吸附法对柴油机排气颗粒的吸附性能进行了测量,通过多点BET法、DFT法、FHH法分别对柴油机排气颗粒的比表面积、孔隙结构、分形维数进行了表征,探讨了颗粒的结构特征参数随柴油机转速的变化规律,并运用透射和扫描电镜对颗粒结构特征参数随柴油机转速变化的规律进行了分析。结果表明:柴油机排气颗粒具有吸附能力,氮气吸附等温线属第II类等温吸附趋势,随着柴油机转速的增加,颗粒吸附能力增强;颗粒的孔径分布呈多峰连续分布,孔径分布于8～80nm,属中孔和大孔范畴;当柴油机转速为1 500、2 700、3 600r/min时,比表面积分别为65.408、78.562、101.885m2/g,孔容积分别为0.093、0.113、0.152mL/g,分形维数分别为2.551 5、2.561 3、2.584 9,平均孔径分别为14.483、13.236、10.736nm;颗粒的比表面积、累积孔容积和分形维数随柴油机转速的增加而增大,平均孔径随柴油机转速的增加而减小。     

煤颗粒比表面积之比的测量

本文介绍了透过法测量颗粒比表面积比的原理。用试制的透过仪测量煤颗粒比表面积比值,对确定煤颗粒阻力系数提供了依据。     

水泥浆材料粒度分布宽度的定量表征

为及时了解水泥浆材料颗粒分布状态,恰当选择满足不同需求的材料,定量表征了以粉磨材料G级水泥和未经粉磨材料微硅为代表的水泥浆材料的粒度分布宽度。提出了一种通过回归系数大小判断对粒度分布函数适用性的方法。通过计算粒度分布函数中相应参数来表征粒度分布宽度。针对RRB分布采用了对原始数学表达式,直接根据最小二乘法原理计算得到均匀性系数n。结果表明:回归系数法确定出G级水泥和微硅两种材料均符合RRB分布模型。根据最小二乘法原理得到均匀性系数,表明粒度分布较窄,对水化速率较有利,但单种材料的颗粒级配效果会较差。     

颗粒图像分析技术在黄河泥沙分析研究中的应用探讨

颗粒图像分析技术可以获得动态颗粒清晰的图像资料、单个颗粒的几何参数以及精确的群体颗粒粒度分布等信息,满足从粒度和粒形等不同角度分析研究泥沙颗粒特性的需求．对水库河道泥沙淤积测验、泥沙粒度分析研究等具有广阔的应用前景。本文简要介绍了当前最新的颗粒图像分析技术．对颗粒图像分析技术在黄河泥沙分析研究中的有关应用进行了探讨。     

钢渣粒度分布对钢渣水泥水化特性影响的灰度分析

利用机械激发的原理,从强度与Ca(OH)₂含量两个方面,研究不同球磨时间下钢渣粉的粒度特性以及比表面积对钢渣水泥胶砂水化性能的影响,同时采用灰色关联分析方法探讨钢渣颗粒粒径与钢渣水泥胶砂强度和水化程度的影响规律.结果表明:球磨时间增加,钢渣比表面积增大,活性随之增强;通过DTG热分析发现钢渣的比表面积的变化会影响水化产物Ca(OH)₂结晶和晶体生长速率;钢渣粉中10~20μm粒级对钢渣水泥强度促进作用最大,5~10 μm粒级对钢渣水泥28 d Ca(OH)₂含量促进作用最大,因此增加5~20 μm范围的钢渣颗粒含量,有利于提高钢渣活性.     

单帧单曝光图像法对粉雾剂粉末模型分散效果的研究

利用单帧单曝光图像法(SFSEI),从相互垂直的2个方向分别对不同流量的气流分散作用下的粉雾剂粉末模型的分散粒径(及粒径分布)和颗粒速度(及速度分布)进行测量;将结果与激光衍射法、数值模拟法进行比较;分析了SFSEI法在粉雾剂分散效果测量中的适用性。研究结果表明:实验中颗粒统计数量在750以上时,所得平均粒径和平均速度结果无明显差异;对于实验条件和流道结构,竖直方向拍摄比水平方向拍摄得到的结果更接近激光衍射法和数值模拟的结果;同时,颗粒速度的测量会受粒径大小的影响。使用SFSEI方法时应尽可能减少离焦颗粒比例以提高测量精度,在气体流量较低的情况下更易于实现较高的测量准确性。     

颗粒分布对水泥与减水剂相容性的影响

采用Marsh筒法与净浆流动度法研究了相同熟料制备的不同颗粒分布的水泥样品与减水剂的相容性,揭示了粉体比表面积、均匀性系数（n）、特征粒径（x′）、堆积孔隙率与相容性的关系。结果表明：样品比表面积越大, n越大,x′越小,堆积空隙率越大,水泥与减水剂的相容性越差。当比表面积与x′ 相近时,n越大,浆体的流动性越差,饱和点掺量越大或饱和点Marsh时间越长,流动度经时损失越小。随着样品比表面积增大,饱和点掺量增大,流动度减小,流动度经时损失增大,与减水剂相容性变差,且对于n越大的样品,比表面积增大对相容性的不利影响越显著。凡是能降低堆积空隙率,使水泥颗粒分布连续而较宽,且自身需水性较低的微细粉体,均有利于改善水泥与减水剂的相容性。     

基于分形方法的煤炭研磨颗粒粒度分布模型

为了预测并控制煤炭在研磨过程中任意时刻的颗粒粒度分布,利用分形方法建立了表征煤炭研磨颗粒粒度分布动态变化的颗粒数分布模型、颗粒表面积分布模型和颗粒质量分布模型.颗粒数分布模型直观地描述了颗粒粒径主要存在的范围;颗粒表面积分布模型可以用来研究研磨过程中能耗的变化;颗粒质量分布模型可以用来计算研磨颗粒的堆密度和成浆浓度.通过分形粒度分布与实际粒度分布的比较,验证了模型的正确性.     

二元赤铁矿粉粒度级配技术研究

以颗粒级配和紧密堆积理论为基础,优选不同粒度的赤铁矿粉为加重材料,按照不同比例二元复配加入到山东G级高抗硫油井水泥中,通过对水泥浆流变和强度性能的测定,研究了颗粒级配与高密度水泥浆性能的关系。研究结果表明,流变和强度性能好的配方,其级配曲线表现出两种形式,一种是颗粒较细,粒径全部在10um以下;另一种是在10um附近（5um~30um）出现明显的断层区,即该粒径范围的颗粒较缺失,而该粒径范围恰是水泥颗粒的主要分布区,与水泥颗粒形成连续级配,对强度和流变性更有利;流变性能较差的配方,超过70％颗粒的粒径大于10um,尤其是3um-10um的颗粒最为缺失。此结论可作为多元铁矿粉复配的参考。     

Multi-objective dynamic detection of seeds based on machine vision

An approach to inspecting massive numbers of moving seeds was studied based on the techniques of dynamic inspection and machine vision. A progressive scanning CCD camera with external trigger function was used for real-time capture of dynamic images of seeds. The methods based on R channel of RGB (Red, Green and Blue) and region-dependent segmentation were adopted to reduce the data size of image processing and improve the efficiency of seeds inspection. All the seeds were sorted into four grades according to their morphological characteristics, such as surface area, perimeter, major axis, minor axis, circularity and eccentricity. The detection experiments indicated that the eligible ratio of the classifications was about 81.90% by this real-time inspection system.     

Multi-objective dynamic detection of seeds based on machine vision

An approach to inspecting massive numbers of moving seeds was studied based on the techniques of dynamic inspection and machine vision. A progressive scanning CCD camera with external trigger function was used for real-time capture of dynamic images of seeds. The methods based on R channel of RGB (Red, Green and Blue) and region-dependent segmentation were adopted to reduce the data size of image processing and improve the efficiency of seeds inspection. All the seeds were sorted into four grades according to their morphological characteristics, such as surface area, perimeter, major axis, minor axis, circularity and eccentricity. The detection experiments indicated that the eligible ratio of the classifications was about 81.90% by this real-time inspection system.     

均相沉淀法制备的纳米CeO2颗粒的结构表征

采用均相沉淀法,以Ce(NO3)4为起始原料制得了一种具萤石立方相结构、BET比表面积为101 m2/g的CeO2超细颗粒.同时采用XRD、DSC/TGA、TEM和BET表面测定法对样品性能进行了表征.XRD结果表明,所制得的颗粒具有较大的晶格参数,说明颗粒较小;DSC/TGA测试结果表明,所制备的颗粒失重为16.84%,由此可推断CeO2化合物的分子式为CeO2·2H2O;从TEM测试结果来看,均相沉淀法制备的CeO2颗粒平均直径为10nm,颗粒为球状.将所制得的CeO2颗粒用来制备溶胶,其最大质量浓度可达170g/L,稳定期可达4周以上且无任何沉淀.     

破碎岩石颗粒形态特征量化描述体系

形态特征的量化描述是破碎岩石颗粒三维形态重构及其力学行为研究的基础。本研究针对岩石颗粒二维形态特征的表征开展研究，随机选取不同粒径的破碎岩石颗粒，采用数字图像处理技术和Image-Pro Plus图像测量方法，提取岩石颗粒的基础几何数据。确定以圆形度、球形度、矩形度和粒径为指标的形态特征描述体系。对测量结果进行散点拟合与多元参数拟合，通过相关性分析确定形状参数影响效果的显著性，筛选淘汰不显著因素与相关性低的参数，构建岩石颗粒CSR(Circularity, Sphericity, Rectangularity)形态特征描述体系。结果显示，以圆形度代表颗粒二维形态特征的规则程度，粒径的相关性较低，球形度与矩形度均存在相关性，经回归分析后发现球形度的影响程度最为显著。对比分析结果显示，CSR指标体系在表征颗粒宏观二维形态上具有较高的准确度。