矿渣微粉生产工艺技术

矿渣微粉生产工艺技术（精选5篇）

1.矿渣微粉生产工艺技术 篇一

梅宝矿渣微粉的特性及在混凝土中的应用

杨静1，王磊2，徐玲玲1 南京工业大学材料学院，南京，210009 2 南京梅宝新型建材有限公司，南京，引言

矿渣及矿渣微粉的应用研究在国内外已有多年的历史，十九世纪在欧洲就得到了广泛的应用，但那时的应用主要是将矿渣用作水泥混合材，直到1958年，南非将水淬矿渣烘干磨细，克服了湿碾矿渣浆储存和运输的问题后，才首次将矿渣微粉用于商品混凝土。到60年代，随着现拌混凝土的发展，矿渣微粉作为混凝土的一个独立组分得到了广泛应用。在国内，矿渣在水泥混凝土中的利用一直是研究的热点，矿渣微粉可以直接掺入水泥中，也可以掺入混凝土中。当用传统的熟料和矿渣一起粉磨时，由于矿渣的易磨性差，矿渣不能得到充分地粉磨，从而矿渣的活性不能得到充分地发挥，目前，矿渣大多经过超细粉磨，使其细度大大超过熟料的细度。同时，在混凝土中掺加矿渣微粉具有更大的灵活性，可以容易地调整掺合料的配比，以达到混凝土的设计性能。

矿渣及矿渣微粉在水泥混凝土中的应用符合可持续发展的方针，据统计，全国每年生产生铁约1.6亿吨，每冶炼1吨生铁，大约产生矿渣0.3～1.0吨，且矿石品位越低，排渣量越大。因此，全国每年的矿渣的产量大约在0.5～1.6亿吨之间，如果全部用来代替水泥，则可少生产至少1亿吨水泥，由此就可节省不可再生的石灰石资源、煤炭资源，减少向环境排放大量的二氧化碳1亿吨，并改善混凝土的耐久性，建筑物的寿命也可大大延长，使混凝土工程技术走上可持续发展的道路。

2.梅宝矿粉的特性 2.1 化学组成

梅宝矿粉的化学组分如表1中所示，主要是CaO、SiO2和Al2O3，MgO的含量也较高，分别为CaO 36.50%、SiO2 32.43%、Al2O3 14.99％和MgO 11.00％。

表1 梅宝矿渣的化学组成 组成含量/% LOSS-1.27 SiO2 32.43

CaO 36.50

MgO 11.00

Al2O3 14.99

Fe2O3 0.43

TiO2 0.80

SO3 0.06

MnO 0.46

2.2矿物组成

图1中的X－射线衍射分析图谱表明，矿渣微粉主要由玻璃体组成。

图1 梅宝矿粉的XRD图谱

2.3 颗粒形貌及粒径分布

扫描电子显微镜观察（见图2）可知，颗粒尺寸分布在10～40m，颗粒比较圆滑，大颗粒及带尖锐棱角的颗粒少。

图3中激光粒度分析结果表明，矿粉的颗粒度主要分布在1～50m，最可几分布粒径为10～30m，与扫描电子显微镜观察到的相一致。

图2 梅宝矿粉的SEM照片

part

icular size(m)

图2 梅宝矿粉的激光粒度分析 梅宝矿粉对水泥水化的影响 矿渣微粉在水泥混凝土中的作用有物理作用和化学作用。物理作用主要是矿渣微粉的微集料效应。微集料效应表现为自紧密堆积效应和形状因子效应。混凝土体系可以理解为连续级配的颗粒堆积体系，粗集料间隙由细集料填充，细集料间隙由水泥颗粒填充，水泥颗粒之间的间隙，则需更细的颗粒来填充。矿渣微粉的最可几粒径在10m左右，可起到填充水泥颗粒间隙的微集料作用，使混凝土形成细观层次的自紧密体系。实验结果表明，掺矿渣微粉混凝土容重较未掺加矿渣微粉的基准混凝土大。而且，矿渣颗粒的形状和表面粗糙度对紧密堆积及界面粘结强度有密切的关系。

由XRD图谱可知，梅宝矿粉的主要矿物组成是无定型玻璃体，因此我们更重视其化学作用。化学作用主要表现为矿渣微粉中的CaO、SiO2和Al2O3等组分与水泥水化产物Ca(OH)2反应形成C-S-Hgel等胶凝物质，不仅提高了硬化浆体中凝结物质的含量，而且形成的二次C-S-Hgel具有较低的硅钙比，水化产物更稳定，同时新形成的凝胶状水化产物可以填充水泥浆体中的毛细孔，降低孔隙率，并细化孔结构，这些都有利于水泥混凝土的力学强度和耐久性。DSC定量分析结果还表明，矿渣微粉+水泥”体系的Ca(OH)2含量明显低于纯水泥体系。SEM观察水化产物形貌，发现掺矿渣微粉的水泥石Ca(OH)2的晶体尺寸相对比较小。

但从表2中掺加不同量矿粉的水泥浆体的结合水量数据可以看出，其作用的发挥不在7d之前的早期，一般在28d后比较明显。表3中掺加不同量矿粉的水泥净浆试体的抗压强度值也证实了这点，在水化早期（如1d和3d），随着矿粉掺加量的增加水泥净浆试体的抗压强度降低，但到7d以后，水泥的抗压强度受矿粉掺入量的影响很小。

表2掺加不同量矿粉的水泥的化学结合水量

/% 试样 T15(100C)T1(70C+30S)T4(30C+70S)

表3 梅宝矿粉对硅酸盐水泥抗压强度的影响

试样 T1 T2 T3 T4 T5

表4 混凝土的立方体抗压强度

等级 普通混凝土配合比

/kg/m3 W 225 220 217 155 152 150 C 450 317 270 500 350 300 S 656 656 656 621 621 621

G 1069 1069 1069 1154 1154 1154

矿渣 /kg/m

3135(30%)180(40%)

150(30%)200(40%)

外加剂 坍落度 /kg/m3 /mm 7 7

115 115 40 40 40

抗压强度 /MPa 7d 31.4 30.1 29.1 46.1 45.1 43.8

28d 39.0 42.3 43.3 54.1 60.7 62.1

抗压强度比

/% 7d 100 96 93 100 98 95

28d 100 108 111 100 112 115 水泥(%)70 60 50 40 30

矿渣(%)30 40 50 60 70

抗压强度(MPa)

1d 16.75 15.18 12.88 11.99 10.99

3d 41.77 39.65 36.61 31.21 34.63

7d 43.62 42.30 45.46 41.26 39.40

28d 47.81 45.90 42.59 44.10 43.89

1d 11.60 7.47 7.46

3d 16.77 14.54 11.13

7d 20.15 17.62 13.57

28d 23.10 21.74 19.30

C30 C50 4 梅宝矿粉混凝土的配制

采用南京梅宝新型建材有限公司提供的天宝山牌P.O 42.5水泥（掺有11.28％的水渣）、梅宝矿粉配制混凝土，细集料为模数Mx=2.6的河砂，粗集料为5-20mm连续级配的石子，外加剂选用JM-VIII，配制混凝土强度等级分别为C30、C50的普通混凝土和掺加梅宝矿粉的混凝土（矿粉掺量分别为30%、40%），测定7d和28d的立方体抗压强度，结果列于表4。

从表4中数据可以看出，在普通混凝土中分别掺入30%和40%的矿渣后，混凝土的7d强度都比未掺矿粉混凝土的强度低，但是28d强度都比未掺矿粉混凝土的高。28d龄期时，掺加30％和40％矿粉的C30混凝土的抗压强度分别是未掺矿粉混凝土的108％和111％；而对于C50混凝土，则分别为112％和115％。可见，梅宝矿粉的掺加能有效地提高混凝土的抗压强度。结束语

综上所述，梅宝矿粉具有较高的水硬活性，就试验用原材料配制的混凝土看，可以有效地提高混凝土的立方体抗压强度。

参考文献

[1] 杨东生.水泥工艺实验[M].北京：中国建筑工业出版社.1986：107.[2] 沈威, 黄文熙, 闽盘荣.水泥工艺学[M].武汉：武汉工业大学出版社.2000:1.[3] W．切尔宁．水泥化学与物理性能[M]．北京：中国建筑工业出版社．1991：140.[4] 王玉江，李建伟，任和平等． 高掺量矿渣粉煤灰复合水泥的研制[J]． 洛阳工业高等专科学校学报．1999（9）：4．

2.矿渣微粉生产工艺技术 篇二

生产预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩)时,通常采用常压蒸汽养护与压蒸养护相结合的“二次养护”生产工艺。常压蒸汽养护可以加快PHC管桩生产过程中钢模的周转,提高生产效率;高压蒸汽养护使管桩混凝土强度在短时间内由45~55MPa提高到80~100MPa,可以满足工程快速施工的需要[1]。

PHC管桩在常压蒸汽养护过程中会生成水化物Ca(OH)2,并占水化产物总量的20%~25%。在压蒸养护过程中,Ca(OH)2与混凝土砂石集料表面的SiO2发生水热合成反应,生成了强度较高的C5S6H5(托勃莫来石)。同时经离心工艺后由于混凝土内分层引起强度很低的砂石界面得到一定程度的强化,在快速提高混凝土强度的同时,还有利于提高混凝土的耐打性[2]。

利用压蒸养护过程中水热合成反应的特点,在PHC管桩生产过程中还采用硅砂粉(或磨细砂)等量替代20%~30%的硅酸盐水泥[3~4],这种技术不但可以降低水泥用量,节能降耗,同时还可以有效利用矿山废弃的石英碎屑资源,具有很好的技术经济效益。

利用矿渣微粉具有较好的水化活性,在管桩生产中掺入10%~30%矿渣微粉等量替代水泥,可以满足不同养护工艺的生产要求。既可以采用高压蒸汽养护工艺技术生产混凝土强度等级为C80以上的PHC管桩,还可以用于常压养护工艺技术生产混凝土强度等级为C60~C80的PC管桩和PTC管桩,使掺合料的适用条件更广、更宽,具有良好的技术经济效益[5~8]。

发明专利ZL03113256.1《磨细冶金渣与磨细高硅砂复掺法生产管桩工艺技术》首次提出将比表面积350~500m2/kg的矿渣微粉(或钢渣粉)和比表面积350~500m2/kg的硅砂粉以一定比例混合等量替代30%~60%的42.5级以上的高强度等级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,其中磨细高硅砂占掺合料总量的比例为40%~80%[9~11]。

本文使用硅砂粉与矿渣微粉作为管桩生产用的混凝土掺合料,以一定比例混合等量取代硅酸盐水泥,设计混凝土配合比,研究分析混凝土的脱模强度及高压蒸汽养护后混凝土强度的变化规律,并试生产PHC管桩。

1 原材料

水泥:P·Ⅱ52.5R硅酸盐水泥,技术指标见表1。

矿渣微粉:南京某厂生产的S95,技术指标见表2。

硅砂粉:技术指标见表3。

细集料:赣江砂,细度模数2.8,含泥量0.3%,中砂;粗集料:碎石,5~20mm花岗岩连续级配,压碎指标6.5%,针片状含量为7%;减水剂:萘系高效减水剂,水剂型,固含量为20%。

2 配合比设计

采用“二次蒸汽养护”工艺,硅砂粉单掺等量代替水泥生产PHC管桩时,为了确保混凝土的脱模强度,硅砂粉的掺量一般控制在20%~30%(内掺法)。若硅砂粉替代水泥含量偏高,易造成混凝土早期强度偏低,虽蒸压后混凝土强度有较大的提高,但在管桩施工时,混凝土仍具有脆性大、耐打性差、管桩破损率高等缺陷。

采用“二次蒸汽养护”工艺,矿渣粉单掺等量替代水泥生产PHC管桩时,虽然常压养护对混凝土早期强度提高较为显著,但由于矿渣粉中Si O2含量较低,蒸压养护时,水热合成反应程度也相对较低,进而强度较高的水化产物C5S6H5的含量也就相应较少。实际生产中矿渣微粉的掺量一般控制在10%~30%(内掺法)。若矿渣微粉的掺量偏高,则不利于管桩混凝土强度的提高,对提高管桩的耐打性、降低管桩破损率等十分不利。

发明专利ZL03113256.1中提出了硅砂粉和矿渣微粉复掺方案及复掺后替代水泥量的范围。根据硅砂粉和矿渣微粉的成本,结合各自单掺的情况及工程施工特点,本文初步确定硅砂粉等量替代水泥的比例为30%~35%、矿渣微粉等量替代水泥的比例为5%~15%,总的替代率为35%~50%,其中硅砂粉与矿渣微粉的比例为3:1~5:1。

由于各地原材料品质差异较大,需要结合当地材料和生产工艺进行试验,优化配合比。本试验设计了混凝土配合比的优化方案,见表4。

kg/m3

如表4所示,根据混凝土每m3水泥用量、胶凝材料总用量及硅砂粉、矿渣微粉掺量的不同,按照4×4方案进行配合比优化试验。为降低管桩生产过程中原材料的成本,结合管桩生产中的实际情况,在保证混凝土强度和管桩生产质量的前提下,尽可能多掺入成本较低的硅砂粉。

混凝土试件成型后,对其进行如下养护:静停2h,然后进行90℃、7h的常压蒸汽养护,其中升温速度为25℃/h。待常压养护完成后,再进行185℃、11h的高压蒸汽养护,其中升温速度为40℃/h,恒温蒸汽压力为1.0MPa,降温速度为40℃/h。高压蒸汽养护结束后,对混凝土试件进行抗压强度试验,结果见图1和图2。

结合表4、图1、图2及原材料生产成本可得,胶凝材料的最佳用量为450kg/m3,其中硅砂粉和矿渣微粉的掺量分别为150kg/m3和50kg/m3。混凝土工作性能测定结果表明:混凝土坍落度损失较快,但混凝土搅拌、布料、预应力张拉、离心成型等一般均可控制在30min之内,仍然可以满足管桩生产对混凝土工作性能的要求。

3 生产情况及分析

3.1 生产工艺

将比表面积420m2/kg的矿渣微粉和比表面积410m2/kg的硅砂粉以3:1比例混合等量替代45%的52.5级P·Ⅱ型硅酸盐水泥,并将掺合料与水泥、砂、碎石、高效减水剂、水等按表4中B2配合比取值,然后在强制式混凝土搅拌机中一起搅拌150s,之后将混合料喂入已清理干净且放置预应力钢筋的管桩钢模中,合上钢模后张拉预应力钢筋,将此钢模放置在离心机上进行离心作业。离心工艺的控制要求为:初速2.5倍的重力加速度,时间2.5min;低速15倍的重力加速度,时间2min;中速25倍的重力加速度,时间5min;高速45倍的重力加速度,时间7min。离心作业后,静停2h,然后进行90℃、7h的常压蒸汽养护,其中升温速度为25℃/h。常压蒸汽养护后进行预应力放张和管桩脱模作业。最后将使用过的钢模进行清理,同时将常压蒸汽养护后的管桩送入蒸压釜中进行185℃、11h的高压蒸汽养护,其中升温速度为40℃/h,恒温蒸汽压力为1.0MPa,降温速度为40℃/h。高压蒸汽养护后管桩的混凝土强度达到设计等级的产品即可出厂。

3.2 试生产

根据上述配合比试验分析,确定表4中B2配合比为实际试生产时各种原材料用量,见表5。

混凝土的技术性能见表6。

从表6可知,新拌混凝土的坍落度为30mm,30min后混凝土的坍落度为10mm,可以满足管桩生产要求;管桩生产的混凝土脱模后抗压强度为49.1MPa,蒸压养护后混凝土抗压强度为89.0MPa,管桩的抗弯性能达到国家标准GB13476-2009《先张法预应力混凝土管桩》规定的要求。

生产的外径为400mm,壁厚为95mm的AB型预应力高强混凝土管桩的力学性能见表7。

k N·m

3.3 讨论分析

从生产的实际操作中发现,采用大掺量矿渣微粉和硅砂粉后,由于矿渣微粉和硅砂粉的细度小、比表面积大,在低水灰比的情况下,新拌混凝土的坍落度损失较大,新拌混凝土物料较粘、易结块、流动性较差,因此提出如下建议。

(1)PHC管桩生产时由于混凝土掺合料品种较多,需要增加粉料的筒仓,同时进一步提高原材料的计量精度。

(2)由于新拌混凝土的坍落度损失较大,生产操作时需要调整各工序的时间,混凝土搅拌后尽可能缩短工序的停留时间。

(3)随着水泥用量的减少,混凝土的脱模强度可能降低,尽可能采用P·Ⅰ型或P·Ⅱ型硅酸盐水泥,不宜使用普通硅酸盐水泥或其它品种水泥。

(4)在满足耐久性要求前提下,混凝土常压养护温度宜在85℃以上,确保混凝土的脱模抗压强度,同时,常压蒸汽养护前,确保不少于2h的静停时间。

(5)适当提高减水剂的掺量,以确保混凝土的工作性能。

4 结论

(1)利用硅砂粉和矿渣微粉以一定比例复掺等量代替水泥生产PHC管桩是可行的,其中复合掺合料的比例可达45%,硅砂粉和矿渣微粉的掺量分别为150 kg/m3、50 kg/m3,脱模及压蒸后混凝土的抗压强度分别达到49.1MPa、89.0MPa,符合管桩国家标准规定的要求。

(2)硅砂粉和矿渣微粉以一定比例复掺等量代替水泥生产PHC管桩技术,可以大大降低水泥用量,节约生产成本,具有显著的技术经济效益。

参考文献

[1]阮起楠.预应力混凝土管桩[M].中国建材工业出版社,2000.

[2]刘振丰,郭红才.预应力混凝土管桩生产过程中几个问题的探讨[J].建筑技术开发,2005,32(1):36-38.

[3]严志隆.掺磨细建筑砂生产先张法预应力高强混凝土管桩的工艺[P].ZL95116762.6.

[4]蒋元海.掺磨细高硅砂生产预应力高强混凝土管桩技术方法[P].ZL03112836.X.

[5]蒋家奋.磨细掺合料在PHC管桩生产中应用的现状与前景的探讨[J].混凝土与水泥制品,1999(4):20-23.

[6]魏宏超.磨细矿渣微粉在PHC管桩生产中的应用[J].混凝土与水泥制品,2006(2):33-36.

[7]马国宁,刘云,叶晓林.免压蒸预应力高强混凝土管桩生产用水泥的研究与应用[J].水泥,2010(7):28-30.

[8]阮起楠.混合胶凝材料在PHC管桩生产中的应用[J].混凝土与水泥制品,2001(2):32-34.

[9]蒋元海.磨细冶金渣与磨细高硅砂复掺法生产管桩工艺技术[P].ZL03113256.1.

[10]蒋元海.关于我国管桩行业现状及发展的建议[J].混凝土与水泥制品,2007(4):31-32.

3.矿渣微粉生产工艺技术 篇三

【关键词】：实时微粉生产线 分级机 PLC 九点控制器

1 引 言

微粉生产线系统的控制是个非常复杂的过程，要求对分级机和给料机进行精确的控制，分级机的分离点能决定的最终产品的细度，而给料机又直接影响着生产线的生产效率，这就对自动控制提出了较高的要求。随着控制理论和控制技术的发展，目前在微粉生产线中有以下几种常用的控制方案：1）常规PID控制方案，2）最优控制和自适应方案，3）智能控制方案。

比较以上三种方案，第一种方案中算法简单、参数调整方便的并有一定的控制精度的特点的PID算法，是目前国内用的最为普遍的控制算法，这种方法也有其局限性：PID算法只有在系统模型参数为非时变的情况下才能获得理想的效果，当一个调好参数的PID控制器被应用到模型参数时变的系统时，系统的性能会变差。第二种方案中变频调速本身具有非线性特性，因此建模时常假设它在工作点附近为线性来逼近实际系统，最优化控制和自适应控制就是以此为基础来设计控制器的，而对此类系统进行非线性控制，我国还停留在仿真研究阶段。第三种方案的技术特点是把人工智能的方法引进控制系统，利用人的实践经验、逻辑推理和自学习能力，从定性和定量相结合的方法入手，对那些因结构复杂、参数时变而难以用精确数学模型来描述的被控对象给出灵活的控制策略。但智能控制技术较为复杂，我国在这方面起步较晚，很多研究成果还停留在实验室研究阶段上，真正在工业上应用并取得成功的不多。

本文中采用一种新的先进的控制方法--九点控制器设计方法来改进整个生产的控制过程，通过这种方法控制之后，在特定的场合中也能达到系统对相应响应时间、精度、稳定性的要求，从而可以提高生产效率，并且节约资源。

2 微粉生产线的九点控制器设计

2.1九点控制器的原理

九点控制器基于模糊控制的理论，运用泛布尔代数控制方法，具体分析人类思考控制过程，创造性提出的新型控制算法。它利用反馈信号的大小和导数不断调整系统的输出，使其达到预期的要求。根据不同的偏差和偏差率，九点控制器把系统分为九个工况，通过设定九点控制器的九个参数，可以对系统不同工况进行有效的调控，以达到系统的稳定。

九点控制器属于逻辑控制而不属于模糊控制，逻辑控制、传统控制与模糊控制三者区别如下：传统控制理论是依据微分方程实现自动控制，模糊控制和逻辑控制都是依据概念控制，这是对传统控制的一种突破。模糊控制与逻辑控制的差别在于：模糊控制是按照查德LA 提出的模糊集理论及相应的定义运算进行的，逻辑控制是按照泛布尔代数所服从的规律进行的。模糊集的补余律不成立， 泛布尔代数的补余律成立。非的运算在两个系统中定义也是不同的，与带修正因子的模糊控制差别在于：一种用数学解析式来表示控制规则或输出响应， 而另一种用泛布尔表达式来表示（符合人类逻辑思维规律）。它是根据当前所测得偏差和偏差变化相互之间关系来判断未来响应变化趋势，控制器及时采取措施使得被控对象的输出快速向偏差零带e（0）靠拢。称偏差零带是偏差设定所允许的范围（精度），此时偏差变化零带de（0）是偏差变化设定所允许的范围。九点控制器的输入偏差（e）量， 其控制策略的依据是偏差零带与偏差变化之间的关系。选用不同控制策略进行调节控制。

2.2 九点控制器的控制策略

控制系统组成如图1所示。

系统由三部分组成：被控对象、工况鉴别器和九点控制器。图中r--系统给定输入，c--系统输出响应，e=r-c --系统本次偏差， e=（e-e-1）/T --偏差变化率，其中e-1--上一时刻偏差，T --采样周期，uc --九点控制器产生的控制作用。考虑系统运行时，系统的偏差及偏差变化率可能产生九种工况。可以用相平面图来对这9 种组合状态进行描述，如图4-4所示。设±e0为系统允许偏差（偏差零带）， 0为系统允许偏差变化率（偏差变化率零带）。

图2 e和 组成的相平面

则所应采取的控制策略如下：

九点控制器控制策略如表1所示：

表1 九点控制器控制策略表

Ki+/-表示九点控制器采取的控制策略，分别表示多加、加、稍加、微加、保持、微减….等九种控制策略。下标i表示控制作用的强度（i=0，1，…4），下标+/-表示为控制作用方向（加/减）。

根据这些偏差--偏差变化率的组合形成九种工况，根据这些工况所采取相应的控制策略（指令），及时的向被控对象进行能量补充或消耗，从而达到控制目的和性能要求。每一时刻仅有一种控制策略。例如： 就为一个工况；其逻辑含义为；偏差为负且偏差变化也为负，所应该采取的控制策略为K4-= ；即强减。根据表1：其控制策略的逻辑关系表达式为：

相应的工况区， 控制器的输出uc = Kie ， 其中，Ki （ i = 1 ，2 ， …，9） 为控制器的控制参数， 控制策略分析如下：

①对于Ⅰ区， 表示系统的输出值小于设定值，并有继续偏小的趋势。这时控制器应给出很大的控制作用， 发出强加（++++）的指令（即K4+取值很大） 。

②对于Ⅱ区， 表示系统的输出值小于设定值， 没有继续变化的趋势。这时控制器应给出较大的控制作用，发出稍加（+++） 的指令（即K3 取值较小） 。

③对于Ⅲ区， 表示系统的输出值小于设定值， 但有向设定值靠拢的趋势。这时控制器应给出较小的控制作用，发出弱加（++） 的指令（即K2 取值较大） 。

nlc202309041111

④对于Ⅳ区， 表示系统的输出值等于设定值， 但有负向偏离设定值的趋势。这时控制器应给出很小的控制作用，发出微加（+） 的指令（即K1+取值很小） 。

⑤对于Ⅴ区， 表示系统的输出值大于设定值， 并有继续偏大的趋势。这时控制器应给出很大的反向控制作用，发出强减（- - - -）的指令（即K4-取值很大） 。

⑥对于Ⅵ区， 表示系统的输出值大于设定值， 没有继续变化的趋势。这时控制器应给出较大的反向控制作用，发出稍减（ - - - ） 的指令（即K3-取值较大） 。

⑦对于Ⅶ区， 表示系统的输出值大于设定值， 但有向设定值靠拢的趋势。这时控制器应给出较小的反向控制作用，发出弱减（- -）的指令（即K2-取值较小）。

⑧对于Ⅷ区， 表示系统的输出值等于设定值， 但有正向偏离设定值的趋势。这时控制器应给出很小的反向控制作用，发出微减（-）的指令（即K1-取值很小） 。

⑨对于Ⅸ区，

表示系统的输出值等于设定值， 且没有变化的趋势。这时控制器处于期望的零带，控制器应发出保持（0） 的指令（即K0取值非常小）。

上述控制策略中，“+”、“- ”号表示控制作用力的方向，符号的个数表示控制作用的强弱程度。一般情况下， K4≥ K3 ≥ K2 ≥ K1 ， K0一般取较小值使得系统稳态时的振荡频率较小。

3 九点控制器的仿真参数分析

以 为控制对象进行系统仿真。利用九点控制器，可以很容易地进行各项控制指标的分解。为了获得最优的控制策略，找出各控制策略对系统动态指标和稳态过程的影响，选用九点控制器控制策略表中不对称的控制策略

分别利用九点控制策略下各控制策略对系统进行控制，得到控制系统仿真图如图4-5所示，以时间轴方向进行分析，控制过程如下： “0”时刻起，采用K4+进行控制；0-t1时刻内，采用K3+进行控制，该控制策略对系统超调和上升时间产生间接影响，而对系统的延迟时间产生了直接影响；t1-t2时刻内，采用K2+进行控制，该控制策略对系统的超调产生了间接影响，对系统的上升时间产生直接影响；t2-t3时刻内，采用K1+进行控制，该控制策略直接影响了系统的稳定度，同时欲增加阻尼的作用，使输出保持在零带范围内； t3-t4时刻内，采用K4进行控制，该控制策略直接影响系统超调量，同时间接影响了系统的调节时间；t4-t5时刻内，采用K3进行控制，该控制策略直接影响系统的超调量，同时对系统的调节时间产生间接影响；t5-t6时刻内，采用K2-进行控制，该控制策略对调节时间产生直接影响，同时间接影响系统的振荡次数和稳定度；t6-t7时刻内，采用K1-进行控制，该控制策略对系统稳定度产生直接影响； t7-t8时刻内；采用K4+进行控制，对系统调节时间产生直接影响；t8-t9时刻内，采用K3+进行控制，对系统的调节时间产生直接影响；t9-t10时刻内，采用K2+进行控制，对系统调节时间产生直接影响；t10-t11时刻内，采用K0进行控制，对系统稳定度产生直接影响；t12-t13时刻内，采用K3+进行控制，对系统的稳态误差产生直接影响，在稳态时起主要作用；稳态时，交替出现上两种状态。

根据上述控制过程进行分析可知：

1）系统动态响应的延迟时间受K3+/-的影响（K3+/-↑→td↓）；

2）系统动态响应的上升时间受K2+的影响（K2+↑→tr↓但小于K3+）；

3）系统的阻尼带受K1+/-的影响（K1+/-↓→ξ↑）；

4）系统受到强干扰作用时，其超调量受K4+/-的较强的抑制。

5）系统的震荡次数受K2-的影响（K2-↓→N↓）；

6）系统处于稳态状态下，高次谐波分量受K0的影响。

7）系统的调节时间受多个因素的共同影响，调节时间在各部分达到最佳状态时即可达到理想状态。

因此可得到如下结论：

1）九点控制器是变结构非线性控制。用仿人控制方式可将偏差--偏差变化率的平面划分为九个工况点，每个工况点均视为一个线性区，可用线性控制理论分析。

2）系统动态响应时；K3+影响系统的延迟时间；K2+影响系统的上升时间；K4-影响系统超调；K2-影响系统的振荡次数。

3）系统进入静态时：在“零”型系统里，由K3+产生的稳态偏差ess3与偏差零带e0之间的关系为，若：ess3>e0则稳态偏差：ess=ess3；反之：ess=e0。

4）增益系数K4+在阶跃响应时，主要作用为快速抑制超调从而影响系统的峰值时间，因此K4+> K2+系统收敛；K4+= K2+系统等幅振荡；K4+< K2+系统发散。

5）动态指标的调节时间ts与超调量σ%与多个增益系数有关，优选各工况点的增益参数，可组合成为一个理想的最佳系统。

6 结语

通过对微粉生产过程中常用控制方案和九点控制器设计方法的比较结果，我们发现实际生产过程中对分级机在两种控制方案下的监测结果和在实验室实验的数据结论一致，因此我们用九点控制器成功实现了在微粉生产线控制系统中对分级机转速的控制，比较而言，九点控制器设计方案能使我们的分级机转速始终稳定保持在我们产品所需对应的转速上，这就使得我们的产品颗粒均匀，粒径大小一致，产品质量非常高，满足了用户的生产要求。

但是九点控制器中也一样存在自己的问题：

1）九点控制器应用不广泛。如果它能得到广泛应用，变频器厂家直接在变频器内内置九点控制算法，这就会减少我们设计人员很多麻烦。

2）九点控制器的控制状态的各个K值，允许偏差和允许偏差率的选定要根据实际过程实时的调控和设置，针对不同的控制输出值，调试会显得相对麻烦，而且所需设置的参数值也较PID多，设置过程相对比较繁琐。

参考文献

[1] 朱红旗，何宁德，季根忠等.QLM系列微型流化床对撞式气流磨的研制[J].金属矿山，2002， 11 ：44 - 46.

[2] 金以慧.过程控制[M].北京.清华大学出版社.1993：22-24.

[3] 李子午，刘美俊，牛志刚.PLC输入输出端的硬件保护[J ].自动化与仪器表，2003 ，4 ：60.

[4] 李十勇.模糊控制神经控制和智能控制论[M].哈尔滨：哈尔滨工业业大学出版社，1998：56-58

[5] 唐爱东.功能粉体加工技术的发展[J ].矿产保护与利用，1997，4：42-45.

[6] 王树青等.先进控制技术及应用[M]，北京：化学工业出版社.2001.11.29：98-99.

[7] 杨伏生等.我国超细粉碎技术现状与发展趋势[J ].IM&P化工矿物与加工.2001.5：45-47.

[8] Lasepas.John.The PLC Control of Packaging Production Line[J ].Packaging Engineer.2003，27（3）：17-20.

[9] 洪永强，蒋文芳，梁磊.微粉超微粉生产线控制技术研究[J ].厦门大学学报（自然科学版）， 2004.9（5）：643～646.

[10] 李良果.加快发展我国超细粉体工业[J].现代化工，1993，8：3-7.

作者简介

肖青青，女（汉族）湖北省荆州市长江大学文理学院，专业：机电与信息工程系 434020

4.矿渣微粉生产工艺技术 篇四

矿渣“高细高掺”技术是近十年来才研发的新技术, 目前这种“绿色建材”新技术国内外许多公司和院所均已有成熟的工艺。如德国的伯力鸠斯公司、莱歇公司、KHD公司, 中国国内各家所采用的矿渣粉磨系统主要有:球磨系统、辊压机-球磨系统、辊压机终粉磨系统及立式矿渣磨系统。在这四种系统中, 立式矿渣磨粉磨矿渣是国外近年来发展较快的系统, 该系统流程特别简单, 烘干、粉磨、选粉的全部工艺过程均在立式辊磨机中完成。由于是料床粉磨, 粉磨效率高, 单位电耗低, 特别是磨内空间大, 环隙外风速高, 传热快, 因此烘干能力强。这些特点非常适合矿渣水分高, 难磨的要求。因而, 在中国辊磨系统的发展速度非常迅速。

北方重工集团引进及开发的MPS立式辊磨机广泛用于粉磨水泥生料及煤。又先后开发出一系列脱硫立磨、煤化油立式辊磨机。近几年在吸收国内外先进技术的基础上, 自主开发的用于粉磨矿渣的MLK系列立式矿渣磨与粉磨水泥熟料的MLN系列立式辊磨机, 解决了“稳定料床防止振动”、“磨内除铁”、“磨辊和磨盘的磨损”、“高效选粉”、“干湿料分开进料以防堵料”等关键技术难点。MLK系列立式矿渣磨机具有研磨效率高、运行平稳、选粉效率高、能耗低 (相比传统的球磨系统, 节能30%~50%) 、清洁生产等优点, 并能有效回收矿渣包覆的铁, 其各项指标均与国外同类先进技术相当, 价格仅为进口设备的2/3。当前已经生产近三十台, 大量应用于钢厂、水泥厂、新型建材厂的矿粉制备。

2 生产工艺流程

2.1 矿渣储存配料及输送

矿渣微粉粉磨系统工艺流程见图1。矿渣由汽车送至厂内, 再由装载机送入胶带输送机上方的喂料仓, 湿矿渣粉磨喂料设有矿渣喂料仓, 每个仓下分别设棒阀闸门、电子皮带定量给料机。按照设定配比定量给料, 再由胶带输送机送入立磨前三道锁风阀, 然后入磨。胶带输送机设有永磁除铁器。

2.2 矿渣粉磨

定量的湿矿渣由胶带输送机, 再经永磁除铁器、三道锁风闸门进入立磨进行粉磨, 立磨排出的粗渣经输送机再经另一台入斗式提升机, 再经管式除铁器和三道锁风阀喂入矿渣立式磨。

粉磨系统采用一台由北方重工生产的MLK矿渣立磨和SLS型分离器, 回收矿渣成品采用脉冲袋式收尘器组成的粉磨系统。矿渣经定量喂入立磨, 在立磨中物料随着磨盘的旋转从其中心向边缘运动, 同时受到磨辊的挤压而被粉碎。粉碎后的物料在磨盘边缘处被从风环进入的热气体带起, 粗颗粒落到磨盘再粉磨, 较细颗粒被带到选粉机进行分选, 粗粉也返回到磨盘再粉磨, 合格细粉被带入袋式收尘器收集作为成品, 成品细度可通过改变选粉机转子的转速进行调节。部分难磨的大颗粒物料 (包括铁渣) 落入风环, 通过吐渣口进入外循环系统, 并经过除铁后再次进入立磨与新喂物料一起粉磨。

出袋式除尘器的成品矿渣粉经空气斜槽输送机、斗式提升机、空气斜槽输送机送入成品库内。出袋收尘器的废气通过排风机排入大气, 排放废气含尘浓度<30mg/m3。立式矿渣磨所用的热风来源, 由一套燃煤沸腾炉 (热风炉) 系统提供。

2.3 矿渣粉输送及储存

来自粉磨系统的成品经斗式提升机, 空气斜槽输送机送入成品库储存。库底带有充气卸料装置, 出库矿渣粉通过库底闸门、气动旋阀送至库底汽车散装机, 再散装出厂。库内充气系统和库底卸料装置所需压缩空气由罗茨风机供给。库顶设有袋收尘器, 将含尘气体净化后排入大气。

3 MLK矿渣立磨的调试要点

要保证矿渣微粉粉磨系统的稳定运行, 其主机设备MLK矿渣立磨的调试工作就尤为重要, 而矿渣立磨的调试又要与粉磨系统总体设备的调试相互配合, 协调一致。即磨机的调试要和配料、喂料、收尘及成品输出设备的调试一同进行。

3.1 调试准备

调试前要保证全部测量仪器连接正确, 全部润滑点进行润滑, 电气安装完成, 检查电气线路, 确保电源供电。同时要尤为注意液压系统和密封风机的试验及参数值调整。

将液压系统加压, 使其投入工作时要检查液压系统接头处密封并调整压力开关, 以及压力蓄能器的氮气压力, 并调整相应的安全阀。

液压张紧的工作压力与氮气蓄能器预压力的比例关系为:

P=2.5×Pst最大值

P=1.5×Pst最小值

Pst-氮气压力, P-缸的工作压力。

开动密封风机, 使管路系统投入工作, 在检查风机电机旋向后, 要调整风量消耗为最大值, 而压力表风压为最小值, 最大风量最好比工作风量大5-10%。密封风压力值要做记录, 其最小接点暂调到3000~4000Pa。磨机首次带料运转时, 最小接点要调到1000Pa, 比实际运转风压值要低。

磨机系统所有设备装置进入工作状态后, 可以带料负荷运转。

3.2 负荷试车调试

磨机负荷运转前应先把物料喂入磨机喂料仓。

首次起动前, 磨机要加温预热, 升温速度要缓慢, 出料口处温度达到95℃左右时, 要保温一段时间, 整个时间持续约6~8 小时。随后按液压系统中心控制动作程序将磨辊抬起。磨机开车后应立即喂料, 以防空磨。物料进入磨机后, 执行液压系统中心控制动作程序将磨辊落下, 直至磨辊正常工作。达到保温时间后将磨机加热, 当排气温度增加达到110~120℃时, 在确定系统各设备运行正常的条件下, 以及慢速传动装置离合器拖开并锁死的情况下, 开起磨机主电机、传动装置运行, 调整磨机出口风量、出口风压等参数。

在此期间要观察全部装置, 尤其是磨机主传动的功率消耗, 减速机振动传感器和磨机排风量等变化情况。要求尽快达到正常和连续运转, 这包括在短时间内增大热风量, 以满足磨机的热量要求。

磨机系统连续运转后, 要安排有经验的人员在现场密切监视设备运转情况, 磨机运转50 小时后, 要仔细检查设备。检查磨机内部所有管路接头否有漏气、漏油现象, 检查磨盘和磨辊衬板的压板和把合螺栓、减速器和磨盘座的联接情况, 并将螺栓拧紧至限定力矩, 并检查所有液压和润滑设备的充油量。

在对磨机系统所有设备进行检查试验后, 磨机就可以进行正常生产运转。

4 结束语

5.矿渣微粉生产工艺技术 篇五

紧步科技前沿，创新诞生完美

在现代中药的生产研发中，如何用最小的服用剂量取得最大的药效，是一项亟待解决的焦点课题。其中，提高药物吸收率成为影响中成药疗效的重要一环。作为以现代特色中药生产为主的大型现代医药企业，以岭药业始终把高新技术应用放在药物研发的首位，并投入了大量的科研力量。近几年，一项前沿科技——超微粉技术。引起了科研人员的注意，他们要对此项技术在中医药领域的应用做首次尝试。

超微粉技术是“通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨、分散等手段，把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉”。超微粉能够“对粉体原料进行高精度的分级，并改变粉体的表面活性”，正是这一特性使其在中成药的加工方面具有了独特优势。为此，他们与清华大学材料系合作，共同开展通心络胶囊超微粉技术的研究，这是国内医药企业第一次将超微粉技术应用于中成药生产。“超微粉技术在通心络胶囊中的应用示范研究”课题受到国家及省市各级相关部门的重视，并被国家发改委列入“国家高技术产业化示范工程”，同年进入国家“‘十五’科技攻关计划”。在历时三年、耗资几千万元的课题研究中，科研人员采用多种动物、多种模型、多项指标，明确了超微粉粒度与药理活性的相关性，在项目中建立了多种动物药在中成药中专属性强的TLC鉴别方法。首次在中成药质量标准中引入了超微粉粒度的标准，并提供了检测依据和方法。研究结果表明，将超微粉技术应用于通心络胶囊的生产过程，大大提高了动物药制备的工艺技术水平。2005年4月，“通心络胶囊超微粉技术应用示范研究”通过了国家中医药管理局成果验收。同年年底，河北省科技厅成立专家组对该项课题进行成果鉴定，国内数十名医药界专家组成的鉴定委员会一致认为：“超微粉技术在通心络胶囊中的应用示范研究”项目整体技术处于国际领先水平!

至此，传统中医药与现代高新技术的一次完美结合——超微粉通心络诞生!

让利于民，就是药品质量的不断提高

作为药品的最终受益者，我们都知道真正的让利于民就是药品质量的不断提高。以岭药业多年来严格的GMP和ISO9001国际质量体系认证、现代高新制药技术、世界先进的检测设备和标准规范的优质原料，都为保证药品质量提供了硬标准。超微粉技术应用，更使通心络胶囊中的药粉粒度达到5～10μm(传统药粉为150～200μm)，极大地增加了药粉的表面积，药物有效成分的溶出度和生物利用率也随之大大增加。技术专家和评审专家们将超微粉通心络的产品特性总结为更加通俗易懂的“三不变、三提高、两减少”：三不变即处方不变、适应症不变、服用方法不变；三提高即工艺提高、药理活性提高、临床疗效提高；两减少即胶囊型号变小、胃肠道反应减少。至此，国内首次将超微粉技术应用于含动物药的中成药工业化生产中，首次在中成药质量标准中引入了超微粉粒度检测，为含超微粉的中成药控制成品质量的均一性提供了检测依据和方法。首次建立了动物药材在中成药中专属性强的TLC鉴别方法。同时，有效成分的溶出度和生物利用度大大提高，也使药物的吸收更加迅速，从而对冠心病、脑梗塞等缺血性心脑血管病的疗效较原通心络胶囊明显提高。

这一经由国家高技术示范项目研发的创新药物，也吸引了媒体的多方关注，国内各大报纸、杂志、网络等相继报道了以岭药业这项最新的科研成果。

超微粉通心络，中成药现代制藥技术的突破

在现代特色中药生产研发之路上，科技创新为打造完美国药提供了强有力的高新技术平台与质量管理平台。应用超微粉技术，以岭药业改变了国药“制备工艺粗放，质量标准低下”的形象，并且超微粉通心络在提取工艺和质量控制两个方面也取得了突出成就，他们在生产过程中还借助了如超临界CO₂萃取技术、膜分离技术、吸附技术、分子蒸馏技术等多种先进的设备和技术手段，对中药的有效部位或有效成分进行提取分离；采用高效液相、薄层扫描、气相色谱、红外色谱等现代分析仪器和分析方法，建立现代特色中药的质量控制体系，与国际标准接轨。在创新的中医络病理论的指导下，他们从中药种养殖、中药加工炮制、制药工艺到中药的组方配伍等，开展全方位的技术创新……