水泥微定仪

“十四五”生态环境监测规划、碳监测评估、碳达峰、碳中和……围绕生态环境的众多名词近两年成为各行各业关注的重点。中国碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”，推进碳排放实测技术迫在眉睫！作为能源、资源密集型行业，水泥生产过程中的二氧化碳排放量一直吸引着业界的关注。在双碳大背景下，促进能效提升，实现绿色转型，是水泥行业首当其冲的任务。水泥检测行业测什么？如何测？用什么仪器测？京津冀地区重要的水泥质检公司、河北金测检测认证有限公司（以下简称“金测公司”）副经理杨志威近日接受了仪器信息网的专访。采访中，杨志威给大家细细梳理了水泥检测行业的发展变革、现行检测技术概况以及未来发展规划等。河北金测检测认证有限公司 杨志威副经理过去！水泥检测行业重重改革，层层迭代金测公司前身为河北省建材产品质量监督检验站，最早挂靠于河北省建筑材料工业设计研究院，2022年6月正式更名。“就我个人来说，已经经历了公司三次大变革。”采访伊始，杨志威首先向我们讲述了公司发展史，“第一阶段是上世纪80年代，在这一阶段，我们尚属于事业单位性质，承接省内水泥产品检测业务；在第二阶段，2000年开始，国家对科研机构进行改革，我们改制成为河北省国资委管理下的科研型企业；第三阶段，紧跟新发展模式要求，企业检测服务板块得到进一步的整合，也完全走向市场化运作，形成了今天的河北金测检测认证有限公司。”虽然经历了多次发展变革，但是公司一直保持向前的脚步，在每个阶段都执行着新目标与新规划。公司在检验检测设备配置方面也经历了数次迭代更新，杨志威介绍说，从最早人工检测为主，设备为辅，到现在拥有多种自动化检测仪器；此外，引进更先进的自动化、智能化新设备也被提上了日程……凡此种种，都是金测公司多年来切实可见的成长。从产业发展的角度上来说，水泥制造的全过程都需要检验数据的参与。杨志威谈到：“各个水泥企业都有自己的检测部门，但数据的准确性如何把控？这就体现了第三方检测服务机构的重要性。”就金测公司而言，目前水泥和原材料检测的业务占比接近70%。一方面，作为第三方检测机构，金测公司能够为企业提供准确的产品各项指标检测数据；另一方面，还能够帮助各企业进行生产过程中的数据检测及对比校准。杨志威介绍：“目前各水泥企业每两个月至少提供给我们一个样品，由我们进行对比检测。及时纠正生产过程中的偏差，帮助企业解决问题，这是长久以来公司凭借专业技术服务积累下来的宝贵财富，是生产企业对金测公司服务质量的最大认可。”特别是，近两年来，国家提出双碳政策，建材行业制订了水泥等重点企业要在2023年前率先实现“碳达峰”的目标。基于此，杨志威表示，金测公司围绕生态绿色等理念也正在逐步推进精细化生产等一系列工作。现在！仪器检测助力产业发展，高效节能不论如何变革，检验检测机构始终是企业生产质量的“把关者”，其存在的重要性不言而喻，可以说，实时的数据监控是促进水泥制造业向高效节能方向发展的最重要的手段之一。从原材料的检测，到生产过程的实时监控，乃至对各个水泥产业的质量评估，检测都贯穿每一个环节。作为安全生产的把关者，水泥检测主要关注哪些指标呢？据杨志威介绍，目前我国现行的《GB175-2007通用硅酸盐水泥》对水泥的物理及化学指标均进行了相关的描述，物理指标包括水泥的强度、凝结时间、安定性、细度、标准稠度需水泥量、胶砂流动度；化学指标包括三氧化硫含量、氧化镁含量、烧失量百分比、氯离子含量、水溶性铬含量、碱含量。谈到检测过程中所需的仪器，杨志威表示：“从原材料到水泥熟料，再到水泥最终产品，所有的物理性质及化学性质都需要严格控制。在这个过程中，我们会用到很多仪器，比如物检设备有净浆搅拌机、砂浆搅拌机、振实台、压力机、抗折试验机、养护箱，化学分析设备有分析天平、高温炉、原子吸收仪、电位滴定仪、X射线荧光分析仪、分光光度计、火焰光度计，这些都是我们常用到的。”采访中，杨志威特别强调了氯离子的检测。据介绍，对水泥而言，氯离子是一项关乎民生安全的指标，如果其含量超过安全值范围，混凝土中的钢筋就会被缓慢腐蚀，造成重大安全隐患，威胁人民生命财产安全。鉴于此，《GB175-2007通用硅酸盐水泥》特别对水泥中氯离子含量进行了规定，要求其质量分数不得大于0.06%，这也是上一版国标中没有的。GB/T 176-2017水泥化学分析方法明确规定了氯离子检测的相关方法，包括硫氰酸氨容量法、自动电位滴定法、离子色谱法。这三种方法相比，自动电位滴定法具有明显的优势。杨志威对几种方法进行了简单的比较：“早期，氯离子的检测会用到汞试剂，整个过程会对实验人员产生健康危害，也会对环境造成污染；而离子色谱法成本较高，用户范围有限；标准中提到的电位滴定法准确度高，速度快，对环境污染较小，是目前比较受欢迎的方法。多数涉及水泥产品检测的单位目前基本上都已经配备了电位滴定仪。”据悉，鉴于电位滴定法在氯离子检测方面的优势，其相关的市场在 2016-2017年陆续兴起，2018-2019年进入市场高峰期，虽然现在正逐渐进入稳定期，但是仪器的更新换代也会让该市场保持稳定发展。针对氯离子的检测，金测公司使用的是雷磁的产品--ZDJ-5B 型自动滴定仪、ZDCL-1型自动滴定仪。据杨志威介绍：“金测公司与雷磁的相识源于2016年，当时正值国标GB/T176-2017即将实施，其中规定了氯离子检测用电位滴定的方法。我们通过选型调研，发现国产仪器中雷磁的产品优势明显。从2016年开始，我们相继引进了两台雷磁产品，并向河北省内的水泥企业推荐了雷磁的电位滴定仪，事实证明我们所做的选择和推荐是正确的。”实验室雷磁的产品金测公司使用雷磁产品的场景对于与雷磁的多年合作，杨志威也是非常认可的：“更深层的技术合作是我们非常期待的！雷磁的产品服务方面做得很好，工程师会亲临现场为用户进行仪器的安装和讲解，遇到问题也会迅速应对。记得有一次河北某企业的产品出现问题，雷磁工程师接到反馈后立即搭乘火车，当天赶到现场解决问题，这让我们印象非常深刻！”未来！水泥产业细化完善，自动化检测趋势尽显水泥属于产能过剩的产业，在未来仍然会有被细化、被细分的可能。下一步的大浪淘沙中，优质的企业会脱颖而出，当然也会有一批企业遭到淘汰。而在这个过程中，水泥相关的检测必然起到至关重要的作用。“水泥制造业未来一定会向自动化、智能化、数字化的方向发展，这是大趋势。”基于此，杨志威对水泥检测所需的仪器同样提出了自己的预期，“近五年来，虽然在化学分析上仍然有一部分工作离不开人工，但智能化检测始终在飞速发展。比如，无人检测的推广势在必行，从放入样品到数据输出全由机器完成，这对仪器的自动化水平会提出更高的要求。”对于水泥产业的发展，杨志威谈到，目前我国水泥行业的80%仍然是通用水泥。虽然通用水泥产品的标准已经做到了与国际接轨，但是对于特种水泥，参数的特性会更加复杂，目前还在逐步细化的路上。此外，杨志威还提到，我国GB175通用硅酸盐水泥标准也正在完善过程中，新标准对水泥检测的相关调整和完善也是非常令人期待的。当话题回到金测公司下一步的发展，杨志威对于公司未来保持着非常积极的态度：“未来三年，我们的产值目标是2,000万。为达成这个目标，仅仅是水泥检测还是远远不够的，后续我们可能会‘多点开花’，向更多领域进军。”此外，杨志威也表示，近年公司计划不断增加技术人员，涉及领域不局限于建材和水泥行业，金测公司要在服务效率和数据准确性方面继续保持和提高自身的行业竞争力，始终保持向前的步伐。了解更多仪器，请点击如下图片

6月28日，广西千亿元产业研发中心建设暨重大科技攻关工程在南宁市正式启动，华润水泥控股有限公司将负责广西水泥研发中心的承建工作。此举意味着华润水泥将借力广西水泥研发中心这个省级平台，进一步提升产业创新能力和增强企业发展后劲，参与行业标准的制定，稳固其在广西市场的行业主导地位及影响力。 　　广西水泥研发中心为广西区重点支持的23个千亿元产业重大科技攻关工程(1823工程)之一。以水泥节能技术使用及研发、水泥减排技术研发、城市垃圾处理技术研发、混凝土新技术应用及研发等为主要研究方向，华润水泥将以华润水泥(南宁)公司和华润混凝土(南宁)公司为依托，并与专业研究院、水泥大型设备生产厂家和专业院校等建立合作关系，围绕做大做强广西水泥、混凝土产业，实现自主创新能力、产业核心竞争力和可持续发展能力显著增强的目标，积极推动广西水泥产业科技进步，促进水泥产业升级。

p style=" text-indent: 2em " 现如今水泥厂都偏向于将水泥磨细来提高水泥强度，其实水泥石强度并不一定随水泥细度的增加、组分水化活性的提高而提高。但颗粒越细，水化活性越高；最初的强度发展速率随细度增加而增长。在规范中，水泥细度通常用筛余或比表面积来衡量。实际上除了进行上述指标的控制，对于细度而言粒度分布（水泥行业称“颗粒级配”，这里统称“粒度”或“粒度分布”）也是重要因素。 /p p style=" text-indent: 2em " 粒度分布是指组成水泥的所有颗粒中，不同粒径颗粒所占有的百分比。粒度分布的测定不仅是控制水泥颗粒细度的一种有效的方法，更重要的是它将对粉磨、分级等环节的优化提供准确的依据。水泥的粒度分布情况将极大地影响混凝土的强度。粒度分布的测量对最终产品的质量控制，以及在生产的过程中，如何使生产工艺最佳化，来提高产品的质量，同时在减少能耗，降低生产成本等方面均有极大的作用。 /p p style=" text-indent: 2em " 大量研究表明，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。水泥颗粒只有发生水化，才对强度有贡献，而水化过程对一个单独的水泥颗粒而言又是由表及里，渐进发生的，1微米以下细颗粒由于在和水的拌和过程中就完全水化，对强度没有贡献。其含量增加，说明存在过粉磨，浪费了粉磨能量；同时显著增加了拌和的需水量，降低了浇筑性能。因此，该组分颗粒应尽可能减少。1～3微米颗粒含量高，3天强度就高，同时需水量会相应增加，浇筑性能下降。因此，该组分颗粒在3天强度能满足要求的前提下，也应尽可能低。大颗粒水化的慢，在后期才能逐渐发挥作用，特大颗粒只有表层被水化，内核只起骨架作用，对强度没有贡献。浇筑28天后的水化深度约为5.46µ m。这就意味着大于两倍水化深度（约11µ m）的颗粒，总是有一部分内核未水化。未被水化的内核在混凝土中只起骨架作用，对胶凝没有贡献。16、32和64µ m颗粒的水化率分别为97%、72%和43%，因此通常认为3～32µ m颗粒对28天强度起主要作用。32µ m以上颗粒，尤其是65µ m以上颗粒水化率较低，是对熟料的浪费，应尽可能降低。3～16µ m颗粒含量越高，熟料的作用发挥得越彻底，相同条件下混合材添加量就可以越高。32µ m以上颗粒含量过高，泌水性会增大。混合材在粒度上如果能与熟料互补，形成最佳堆积，则混合材的添加不仅不会降低水泥强度，而且还能增加强度。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对水泥性能（比如强度、流动性、混合材的掺加比例等）有强烈影响。 /p p style=" text-indent: 2em " 那么如何更好的测得水泥的粒度呢？现代比较流行的粒度测试仪器有：激光粒度仪、沉降粒度仪、电阻法颗粒计数器、显微颗粒图像分析仪以及纳米激光粒度仪等。其中用动态光散射原理的光子相关动态光散射仪的测量范围主要在亚微米和纳米级，显然不适合水泥的测量；沉降仪、电阻法计数器和图像仪的测量范围虽然主要在微米级，但它们的动态范围不够。所谓动态范围就是粒度仪器在一个量程内能测量的最大与最小粒径之比。前述三种仪器的动态范围均在20:1左右，而一个水泥样品的粒度分布范围大约在100:1左右，所以这三种仪器也难以满足水泥的粒度测试需要。激光粒度仪的动态范围可以达到1000:1以上，大于水泥的粒度分布范围；其次它在样品分散方式上还可用空气作为介质（干法分散），做到了既方便又低成本，测试速度快，测一个样品只需1min左右，而且测量的重复性好，D50的相对误差小于1%。因此激光粒度分析仪已逐渐成为水泥行业中一种日常的控制方式而得到广泛应用。 /p