水泥生料球性能测定方法

主题内容瑟适用范围 本标准规定了水泥生料球的水分、粒度分布、耐压力、堆积密度、表观密度、生料密度、堆 积空隙率、孔隙率、高温爆破率、冲击破损率、干球磨损率、高温收缩率的测定方法。 本标准适用于水泥立窑和立波尔窑生产工艺中生料球性能的测定。 2 引用标准(略) 3 术语 3.1 水分 湿生料球中所含水的质量与其质量之比。以百分数表示。 3.2 粒度分布 某一粒径范围生料球的质量与全部生料球的质量之比。以规定系列试 验筛筛余的质量百分数表示。 3.3 耐压力 生料球受压时的极限承载力。以N表示。 3.4 堆积密度 生料球自然堆积状态下单位容积的质量。以g/cm[3]表示。 3.5 表观密度 单位体积生料球的质量。以g/cm[3]表示。 3.6 生料密度 单位体积生料球固相的质量。以g/cm[3]表示。 3.7 堆积空隙率 生料球自然堆积状态下，球间空隙所占体积与堆积体的外观体积之比。 以百分数表示。 3.8 孔隙率 生料球内部孔隙及水占据的体积与生料球总体积之比。以百分数表示。 3.9 高温爆破率 湿生料球在高温下爆破的个数与其总数之比。以百分数表示。 3.10 冲击破损率 在一定冲击力作用下，湿生料球破损的个数与其总数之比。以百分数表示。 3.11 干球磨损率 生料球受磨损而失去的质量与原来质量之比。以百分数表示。 3.12 高温收缩率 3.12.1 线收缩率 生料球煅烧后直径的减小量与原直径之比。以百分数表示。 3.12.2 体积收缩率 生料球煅烧后体积的减小量与原体积之比。以百分数表示。 4 测定方法 4.1 取样 测定时取样应具有代表性，取入窑前的生料球装入试样桶中，加盖，其总重 量应多于测定用量的1倍。取样后应立即进行测定。 4.2 水分的测定 4.2.1 仪器 a.天平：分度值0.1g，最大称量100g。b.烘干设备：烘干箱（带有恒温控制装置）或红外 线灯（功率250Ｗ，电 220Ｖ）。c.盛料盘：由薄铁皮制成，直径约100mm，深约10mm。d.干 燥器。 4.2.2 测定步骤 从试样桶中取湿生料球约100g捣碎至5mm以下，用天平称50g倒入已知 质量的盛料盘中。然后置于105￣110℃的烘干箱中烘干1h，或置于红外线灯下40mm处烘 烤20min后，立即移入干燥器内。冷却至室温后称量。 4.2.3 计算 生料球水分按式(1)计算： 50-(m2-m1) Ｗ＝──────×100………………………(1) 50 式中:Ｗ──生料球水分，％；50──烘干前生料球质量，g；m1──盛料盘质量，g； m2──烘干后生料球及盛料盘质量，g。计算结果精确到1.0％。 4.3 粒度分布的测定 4.3.1 仪器 a.台秤：分度值5g，最大称量5000g。b.圆孔套筛：符合GB6003规定的 筛框直径300mm，高50mm，筛孔径为22.4,19.0,16.0,13.2,11.2,9.0,7.1,5.0mm系列筛。 4.3.2 测定步骤 称取试样桶中生料球1000g装入套筛内进行分级，然后分别称量各 筛上的筛余及底盘上的试样质量。试样被分成粒径小于5.0，5.0￣7.1，7.1￣9.0， 9.0￣11.2，11.2￣13.2，13.2￣16.0，16.0￣19.0,19.0￣22.4mm和大于22.4mm九个部分。 4.3.3 计算 4.3.3.1 生料球粒度分布按式(2)计算： mi βi=─×100………………………(2) m 式中：βi──通过孔径为di+1的筛而存留在孔径为di的筛上的生料球的质量百分含 量，％；mi──孔径为di的筛上生料球的质量，g；m──试样总质量，g。计算结果精确 至0.5％。 4.3.3.2 生料球算术平均粒径按式(3)计算： 1 1 d0=──∑──(di+di+1)βi………………………(3) 100 2 式中：d0──生料球的算术平均粒径，mm；di──第i级筛的孔径，mm；di+1──第i+1 级筛的孔径，mm。βi──同式(2)。计算结果精确至0.01mm。 注：di大于22.4mm的球按小于25.0mm计算。 4.4 耐压力的测定 4.4.1 仪器 a.料球强度测定仪：主要由加入机构、测量、显示系统三部分构成(见图1)。精度1级， 分辨值0.01N，最大负荷30N和150N两档。b.陶瓷蒸发皿：60ml。 4.4.2 测定步骤 4.4.2.1 测定前将料球强度测定仪调零。 4.4.2.2 立即取算术平均粒径区间和9.0￣11.2mm区间的生料球各12个，分别置于陶瓷 蒸发皿内，用料球强度测定仪测定各料球耐压力。 4.4.3 计算 剔除所测数据中最大和最小两个数据求出算术平均值，以该平均值来表征 群体料球的耐压力。 4.4.3.1 算术平均粒径区间生料球的耐压力按式(4)计算： 1 10 Ｆ＝──∑Fi………………………(4) 10 i=1 式中：Ｆ──算术平均粒径区间生料球的耐压力，N；Ｆi──剔除最大和最小两个数据后 ，存留的9.0￣11.2mm区间生料球的耐压力，N。计算结果精确至0.01N。 4.5 堆积密度的测定 4.5.1 仪器 a.台秤：分度值5g，最大称量5000g。 b.堆积密度测定仪（见图2）：由立升筒、闸板和漏斗组成，具体要求如下。 立升筒：内径108mm，深109mm，容积1000cm[3]。 漏斗：上口内径108mm，下口内径50mm，直筒高120mm，锥体高50mm。 c.刮尺：长150mm，宽25mm，厚4mm， 尺连磨圆。 4.5.2 测定步骤 从试样桶中取生料球2000g置于漏斗中，然后拉开闸板，将试样卸入 立升筒内，堆满，用刮尺轻轻刮平(注意不要将生料球刮碎)。称量立升筒及其中生料球的 总质量。 4.5.3 计算 生料球堆积密度按式(6)计算 md2-md1 ρd＝───── ………………………(6) 1000 式中：ρd──生料球堆积密度，g/cm[3]，md1──立升筒质量，g;md2── 生料球及立升筒 的总质量，g。计算结果精确至0.01g/cm[3]。 4.6 表观密度的测定 4.6.1 仪器 a.体积测定仪：主要由测量筒、水银介质、标尺、测微手柄、调零后柄组成 (见图3)。精度3级，分度值0.0025cm[3]，最大测量范围为18cm[3]。 b.天平：分度值0.001g，最大称量200g。 4.6.2 测定步骤 4.6.2.1 测定前，将体积测定仪放在搪 瓷托盘内，将约1000g水银注入量筒内，拧紧量 筒盖。旋动调零后柄和测微后柄，将测微后柄调至零点刻线处，停留30s，无零点飘移，即认 为零点已调准，拧紧固定螺钉。每次测定前均须校准零点。零点校准之后，用于平称量10个 算术平均粒径区间生料球的质量。 4.6.2.2 全部旋出测微后柄，打开量筒盖，将用天平称量过的算术平均粒径区间的10 个生料球装入量筒内，拧紧量筒盖（注意不要将料球挤碎）。旋进测微后柄，使水银液面的凸 面顶端对准玻璃标尺上的刻线，停留30s，无零点飘移即可读数并记录。 4.6.3 计算 生料球表观密度扫式(7)计算： mb ρb＝──………………………(7) Vb 式中：ρb──生料球表观密度，g/cm[3]；mb──试样的质量，g；Vb──试样的体积，cm[3]。 计算结果精确到0.01g/cm[3]。 4.7 生料密度的测定 4.7.1 仪器 a.天平：分度值0.001g，最大称量200g。b.比重瓶：符合GB208的规定。 c.研钵。 4.7.2 试样处理 取生料球约200g，按4.2.2将其烘干。用研钵磨细并全部通过 0.080mm方孔筛。 4.7.3 测定步骤及计算 生料密度的测定和计算按GB208进行。 4.8 堆积空隙率的测定 4.8.1 仪器、测定步骤 分别按4.5条和4.6条测定生料球的堆积密度和表观密度。 4.8.2 计算 生料球堆积空隙率按式(8)计算： ρb-ρd Ｐd＝─────×100………………………(8) ρb 式中：Pd──生料球堆积空隙率，％；ρb──生料球表观密度，g/cm[3]；ρd──生料球堆积 密度，g/cm[3]。计算结果精确至0.1％。 4.9 孔隙率的测定 4.9.1 仪器、测定步骤 分别按4.2条、4.6条和4.7条测定生料球的水分、表观密度 和生料密度。 4.9.2 计算 生料球孔隙率按式(9)计算： ρb 100-Ｗ Ｐn＝〔1－──（────)〕×100………………………(9) ρι 100 式中：Ｐn──生料球孔隙率，％；ρb──生料球的表观密度，g/cm[3]；ρι──生料球的生料 密度，g/cm[3]；Ｗ──生料球的水分，％。计算结果精确至0.1％。 4.10 高温爆破率的测定 4.10.1 仪器 a.高温炉：使用温度不低于950℃，并带有恒温控制装置。b.陶瓷蒸发皿：60ml. 4.10.2 测定步骤 取算术平均粒径区间和9.0￣11.2mm区间的湿生料球各20个， 置于陶瓷蒸发皿内，迅速放入预先长温至950℃高温炉内，保持5min后取出。记录爆破的生 料球个数。料球呈现破裂、剥壳即视为爆破。 4.10.3 计算 4.10.3.1 计算平均粒径区间生料球的高温爆破率按式(10)计算： ng Ｂg＝── ×100………………………(10) 20 式中：Ｂg──算术平均粒径区间生料球高温爆破率，％；ng──算术平均粒径区间生料 球高温爆破个数，个；20──所取生为球个数，个。 4.10.3.2 9.0￣11.2mm生料球高温爆破率按式(11)计算： n[′]g Ｂ[′]g＝───×100………………………(11) 20 式中：Ｂ[′]g──9.0￣11.2mm生料球高温爆破率，％；n[′]g──9.0￣11.2mm生料球高温 爆破个数，个；20──所取生料球个数，个。 4.11 冲击破损率的测定 4.11.1 测定步骤 取算术平均粒径区间的湿生料球20个置于陶瓷蒸发皿内，迅速将 其逐一自1.5m高处自由坠落到6.0mm厚的平滑钢板上，观察并记录生料球的破损个数。 料球呈现裂纹、摔破即视为破损。 4.11.2 计算 生料球冲击破损率按式(12)计算： nc Ｂc＝──×100……………………… (12) 20 式中：Ｂc──生料球冲击破损率，％；nc──生料球冲击破损个数，个；20──所取生料 球个数，个。 4.12 干球磨损率的测定 4.12.1 仪器 a.天平：分度值1g，最大称量1000g。b.圆孔振动筛：筛框直径300mm， 高50mm，圆孔径2.8mm，振幅1.9mm，频率24.8Hz。 4.12.2 试样处理 取9.0￣11.2mm湿生料球约200g，置于105￣110℃的烘干箱中 烘干。 4.12.3 测定步骤 称取烘干后的料球(95￣105g)放入圆孔筛内。筛析10min，称量筛 上料球的质量。 4.12.4 计算 干球靡损率按式(13)计算： ma1-ma2 Ａ＝─────×100………………………(13) ma1 式中：Ａ──干球磨损率，％；ma1──磨损前试样总质量，g；ma2──磨损后筛上料球的 质量，g。计算结果精确至1％。 4.13 高温收缩率的测定 4.13.1 仪器 a.体积测定仪。b.高温炉：温度范围0￣1600℃，自动恒温。c.铂坩埚或 石墨坩埚(外径约80mm，高约25mm，内径约40mm，深约10mm)。 4.13.2 测定步骤 取算术平均粒径区间的生料球10个，用体积测定仪测其体积。装 入铂坩埚工石墨坩埚烘干后，置于事先已升到1100℃的高温炉中继续升温，升温速率约 150℃/h。 炉温升到生料球的烧结温度(一般控制在1400℃)后，保温20min，取出，自然冷却至 室温。用体积测定仪测定煅烧后料球的体积。 4.13.3 计算 4.13.3.1 生料球线收缩率按式(14)计算： Vs2[1/3] sι＝〔1- ──── 〕×100………………………(14) Vs1[1/3] 式中：sι──生料球线收缩率，％；Vs1──煅烧前试样体积，cm[3]；Vs1──煅烧后试样体 积，cm[3]。计算结果精确至0.1％。 4.13.3.2 生料球体积收缩率按式(15)计算： Ｖs2 Sv＝（1－ ───）×100……………………… (15) Ｖs1 式中：Sv──生料球体积收缩率，％。计算结果精确至0.1％。