粉煤灰磨细加工技术的研究

粉煤灰磨细加工技术的研究浙江省电力设备总厂（浙江省电站除灰设计研究所）蒋锡根摘要：本介绍了粉煤灰磨细加工技术，并对磨细加工的工艺性、细度、出力等问题进行了专题论述。

关键词：粉煤灰磨细加工细度出力磨机1 概述粉煤灰是一种活性矿物质细粉资源。

研究表明，粉煤灰的细度不同，对硅酸盐水化产物的影响也不同，细度愈细，其活性亦愈高。

同时，由于粉煤灰中玻璃微珠在细粒范围内相对富集，致使细灰的需水量比亦比粗灰的要少。

我国电厂排放的粉煤灰有大部分为粗灰或等外灰（国标GB 1596-2005），因此粉煤灰磨细加工技术的兴起，不仅可确保电厂所供应的不同品种粉煤灰的质量，并可使更有效地拓宽粉煤灰开发和利用渠道，提高粉煤灰利用档次，进一步提高企业经济与社会效益。

2 粉煤灰磨细加工的作用原状粉煤灰是由结晶体、玻璃体及少量未燃尽碳组成的一个复合结构的混合体，而粗灰则富集了粗大多孔的玻璃体和疏松多孔的未燃尽碳和结晶体，因此粗灰由于细度大、需水量比大，无法直接利用于混凝土和一些新兴加工技术。

粉煤灰的磨细加工激发了粗粉煤灰的活性，对粉煤灰的细度和均匀性进行了“益化”和“品位化”的处理。

其磨细作用不仅增加了细度，改进了粉煤灰掺合料的颗粒级配、颗粒形状和结构。

实验表明，作为粉煤灰掺合料最主要组分密实和厚壁的玻璃微珠，经磨细加工后仍保持原来的形状。

这说明了磨细加工改善了粉煤灰的性能，起到了强化粉煤灰效应的作用，还简易地改善了原状粉煤灰的质量变异性，确保了粉煤灰的均匀性。

3 粉煤灰磨细加工工艺流程粉煤灰磨细加工工艺流程可分为开路和闭路两种系统，目前国内均采用开路系统，经笔者调研和在多个工程中的实际应用，其典型磨细加工工艺流程如图（一）所示，该流程具有自动化程度高、出力稳定、维护成本少等特点。

粉煤灰磨细系统采用开路方式，具体工艺描述如下：（1）取灰——粉煤灰从电厂灰库（粗灰库）取灰口取灰，配置一台ZF（X）FS型手动闸板阀和一台DS-X型变频调速电动锁气器，将粉煤灰连续不断送入PSB（X）型喷射泵，利用气力输送的方式将粉煤灰输送到中间仓，再通过一台ZF（X）FS型手动闸板阀和一台DS-X型变频调速电动锁气器，将粉煤灰连续不断送入溜管，最后通过溜管将粉煤灰送入球磨机入口。

喷射泵的气源来自SSR（X）型三叶罗茨风机。

罗茨风机产生的空气流量，将其与喷射泵配合使用，在短距离输送中具有结构紧凑设备简单等优点，另外当风机过载时具有直接通排大气的功能，以防止罗茨风机过载而损坏风机。

中间仓顶设置一台MDQ-K（A）型脉冲布袋除尘器，将气力输送的含尘气体进行净化。

为防止灰库起拱影响下料顺畅，中间仓库底布置有六台QHZ155X305型气化装置。

中间仓顶设置有重锤式料位计和阻旋式料位计，重锤式料位计用于灰库料位的测量，阻旋式料位计用于高料位，能在料位满的情况下发出报警信号，同时停止向中间仓送灰。

（2）磨细——选用一台粉煤灰专用的超细磨机，采用开路系统，将入磨的粗灰在磨内经过研磨后，排出的粉煤灰直接达等级灰细度要求（可调），无需再经过筛分或分选。

为保证系统生产出国标等级磨细灰，按调试方案要求在磨机加入定量的级配钢锻，即可达到本工程的设计要求。

（3）尾气排放——球磨机厂房上部都设置布袋除尘器及排尘离心风机，通过二者的共同作用，把磨内的湿热气体及时排出，实现了磨机的冷却通风功能，吸入的空气通过磨机后经布袋除尘器净化后由离心风机作用排向大气。

这一工艺能同时保证磨机内形成一定的负压，使球磨机在运转时粉尘不致往外泄漏，因而确保工作场地的清洁无污染。

为调节风量，在布袋除尘器进风管上设置了一只D71X-10C手动蝶阀。

为了达到锁风要求，在布袋除尘器出料管上设置了一台SXF型锁风卸料阀，在球磨机出料口设置了一台重锤卸料阀。

（4）出磨——出磨的成品磨细灰溜入磨机出料口缓冲仓。

缓冲仓下设置一台GSD-X型高密封电动锁气器，将成品磨细灰连续送入PSB（X）型喷射泵，而后泵入成品细灰库。

缓冲仓上设置有阻旋式高料位计，能在缓冲仓料位满的情况下发出报警信号，防止溢料发生。

（5）储存——成品细灰库库底装备有一台ZF（X）FS型手动闸板阀、一台ZF（X）FQ型气动闸板阀和一台GS（X）Ⅲ型干灰卸料机，通过现场控制给散装车灌装成品灰。

中间仓顶设置一台MDQ-K（A）型脉冲布袋除尘器，将气力输送的含尘气体进行净化。

同时为了防止装车冒灰，利用灰库内外压差，将装车头处的扬尘排入成品细灰库顶部空间。

为防止灰库起拱影响下料顺畅，成品细灰库库底布置有六台QHZ155X305型气化装置。

成品细灰库设置有重锤式料位计和阻旋式料位计，重锤式料位计用于灰库料位的测量，阻旋式料位计用于高料位，能在料位满的情况下发出报警信号，防止溢料发生。

图（一）4 粉煤灰磨细加工论述4.1工艺性采用球磨机（亦称管磨机）进行粉煤灰磨细加工，其磨细加工工艺与水泥生料和熟料的磨细加工工艺是不同的。

水泥生料和熟料的磨细加工，其粉磨原料为小于25mm的料，一般磨机采用三仓高产高磨细，第一仓为粉碎仓，采用阶梯衬板，所加研磨体为钢球，其主要工艺过程为通过阶梯衬板将研磨体钢球带到一定的高度，并脱离筒体抛砸下来，将块状物粉碎为后仓粗磨作好准备；第二仓为粗磨仓，一般采用小波衬板，研磨体为ф20X20左右的钢锻，通过钢锻在仓体内滑动达到粗磨效果，将粉碎后的生料或熟料进行粗磨；第三仓为细磨仓（研磨仓），衬板采用平衬板（亦可以为小波衬板），研磨体为ф14Xф14，ф12Xф12等的研磨体，对粗磨后的物料进行进一步研磨。

而粉煤灰磨细加工，其本身落料颗粒绝大部分小于0.1mm，工艺上不存在粉碎过程，所以从粉磨工艺上取消粉碎仓，将阶梯衬板改为小波衬板，而且不允许加钢球研磨体，球类研磨体其比表面积太小。

两仓均可采用小波衬板或平衬板，但要得到更好的更细的研磨效果，在研磨体（钢锻）的配比上应充分考虑。

4.2磨细物料粉煤灰是煤粉燃烧后的产物，由熔融灰分聚合物组成；从粉煤灰的矿物组成上分析，主要由石英、莫来石、赤铁矿、玻璃体等组成；通过分选处理，剩下较重的、或不规则、或较大空心的矿物粉料需研磨加工。

而硅酸盐水泥主要成分主要是：SiO2、石膏等矿物料。

从矿物成分分析二者所磨物料相似（石膏主要在粉磨熟料时才有），但在同样入料颗粒下总体是粉煤灰比生料和熟料不易磨细。

4.3研磨体（钢锻）以上分析，要想磨细加工出筛余量≤20％（国标Ⅱ级灰），比表面积达到4500cm2/g以上的Ⅱ级灰，则应该提高研磨体的比表面积，使钢锻能与灰充分接触进行研磨，但这受制于磨机加工精度，因磨机出料篦板、出料筛不允许钢锻跑漏出，否则会出现漏锻等事故。

故一般提高磨机性能，主要强调的是允许最小的钢锻规格，又不会堵料，所谓的高产超细磨就是如此。

4.4磨机煤灰的超细磨与水泥的粉磨有很大的不同：水泥进料粒度大，产品粒度的细度要求也不是很高（比表面积仅3300cm2/g左右），因此水泥的粉磨是采用破碎加适当的研磨来完成，要再进一步增加细度，就很费时费力。

而粉煤灰进料粒度小，原灰状态比表面积就已在3300cm2/g左右，产品细度在Ⅰ级灰时比表面积可以达到5000cm2/g以上。

试验表明，采用常用的高细磨技术无法实现这一目的。

而本所粉煤灰专用技术完全采用了微粒研磨体，直接进入研磨工况进行磨细，因此能顺利地将45～150μm的颗粒研磨到45μm以下。

同时微粒研磨体质量很小，对30μm以下的粒子几乎不起作用。

只是仅仅使内含玻璃珠的粗颗粒以及微珠的粘连体分散成单个的微珠，并使多孔玻璃体和碳粒裂解为结构较为致密的细屑。

从而使疏松的粗粒被分散，珠形微粒增多，颗粒自身孔隙减少，且颗粒均有新生表面，这样又保存了众所周知的对混凝土强度起重要作用的微珠。

4.5细度磨机相同功率情况下，磨机能带动研磨体的吨位数也是一定的，所以球磨机出厂有一个最大研磨体装载量一说。

最大装载量一定情况下，如能提高研磨体的比表面积，则能提高出料细度；而球体的比表面积比圆柱体的小，故在进行超细研磨时，均采用钢锻作为研磨体；如加同样重重的钢锻研磨体，小规格钢锻的比表面积大于大规格钢锻的比表面积，因此小规格钢锻磨出的出料细度也比大规格钢锻磨出的出料细度好。

4.6出力磨细系统的出力与进料装置、磨机本体和出料装置是相互制约的，一个完美的磨细系统，其进料装置和出料装置与磨机的磨细能力必须是相匹配的。

对于进料装置，我们采用的是变频调速电动锁气器，从源头上保证磨细系统的出力，也可调节磨细成品灰的细度。

磨机本体是整个磨细系统中最重要的部分，因此磨机的选型至关重要，浙江省电站除灰设计研究所在多个磨细工程经验积累和与磨机厂家联合开发的基础上，又应用户需求依托传统的管磨机外壳与传动件，开发了粉煤灰超细磨技术与磨内部件，使之能适应于远比水泥细得多的粉煤灰产品细度要求，并且其比表面积远远大于传统磨机；当然，钢锻的配比也是影响磨细系统出力和细度的重要因素，特别是细度，可以说它完全是由钢锻的配比所决定的，因此，根据要求的出力计算钢锻的配比是设计过程中至关重要的部分。

最后是磨机的出料装置，它的输送能力必须与磨细系统的出力相配套，因此在选型时要根据磨细系统的最大出力来计算。

5 先进的进、出料输送系统对于进料输送系统，浙江省电站除灰设计研究所根据粉煤灰的特点及磨细系统的要求，抛弃传统的机械输送方式，开发设计了新型的溜管输送方式，具有输送性能优良、环保、安装方便等特点：●QHL型气化溜是本公司新开发的用于干燥粉粒物料的短距离输送工具，它是由气化装置组件、无缝钢管和辅助部件连接而成，并沿其输送方向布置成一定的斜度；●物料由气化溜高端喂入溜管，气化风由专门的罗茨风机提供，通过气化装置通过透气层到达物料，将物料气化，以改变物料的摩擦角使其形成流动状态而沿斜度下滑达到输送的目的；●与空气斜槽相比，气化溜输送性能大大改善，不积灰、不堵灰，安装方便；不存在空气斜槽安装时平面度不够及透气层起拱的问题；因气化溜属于管道输送，无需要沿途设置检修平台；●它解决了机械输送故障多、环保差、维护工作量大的缺点。

6 结束语浙江省电站除灰设计研究所根据在众多磨细系统中总结出的经验，开发设计了一套技术上成熟、经济上可行的粉煤灰磨细系统；通过磨细加工激发了粉煤灰的活性，提高了其利用价值，使之在各领越得到了更广泛的利用，从而提高了企业的经济、技术和社会环保效益。

参考文献：《粉煤灰综合利用手册》《火力发电厂气力除灰技术及其应用》。