水泥粉磨工艺参数优化

水泥粉磨工艺参数优化

发表时间：2019-01-16T15:23:02.627Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：朱飞

[导读] 很长一段时期，我国的水泥粉磨都是纯球磨机系统，磨机产量一直处于比较低的水平。

中建材（合肥）粉体科技装备有限公司安徽合肥 230051

摘要：随着我国现代化建设的不断深入，水泥的用量不断增大，迫使我国水泥生产技术不断改进，加之国内外水泥生产技术的引进和交流，我国水泥工艺有了明显的进步和发展。好水泥是“磨”出来的，目前，由于粉磨主机设备及预产处理设备选型等因素，不同规模的粉磨站的工艺流程也相应各具特色，总体产量与粉磨的耗能也有所不同。

关键词：联合粉磨；水泥粉磨工艺；参数优化；

很长一段时期，我国的水泥粉磨都是纯球磨机系统，磨机产量一直处于比较低的水平，以最具代表性的?3.2m球磨机为例，纯球磨机系统生产水泥在35～45 t/h，出磨水泥细度0.08 mm 筛余较高；同时，磨内过粉磨现象较严重，致使水泥颗粒级配不理想，且磨内温度高，既影响磨机产量，而且研磨体粘糊现象也时有发生。传统的水泥粉磨生产模式，有很多缺点，比如：效率低、污染大、成本贵等，这与建立高效绿色的新型企业和社会不能吻合。水泥生产过程中，粉磨生产的耗能大约占水泥生产能耗的70%，所以它对整个水泥生产的节能减排，起着非常重要的作用。

一、水泥粉磨工艺的现状

1.管磨机粉磨系统。对水泥的生产工艺进行调查不难发现，现阶段绝大部分的工艺都是通过管磨机作为主要的粉磨设备进行生产的。目前我国国内的水泥管磨机直径已经达到了5m 左右，产量可以保持在150t/h 以上。磨机内的研磨体一般是柱状或者圆球状的，圆球形的研磨体主要通过和物料进行点接触来完成冲击和破碎，因为接触面积较小，所以粉磨的效率也比较低。在进行抛落的时候可以采用助磨剂等手段，在一定程度上提升生产效率。通过对管磨机的粉磨工作方式进行分析得知，这种粉磨工艺对研磨工作能力有余，但是对物料的破碎能力不足，大粒径的物料通过管磨机粗磨仓进行破碎是不合理的。因此，可以在入磨前对物料进行处理，缩小入磨物料粒径，这是实现磨机增产降耗的有效途径。

2.联合粉磨系统。联合粉磨系统，就是使用一套辊压机预粉磨系统加一套纯球磨机系统，辊压机的粉碎原理为料床粉碎, 作业时, 压力作用在由大量颗粒组成的密实料层上, 颗粒间互相施力, 能以最低能量获得最佳粉碎功, 能量利用率高。联合粉磨工艺采用辊压机粉磨时, 不仅挤压力大, 粉碎效果好, 而且物料在机器内停留时间短, 有利于提高产量。经辊压机粉磨后的产品为扁平状, 这种料饼用手一捻即碎, 其中大部分是细粉, 少数粗颗粒也充满了裂纹, 改善了易磨性, 为进一步粉磨创造了条件。经过辊压机粉磨系统之后的半成品物料，已经达到一定细度，而且物料的易磨性也大大改善，这样也可以提高球磨机的粉磨效率，联合粉磨系统的水泥不仅产量高，而且水泥的品质是最佳的也是最可控的，此种水泥更适应市场的需求，目前市场的水泥也主要是联合粉磨系统生产的水泥。联合粉磨的产量可以大幅度提高，且粉磨的工序电耗比纯球磨机粉磨系统的水泥单位电耗约可降低约10~15kWh/t。

3.立磨粉磨系统。目前国外也有一定的厂家使用立磨粉磨系统粉磨水泥，立磨系统自身的产量高，系统简单，能耗量较低，但是立磨系统的水泥标准稠度需水量高，颗粒形貌是扁平状，水泥品质难以满足国内市场的需求，在国内使用立磨系统粉磨水泥的还很少见。立磨粉磨和辊压机粉磨有相似的地方，两者都是料床粉碎，立磨磨辊和物料的接触面是柱面和平面，而辊压机接触面是柱面和柱面，产品的颗粒形貌也很相似。联合粉磨系统因为是辊压机预粉磨系统加球磨机系统，成品水泥颗粒形貌因为经过球磨机整形，所以成品水泥的品质能够保证，但是辊压机联合粉磨系统比比立磨系统要复杂，生产操作要比立磨要麻烦。目前为止，世界上最大的立磨机产量可以达到600t/h 左右，且立磨粉磨系统比管磨机粉磨系统的水泥单位电耗约可降低15kWh/t。

二、水泥粉磨工艺参数优化

1.细度对水泥强度的影响

细度状态是水泥的细度控制值、水泥的颗粒分布（颗粒组成、颗粒级配）、水泥颗粒形状三者的统称，他们对水泥的强度及性能有很大的影响。一是水泥细度控制值，国内表示水泥细度的方法一般有4种：平均粒径、筛余、比表面积和颗粒分布，我国水泥工业生产中常用筛余和比表面积来控制水泥成品的细度。然而，当筛余值相同时，比表面积也各不相同，以至于水泥的强度值也相差很多。二是水泥颗粒分布，水泥颗粒大小与水化过程有着直接的影响，不同粒径的水泥水化速度及水化程度差异很大。三是水泥颗粒形状，水泥颗粒形状对水泥性能的影响较为复杂，由于粉磨水泥的设备及研磨介质不同，其生产的水泥粉体颗粒形状也完全不同。球形度不同的水泥颗粒，在水化过程中的变化是不同的，也就表现出水泥的早期强度和后期强度不一样。立磨系统生产的水泥颗粒中长条形、圆柱形颗粒多，水泥颗粒之间的相互连生、搭接有助于早期强度的提高，但颗粒间的摩擦系数大，要达到一定的流动度就需要多加水，即标准稠度用水量增加，使后期强度增长率及后期强度均较球形度高的水泥颗粒低。水泥粉磨使用球磨机比使用立式磨得到的产品中颗粒球形度要高，如果球磨机的细磨仓用小钢球代替钢段，对提高水泥颗粒的球形度更为有利。

2.开流粉磨工艺的影响

开流粉磨工艺是利用管式磨机，将不同硬度、不同大小的混合物料同时送入磨内粉磨，出磨的水泥不经过选粉直接作为成品水泥直接入库。开流粉磨对比圈流粉磨颗粒级配较好一些，强度也较高。但粉磨后的成品水泥中30~80μm 的颗粒中混合材的含量约有30%以下，5~3μm 的颗粒中混合材的含量约有60%以下，0~5μm 的颗粒中混合材的含量约有80%左右。这种粉磨工艺比表面积虽然高但都是由混合材的过粉磨产生的，因此称为假性比表面积。混合材在水泥中主要起物理性能的载体作用，活性度较低，水泥的颗粒形状过细会导致产生静电、包球、吸水性大、石膏脱水等现象，在粉磨过程中过粉磨会耗费大量的电耗和时间。

3.预粉磨工艺的影响。目前我国在2000t/d 以上的新型干法水泥生产线中已经普遍采用辊压机与球磨机组成的粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等），这是因为辊压机在粉磨效率上几乎是球磨机的2倍左右，有很大幅度的节电效果。辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统的节电水平因其消耗功率的大小而变化，辊压机每消耗1（kW·h）/t，可使球磨机电耗下降1.8～2（kW·h）/t 左右，从而使辊压机和球磨机组成的预粉磨系统的总电耗降低0.8～1（kW·h）/t，节电效果显著。在实际运行中通过调整辊压机的液压压力、磨辊转速等