如何使水泥助磨劑在節(jié)能減排中發(fā)揮更大的作用
使用水泥助磨劑幾乎不需要增加固定投資，便能取得可觀的經濟、社會和環(huán)境效益。通常使用助磨劑所能取得的效果是：①
增加磨機產量5~30%，每噸水泥粉磨電耗相應下降帶來效益1~2元；②增加3天、28天強度2~6MPa，如果保持原來的強度可以相應增加4~8%混合材，節(jié)約4~8%的水泥熟料，降低成本5~10元左右；③磨機易磨件的更換和維修費用在使用助磨劑后會節(jié)省1~2元/噸。水泥使用助磨劑的成本為每噸4~8元，所以使用助磨劑后的直接經濟效益每噸水泥約為3~6元。如果提產的話，勞動力成本相應下降，幾乎沒有工廠計算這方面的效益。
當前，我國經濟工作主要圍繞轉變發(fā)展方式和調整經濟結構來開展，而發(fā)展低碳經濟是今年經濟工作的重要內容之一。所謂“低碳經濟”，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導下，通過技術創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產業(yè)轉型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭、石油等高碳能源及碳酸鹽等高碳資源的消耗，減少溫室氣體排放，達到經濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的一種經濟發(fā)展模式。
使用助磨劑更重要的意義在于節(jié)能減排，實行低碳經濟。預計今年末，至少將有6億噸水泥摻用助磨劑，如果這6億噸水泥平均臺時提高10%，平均每噸水泥可節(jié)電3度左右的話，共節(jié)電18億度。這6億噸還可能提高混合材摻量5%，這樣可少用3千萬噸熟料，煅燒熟料每噸耗電60度，由此又可以節(jié)電18億度，煅燒每噸熟料需耗用110公斤標煤，由此可節(jié)省標煤330萬噸。在減少CO2排放方面，生產1噸水泥熟料需用1.2噸石灰石，排放528公斤CO2，少用3千萬噸熟料可減少排放1584萬噸CO2。前述兩項節(jié)電共36億度，如果是火電廠供電，以平均噸煤發(fā)電2000度計，節(jié)煤180萬噸，加上燒熟料節(jié)煤330萬噸，共節(jié)煤510萬噸，每噸煤排放CO2按2.38噸計算，相當于減排1214萬噸CO2，加上由少用石灰石減排的1554萬噸，共減排2798萬噸CO2。所以今年使用助磨劑預計可以少用石灰石3600萬噸，節(jié)煤510萬噸，少排CO22798萬噸。這樣可以保護環(huán)境，節(jié)省天然能源，為子孫后代所用，大幅減弱溫室效應。
2009年我國熟料產量10.79億噸，CO2排放量約8.6億噸，若水泥工業(yè)總產值按5700億元（現值）計算，則萬元產值C
O2排放量約15.2噸，相當于全國平均水平的7.85倍，仍然很高。因此，如何加大節(jié)能減排的力度，將水泥單位產值的CO2排放量降下來，是水泥工業(yè)面臨的一大課題，也是一項不可回避而又十分艱巨的戰(zhàn)略任務。
最近兩年我國助磨劑使用普及率增速迅猛。截至2008年底，我國有200家左右的助磨劑廠，其中102家加入水泥助磨劑分會，使用助磨劑生產的水泥已占總產量的30%～40%。2008年我國顆粒粉狀助磨劑產量超過150萬噸，液體助磨劑超過25萬噸。2009年底，助磨劑廠家超過600多家，水泥協(xié)會助磨劑分會會員超過150多家，助磨劑普及率超過50%。今年底助磨劑使用普及率有望突破70%。
韓愈在《勸學解》中的名言：“業(yè)精于勤荒于嬉,行成于思毀于隨”。雖然使用助磨劑的廠家越來越多，但使用效果有待于提高。要使助磨劑在節(jié)能減排中發(fā)揮更大的作用，水泥廠應從下列幾個方面著手。
1.怎樣檢測助磨劑的使用效果？
相當多水泥廠不知道使用助磨劑后到底取得怎樣的效果，大磨小磨試驗結果，“真真假假，假假真真，像霧里看花，看不清真面目”。下面是工廠所做的小磨和大磨結果。
河北某水泥廠采用北京產液體助磨劑，摻量0.035%。助磨劑由罐車送往該廠，半月左右一次。該廠對每批進廠助磨劑均做小磨試驗。表1列出了連續(xù)10次小磨試驗摻助磨劑水泥與無劑水泥物理性能測試值之差以及統(tǒng)計的結果。由差值變化范圍可知，單次測量的波動較大，摻助磨劑的水泥經粉磨后3天抗壓強度從降低3.5MPa到增加5.3MPa。假如做一次小磨試驗，3天強度下降了，你就會判斷所測助磨劑不好而放棄，這可能是錯誤的結論。另一次試驗得出3天強度提高5.3MPa，你會認為助磨劑很好，實際可能并不那么好。
表1 河北省某水泥廠助磨劑小磨試驗誤差統(tǒng)計
|
|
比面積m2/kg |
0.08mm篩篩余% |
稠度 |
初凝min |
終凝min |
3天強度，MPa |
28天強度，MPa | ||
|
折 |
壓 |
折 |
壓 | ||||||
|
1 |
9.5 |
-0.7 |
1.1 |
-4 |
-16 |
-0.1 |
-0.1 |
-0.2 |
3.9 |
|
2 |
1.0 |
-0.3 |
1.0 |
-5 |
+2 |
0.2 |
0 |
0.4 |
8.5 |
|
3 |
2.0 |
-0.4 |
1.3 |
-6 |
-1 |
-0.5 |
-3.5 |
-1.0 |
1.3 |
|
4 |
-9.5 |
-0.4 |
0.8 |
+5 |
+8 |
0.2 |
-2.1 |
-0.5 |
0.6 |
|
5 |
-15.1 |
-0.2 |
0.9 |
-2 |
-5 |
-0.3 |
-0.1 |
-1.0 |
3.6 |
|
6 |
-6.7 |
-0.1 |
0.4 |
-5 |
-5 |
0.2 |
5.3 |
-0.2 |
-1.3 |
|
7 |
2.7 |
-0.8 |
0 |
-40 |
-50 |
0 |
0.3 |
0 |
4.0 |
|
8 |
5.6 |
-0.3 |
0.8 |
+1 |
-3 |
0 |
-0.8 |
0.1 |
0.7 |
|
9 |
11.2 |
-0.1 |
-0.1 |
-9 |
-14 |
0.3 |
0.3 |
-0.5 |
4.1 |
|
10 |
8.5 |
-0.1 |
0.3 |
-6 |
-27 |
-0.2 |
-0.1 |
-0.2 |
2.6 |
|
差值變化范圍 |
-15.1—11.2 |
-0.8—-0.1 |
-0.1—1.3 |
-40—+5 |
-50— |
-0.5—0.3 |
-3.5—5.3 |
-1.0—0.4 |
-1.3— |
表2為廣東某水泥廠18天大磨試驗數據的統(tǒng)計，該表也說明了類似的規(guī)律性。一天的單項試驗數據波動大，拿28天抗壓強度來說，你運氣好，隨機碰上了34.8MPa，你的助磨劑被水泥廠接收；碰上29.6MPa，倒霉！18天結果的平均值可認為是近似真值，標準偏差和變異系數表示篩余、凝結時間和強度測定值對近似真值的偏差和相對誤差。
表2 廣東某水泥廠大磨試驗數據統(tǒng)計
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檢測項目 |
0.08mm篩篩余 |
初凝 |
終凝 |
3天強度，MPa |
28天強度，MPa | ||
|
折 |
壓 |
折 |
壓 | ||||
|
極值 |
3.4～4.6 |
151～221 |
243～249 |
3.4 ～4.5 |
15.6～20. |
25.9～7.0 |
29.6 ～34.8 |
|
平均值 |
3.9 |
191 |
264 |
4.0 |
18.8 |
6.5 |
32.6 |
|
標準偏差 |
0.4 |
19 |
15 |
0.3 |
0.3 |
1.1 |
1.4 |
|
變異系數 |
10 |
10 |
5.7 |
7.5 |
5.1 |
5.9 |
4.3 |
試驗、觀察和調查所得數據有一定的離散性，隨著試驗次數的增加或調查數據的增多，平均值逼近真值，標準偏差縮小。這是普遍的規(guī)律。我們的任務是搞清楚造成球磨機試驗數據波動的原因，采取有效措施提高數據的復演性。此外要研究用少數次的試驗或較短時間的試驗得出可靠準確結果的方法。
影響球磨機試驗的因素很多，主要與水泥成品原料、水泥磨機系統(tǒng)和物理檢測誤差三個方面有關。入磨熟料、石膏和混合材的質量一直在變化，其溫度和含水量和天氣息息相關。磨機系統(tǒng)一直處于變動狀態(tài)，磨溫和磨內風速一直隨入磨料溫度、濕度和環(huán)境溫度而變，磨內研磨體、隔倉板、襯板天天磨損，效率逐漸下降。水泥物理檢驗尤其是強度數據波動較大，一個合格的試驗室的重復性以變異系數表示，好的在1%一3%之間。在合格試驗室之間的再現性，用變異系數表示，可達6%。
小磨試驗是檢驗助磨劑好壞的一種經濟簡便的試驗方法。然而，小磨試驗誤差大，影響試驗結果的因素較多，如果不用心去做，可能會產生不真實的結果，以致產生誤導。要取得可比性好的小磨試驗數據，必須嚴格控制各種試驗條件，選取具有代表性的原料，認真細致地去做。如要結果真實可靠，還要多次重復試驗。小磨試驗結果在一定程度上能預見被試助磨劑在大磨上的使用效果。但是，由于小磨與大磨差別大，小磨試驗并不能代替大磨試驗。
大磨試驗一定要在水泥廠的設備和原料處于比較穩(wěn)定的時期。要取得比較可靠又接近真實的結果，只有認真對待，多做試驗。應該嚴格控制和穩(wěn)定各種影響試驗結果的因素。不加助磨劑的對比樣和助磨樣選取一定要有代表性，而且不能取一個。
2. 重視水泥原料的均化
不少水泥廠對原料均化的重要性認識不足，未采取任何均化措施，造成水泥質量波動很大，這也是這類水泥廠使用助磨劑效果不佳的主要原因。
3. 配料計量系統(tǒng)要經常維修校正
有些廠計量稱誤差太大，不能準確控制水泥各組分的比例。有些廠的計量系統(tǒng)太老，應升級改造。
4. 控制入磨料的粒度
細料通過隔倉板蓖孔較快，大塊料在一倉經多次破碎才能進入二倉，造成物料配比變化。如物料經細破入磨，則產量和電耗均下降，水泥質量穩(wěn)定。
5. 控制入磨料水分
入磨料綜合水分過多或太少都不利于粉磨，水分太多粉體容易粘聚，造成包球糊磨，水分太少則粉體剩余電荷不易消除。一般入磨料綜合水分控制在2.5%左右。大家知道，入磨料水分超過2.5%時，磨機喂料和出料緩慢，開始出現包球糊磨、過粉磨和產量下降現象。當水分達3.5%時，一般磨機產量下降8~10%。水分超過5%時，干法磨機無法運行。在高濕季節(jié)或雨天，進系統(tǒng)的濕空氣對粉磨、選粉、收塵造成不小的困難，使水泥產量質量進一步下滑。
6. 控制入磨料溫度
根據報道, 進入磨機總熱量中物料帶入的熱量約占15%～20%,
磨機粉磨輸入功耗產生的熱占75%～80%，空氣帶入的占3%。磨內溫度過高時，物料的易磨性變差，細粉顆粒破碎斷裂時產生的電荷不易被平衡，而容易聚結在一起或吸附在研磨體和襯板上，降低粉磨效率。當入磨物料溫度高于50℃時，磨機產量即受影響，超過80℃時，水泥磨產量下降10~15%，電耗上升14~25%。磨內高溫持續(xù)時間較久時，與正常情況時相比，磨機產量下降29~40%，電耗上升39~61%。大氣高溫高濕對磨機也有明顯的不利影響。如夏天38℃以上的高溫有如下作用：①磨內積聚的熱量不易散發(fā)；②出窯的高溫熟料不易冷卻；③場地混合材和石膏被加溫；④磨內通風受阻；⑤進入磨機的空氣帶入更多的熱量。其綜合影響可能是出磨水泥溫度提高4~5℃，產量下降2~3%。
助磨劑的使用是一面鏡子，可以反映出水泥廠粉磨工藝和設備存在的問題，同時向水泥企業(yè)提出在混合材選擇、工藝流程完善、研磨體級配調整等方面的合理化建議。
水泥助磨劑的用量一般在0.01~0.5%，可謂小劑量大效益，四兩拔千斤。一些水泥廠認為，只要將助磨劑往水泥磨中一加就會取得效果，這是一種誤解。要使用助磨劑，水泥粉磨工藝和設備必須具備一定的條件。只有水泥廠與助磨劑廠密切合作，互相適應，才能取得助磨劑使用的最佳效果。
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