水泥粉磨新技術(shù)
水泥生產(chǎn)粉磨系統(tǒng)采用“多點(diǎn)給料、多點(diǎn)取料、循環(huán)粉磨”最新工藝技術(shù)
我國(guó)是水泥生產(chǎn)大國(guó)，而水泥粉磨技術(shù)又直接影響到水泥工業(yè)的振興和發(fā)展，據(jù)有關(guān)資料表明，在水泥廠中每生產(chǎn)一噸水泥需要粉磨的各種物料就有三四種之多，粉磨電耗占工廠總電耗的65%～70%，粉磨成本占水泥生產(chǎn)總成本的35%左右，而粉磨系統(tǒng)的維修量占全廠設(shè)備維修量的60%。顯而易見水泥粉磨工藝的優(yōu)劣對(duì)水泥生產(chǎn)效益影響極大。目前水泥的粉磨生產(chǎn)工藝方法較多，也比較混亂，各持己見，規(guī)范性差，較多水泥企業(yè)存在著工藝設(shè)備不完善，窯磨產(chǎn)量不均衡的現(xiàn)象，有些廠家采用了少量先進(jìn)技術(shù)，對(duì)其他幾項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)缺乏了解，找不到實(shí)用先例，不了解生產(chǎn)設(shè)備廠家，不熟悉先進(jìn)工藝設(shè)備的原理和起到的作用，也有些水泥企業(yè)只注重磨機(jī)外部的輔助配套設(shè)備的健全，不考慮磨機(jī)本身的水平高低。還有的企業(yè)只注重磨機(jī)本身的能力，不考慮配套設(shè)備的實(shí)用性和先進(jìn)性，因此國(guó)內(nèi)粉磨工藝整體水平有待提高。
一、現(xiàn)有水泥粉磨工藝存在的不足
第一種方法是：開流粉磨工藝。主要粉磨設(shè)備是利用一臺(tái)長(zhǎng)筒管磨機(jī)，將不同硬度、不同塊度的水泥混合物料同時(shí)進(jìn)入磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨。這種方案的缺點(diǎn)是：①混合材過粉磨。在水泥產(chǎn)品中0～15μm的微細(xì)顆粒含量高，且主要成分都是混合材，比表面積雖然高，但這是混合材的超細(xì)粉磨產(chǎn)生的，稱為假性比表面積?；旌喜脑谒喈a(chǎn)品中雖然具有一定的化合調(diào)節(jié)作用，其主要是起到物理載體作用，活性度低，顆粒形狀相對(duì)來講是小一點(diǎn)好，但是過細(xì)之后會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生靜電、包球、吸水性大、石膏脫水、水泥砂漿漂浮物增多。更主要的是由于混合材的過粉磨耗費(fèi)了大量的電耗和時(shí)間，作了許多無用功。②在水泥產(chǎn)品中較大的顆粒都是水泥熟料。30～100μm的較粗顆粒水泥熟料約占80%，這些水泥熟料在水泥砂漿中有較大一部分不能水化形成膠凝作用，因此就不能達(dá)到盡可能地發(fā)揮水泥熟料的凝結(jié)強(qiáng)度作用，噸水泥的水泥熟料的消耗量大，生產(chǎn)成本高。③磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量低。為了符合水泥產(chǎn)品細(xì)度要求，80μm的篩余不超過3%時(shí)，磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量需要壓得很低，粉磨電耗高，粉磨效率差。因此,開流粉磨水泥還是有一定自身缺陷的。（見圖1-1）
第二種方法是：采取了圈流粉磨工藝方案，經(jīng)管磨機(jī)排出的水泥粉體被輸送至選粉機(jī)后被分離成一種水泥成品和另一種粗粉被送回磨機(jī)再粉磨。這種方法克服了前者的弊病，但也帶來新的問題。其缺點(diǎn)：①水泥強(qiáng)度較低。水泥產(chǎn)品中25～45μm的平均粒徑明顯增多，水泥熟料被磨成20μm以下的含量極少，水泥顆粒級(jí)配不合理，熟料強(qiáng)度沒有最大限度地發(fā)揮出來。在施工混配砂漿時(shí)和易性差，同樣的熟料添加量、同樣的篩余細(xì)度，水泥強(qiáng)度略低，水泥熟料消耗量大，生產(chǎn)成本高。②循環(huán)負(fù)荷增加。由于選粉機(jī)的大量回粉再送回磨頭，給磨機(jī)帶來物料量的增多、料層加厚、流速加快、研磨時(shí)間縮短、粉磨效率下降、循環(huán)負(fù)荷的功耗增多。③投資大。設(shè)備多、施工量大、工藝復(fù)雜、維修量大及操作人員多。圈流粉磨工藝由于對(duì)混合材不產(chǎn)生過粉磨，磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量較高，當(dāng)水泥產(chǎn)品比表面積超過370m2/kg時(shí)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量的提高幅度明顯下降。（見圖1-2）
第三種方法：是在長(zhǎng)筒管磨機(jī)前增加了比較單純的預(yù)粉磨設(shè)備。30萬噸以下規(guī)模多采用細(xì)破碎機(jī)，30萬噸以上規(guī)模多采用輥壓機(jī)方式，其粉磨方法是將各種水泥混合料同時(shí)進(jìn)入預(yù)粉磨設(shè)備再輸送到管磨機(jī)細(xì)磨后為水泥成品，仍然是相同于開流粉磨工藝。其缺點(diǎn)是：①混合材過粉磨現(xiàn)象存在。雖然臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大幅度增加，等于是磨機(jī)的加大型號(hào)或磨機(jī)加長(zhǎng)筒體產(chǎn)生的提產(chǎn)效果。因?yàn)樗嗷旌衔锪辖?jīng)過磨機(jī)前的預(yù)粉磨設(shè)備進(jìn)行粉磨之后，有一部分的物料的粒徑已經(jīng)很小，然后再經(jīng)過下道粉磨設(shè)備管磨機(jī)的自前向后的全過程的粉磨之后，混合材的過粉磨現(xiàn)象較為嚴(yán)重，也會(huì)產(chǎn)生靜電、包球、吸水性大、石膏脫水、水泥砂漿漂浮物增多。由于混合材的過粉磨耗費(fèi)了大量的電耗和時(shí)間，噸水泥電耗略高。水泥成品的比表面積雖大，但大于30μm的顆粒組成多數(shù)是水泥熟料，該磨細(xì)的還有一部分沒有磨細(xì)，已經(jīng)較細(xì)的混合材磨得過細(xì)，還存在水泥強(qiáng)度沒有最大限度地發(fā)揮出來等諸多缺點(diǎn)。②臺(tái)時(shí)產(chǎn)量不穩(wěn)定。當(dāng)破碎設(shè)備的錘頭或篦條磨損、輥壓機(jī)的輥皮磨損后，磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量就會(huì)大幅度下降。另外隨著管磨機(jī)和輥壓機(jī)規(guī)格的逐漸增大，其磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量有逐漸降低的趨勢(shì)，電耗增高。③輥壓機(jī)的設(shè)備和基礎(chǔ)建設(shè)投資較大，設(shè)備大型化后，用于預(yù)粉磨設(shè)備的投資都要超過管磨機(jī)的投資。（見圖1-3）
目前較多的研究機(jī)構(gòu)新推出了聯(lián)合粉磨工藝，在輥壓機(jī)、管磨機(jī)設(shè)備的外部增設(shè)了選粉機(jī)設(shè)備，明顯地起到了減少混合材過粉磨現(xiàn)象，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高，電耗下降，但是需要再增加較多的設(shè)備和較大的投資。水泥成品的比表面積偏低，顆粒級(jí)配不盡合理。
二、多點(diǎn)給料、多點(diǎn)取料、循環(huán)粉磨工藝是水泥粉磨系統(tǒng)的核心技術(shù)
針對(duì)現(xiàn)有三種水泥粉磨工藝存在的缺點(diǎn)，北票理想粉磨研究所和粉磨實(shí)驗(yàn)站的技術(shù)人員做了大量的研究和實(shí)踐，在同比直徑實(shí)驗(yàn)?zāi)C(jī)上進(jìn)行了一百多次的反復(fù)實(shí)踐；又將新工藝新設(shè)備安裝到水泥企業(yè)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，取得了新的成果。新粉磨工藝的中心技術(shù)內(nèi)容是采用對(duì)物料進(jìn)行多點(diǎn)給料、多點(diǎn)取料、循環(huán)粉磨工藝流程，其技術(shù)方案是：
1.在管磨機(jī)的前端設(shè)置了具有風(fēng)選篩分技術(shù)和循環(huán)粉磨功能的預(yù)粉磨設(shè)備循環(huán)粗粉磨機(jī)，對(duì)易磨性較差的如熟料等單獨(dú)進(jìn)入到循環(huán)粗粉磨機(jī)進(jìn)行預(yù)粉磨。由于該磨機(jī)自身的特殊粉磨特性（詳見循環(huán)粗粉磨機(jī)產(chǎn)品介紹），磨機(jī)自身能夠?qū)⒋址鄯祷氐侥デ斑M(jìn)行循環(huán)粉磨，使熟料等較硬物料被粉磨后，出料粒度均勻，細(xì)度穩(wěn)定，為第二段磨機(jī)進(jìn)一步細(xì)磨奠定了良好的基礎(chǔ)。
2.對(duì)易磨性較好的混合材料和循環(huán)粗粉磨機(jī)出磨粉狀熟料，一起進(jìn)入到第二段的雙位進(jìn)料微粉管磨機(jī)的一倉(cāng)進(jìn)行細(xì)粉磨。
3.混合材種類中的像粉煤灰、石膏粉、礦渣超細(xì)粉及粗粉磨機(jī)除塵器收下的細(xì)粉由于不能完全達(dá)到水泥成品的細(xì)度，將其進(jìn)入第二段的雙位進(jìn)料微粉磨機(jī)的二倉(cāng)繼續(xù)研磨，同時(shí)也起到混合、攪拌均勻之目的。
4.微粉磨機(jī)的多點(diǎn)取料的技術(shù)原理：微粉管磨機(jī)筒體的軸向設(shè)置為二至四個(gè)粉磨倉(cāng)，物料在筒體內(nèi)研磨體的沖擊和研磨作用下自筒體的前端向后端移動(dòng)，物料每經(jīng)過一個(gè)倉(cāng)的粉磨后，都有一部分物料的顆粒細(xì)度已經(jīng)達(dá)到了成品的指標(biāo)，為了使這一部分的物料不進(jìn)入到下一個(gè)倉(cāng)產(chǎn)生過粉磨，影響磨機(jī)的產(chǎn)品產(chǎn)量，在微粉磨機(jī)的倉(cāng)與倉(cāng)之間的雙層隔倉(cāng)部位設(shè)置了提取成品物料的隔倉(cāng)裝置，經(jīng)過前倉(cāng)粉磨后的成品物料在這里被提取。通過外部設(shè)置的除塵器，將成品收集后送到磨尾的成品提升機(jī)，連同磨尾的成品一同提升到成品儲(chǔ)料罐中。
通過對(duì)不同硬度、不同粒度的物料在粉磨時(shí)采取了多點(diǎn)給料方式和多點(diǎn)排料方式，使難磨的物料磨得時(shí)間長(zhǎng)，容易磨細(xì)的物料在磨機(jī)里粉磨得時(shí)間短，使其達(dá)到各種物料經(jīng)過粉磨之后達(dá)到粒徑比較接近,水泥成品粒徑分布更加合理,水泥成品中30～80μm的顆粒中水泥熟料的含量明顯減少，水泥強(qiáng)度增高，熟料摻加量減少5%～10%以上。此工藝流程設(shè)計(jì)新穎合理，克服了現(xiàn)有粉磨生產(chǎn)工藝存在的多種物料一同直接進(jìn)入磨機(jī)前倉(cāng)共同粉磨時(shí)出現(xiàn)的過粉磨現(xiàn)象。多點(diǎn)給料、多點(diǎn)取料、循環(huán)粉磨的新型粉磨工藝，其突出特點(diǎn)是取代了采用選粉機(jī)的圈流粉磨工藝，減少了循環(huán)負(fù)荷所用電耗，具有工藝布置簡(jiǎn)單，土建施工費(fèi)用低，節(jié)省工程投資，電力配套功率小，噸水泥電力消耗低，水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高，水泥熟料消耗小，水泥產(chǎn)品成本低，水泥比表面積高，顆粒分布合理，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，減少設(shè)備維修量等諸多優(yōu)點(diǎn)。
三、節(jié)省投資
可以節(jié)省購(gòu)買輥壓機(jī)這樣的大投資設(shè)備，或采用圈流粉磨工藝需要購(gòu)買選粉機(jī)等設(shè)備。過去采用選粉機(jī)的圈流粉磨工藝，主要是減少混合物料的過粉磨現(xiàn)象，當(dāng)采用多點(diǎn)給料、多點(diǎn)取料、循環(huán)粉磨的新型粉磨工藝設(shè)備之后，粉磨設(shè)備本身已經(jīng)解決了過粉磨現(xiàn)象，因此設(shè)備工藝布置上完全可以取消選粉機(jī)及其輔助設(shè)備。工藝布置簡(jiǎn)單，土建施工費(fèi)用低；循環(huán)粗粉磨機(jī)，由于配套的電機(jī)功率小，產(chǎn)品單位售價(jià)低。
采用多點(diǎn)給料、多點(diǎn)取料、循環(huán)粉磨工藝可以設(shè)計(jì)為一條生產(chǎn)線，具有設(shè)備少、工藝簡(jiǎn)單、操作人員少的優(yōu)點(diǎn)，但投資略高于雙線設(shè)計(jì)方案。易可實(shí)施兩條生產(chǎn)線并聯(lián)作業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是32.5級(jí)和42.5級(jí)兩等級(jí)水泥可以同時(shí)生產(chǎn)，一種等級(jí)水泥用量大時(shí)可以兩條線同時(shí)生產(chǎn)。在投資上除比其他粉磨工藝節(jié)省大量投資外，還比采用一條生產(chǎn)線的投資要低。
四、電力配套功率小、噸水泥電量消耗低
第一方面是：在工藝布置上取消選粉機(jī)及其輔助設(shè)備之后，既減少了許多設(shè)備,同時(shí)也減少了設(shè)備本身所用的電機(jī)功率消耗。眾所周知，選粉機(jī)及其輔助設(shè)備的本身不會(huì)對(duì)物料起到粉碎粉磨作用，當(dāng)微粉管磨機(jī)設(shè)備本身已經(jīng)解決了過粉磨現(xiàn)象之后，不需要增加電機(jī)功率，就可以達(dá)到減少混合物料的過粉磨現(xiàn)象，因此在水泥粉磨生產(chǎn)過程中電機(jī)功率也會(huì)大幅度降低。第二方面是：由于預(yù)粉磨系統(tǒng)采用了循環(huán)型粗粉磨機(jī)，取代了輥壓機(jī)的設(shè)備配置，或磨機(jī)前面的熟料破碎設(shè)備，配套電機(jī)功率減小了許多。第三方面是：循環(huán)粉磨粗粉磨機(jī)和雙位進(jìn)料、多點(diǎn)取料微粉管磨機(jī)，都采用了滾動(dòng)軸承技術(shù)，磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)都采用了雙“U”型研磨結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)物料的研磨效率，大幅度提高了磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。通過上述多方面技術(shù)措施之后，在水泥產(chǎn)品噸電耗上可由35度降至26～30度，每噸水泥可節(jié)省5～10度電，年產(chǎn)60萬噸水泥生產(chǎn)線，全年可節(jié)省電費(fèi)400余萬元。
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