對水泥粉磨工藝改造技術(shù)的探討

（中材建設(shè)有限公司（喀麥隆項目部）， 北京 100176）

0 前言

水泥是建筑行業(yè)中的重要生產(chǎn)原材料，近年來建筑行業(yè)發(fā)展迅速，對水泥的需求量顯著上升。但由于水泥粉磨工藝目前仍存在諸多問題，無法對產(chǎn)品供應(yīng)效率和供應(yīng)質(zhì)量提供保障。因此，有必要對水泥粉磨工藝的最新研究進(jìn)展進(jìn)行分析，積極利用先進(jìn)的粉磨工藝改造技術(shù)，改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的不足，促進(jìn)水泥生產(chǎn)水平高的提升。

1 水泥粉磨工藝的發(fā)展趨勢

建筑行業(yè)的快速發(fā)展對水泥生產(chǎn)工藝提出了更高要求，水泥需求量明顯提升，對水泥生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)受到了行業(yè)內(nèi)外的高度重視。在此背景下，我國水泥粉磨工藝積極借鑒國外的先進(jìn)產(chǎn)生技術(shù)，對原有工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，目前已經(jīng)取得了一定成果。一方面，由我國自主研發(fā)的水泥粉磨設(shè)備逐漸增多，不僅獲得了自主知識產(chǎn)權(quán)，而且在行業(yè)內(nèi)獲得了認(rèn)可和好評。另一方面，水泥粉磨工藝不再拘泥于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，逐漸開始向多元化方向發(fā)展，積極研發(fā)節(jié)能、高效型的新生產(chǎn)工藝，降低成本浪費和環(huán)境污染。

總體來看，近年來水泥粉磨工藝的研究已經(jīng)取得了一定成果。但是在實際生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備選型不合理、粉磨站規(guī)模不同等原因，在主機配置和參數(shù)設(shè)計等方面還存在多方面問題，對水泥生產(chǎn)效率、能耗以及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生了不利影響。在節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)的社會要求下，水泥粉磨生產(chǎn)單位必須盡快改進(jìn)粉磨工藝存在的不足，進(jìn)一步降低能耗和污染，降低生產(chǎn)成本，在滿足社會供應(yīng)需求的同時，為生產(chǎn)單位創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 水泥粉磨工藝存在的不足

2.1 水泥粉磨機產(chǎn)能低、耗能高

目前國內(nèi)的水泥粉磨站大多采用直徑 3m以下的中小型粉磨機，不僅產(chǎn)量較低，無法滿足水泥供應(yīng)需求，而且還存在較高的能耗。在我國城市化建設(shè)的快速推進(jìn)下，水泥需求量十分巨大，部分廠商為滿足供應(yīng)需求，采用熟料生產(chǎn)工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯和機械立窯生產(chǎn)模式，許多立窯水泥廠也改造成為水泥粉磨站，這種盲目跟進(jìn)的改革方式會引發(fā)多種問題。由于直徑3m以下的中小型粉磨機數(shù)量不達(dá)標(biāo)，部分產(chǎn)商不善于管理，或存在資金方面的短缺問題，導(dǎo)致水泥生產(chǎn)產(chǎn)量較低。相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，以中小型粉磨機為主的水泥粉磨站生產(chǎn)模式存在較高的能耗現(xiàn)象，粉磨工藝落后是其主要原因。由于工藝流程不合理，許多電能被白白浪費，沒有真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)能[2]。

2.2 水泥粉磨生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定

水泥產(chǎn)品質(zhì)量對水泥的細(xì)度有較高要求，我國關(guān)于水泥生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定中，對不同水泥產(chǎn)品的比表面積、篩余等關(guān)鍵參數(shù)作出了明確規(guī)定，這是水泥產(chǎn)品細(xì)度的基本要求和保障。但是許多生產(chǎn)廠商在水泥生產(chǎn)工藝的改進(jìn)過程中，盲目照搬國外的生產(chǎn)技術(shù)，執(zhí)行其技術(shù)要求。但在實際生產(chǎn)過程中，由于國內(nèi)廠商生產(chǎn)條件不足，無法為水泥細(xì)度提供保障，產(chǎn)品質(zhì)量存在明顯的不穩(wěn)定性。

2.3 水泥顆粒過粗影響物料融合

水泥顆粒過粗是目前國內(nèi)水泥生產(chǎn)存在的普遍性問題，水泥顆粒過粗，會影響其他物料的融合，導(dǎo)致其他物料難以發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致材料的利用率較低，存在成本浪費現(xiàn)行。而且生產(chǎn)出來的水泥產(chǎn)品標(biāo)號較低，產(chǎn)品性能較差。水泥顆粒過粗會直接影響水泥的ISO強度，只有改進(jìn)生產(chǎn)工藝，控制好水泥細(xì)度，才能縮小水ISO強度與GB強度差，從而提升水泥產(chǎn)品質(zhì)量[3]。

3 水泥粉磨工藝改造技術(shù)

3.1 優(yōu)化工藝流程

水泥粉磨工藝的原理是利用機械設(shè)備對物料進(jìn)行細(xì)磨和細(xì)碎，是一個物理活化過程。在粉磨機的運轉(zhuǎn)過程中，能量通過襯板傳遞至研磨體，實現(xiàn)對水泥顆粒的有效粉磨，提高其總表面積，得到微米級粉體，使其獲得較高的水化凝膠活性。目前常用的水泥粉磨系統(tǒng)包括錕壓機粉磨系統(tǒng)、立磨粉磨系統(tǒng)和筒錕磨粉磨系統(tǒng)等。其中，立磨粉磨系統(tǒng)具有高產(chǎn)量、低能耗等特點，目前在水泥粉磨生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。

從生產(chǎn)工藝流程來看，水泥粉磨工藝主要分為開路、閉路兩種工藝流程。其中，開路粉磨工藝具有成品易形成、操作簡單等特點，但其物料流速慢，產(chǎn)量較低。在同等條件下，采用閉路粉磨工藝可以使水泥產(chǎn)量提高20%～30%左右，在生產(chǎn)能力上明顯高于開路粉磨工藝。其主要原理是在粉磨系統(tǒng)中增加選粉設(shè)備，能夠及時的將符合標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)粉引出，靈活調(diào)節(jié)水泥產(chǎn)品的細(xì)度。因此，采用閉路粉磨方式可以加快物流流速，提高水泥產(chǎn)量，同時降低生產(chǎn)過程的能耗。利用閉路生產(chǎn)工藝代替開路生產(chǎn)工藝是提高水泥粉磨生產(chǎn)效率的有效方法。

3.2 控制好入磨物料

傳統(tǒng)的球磨機干法粉磨工藝能量利用率僅僅能夠達(dá)到2%～3%，針對這一問題，采用預(yù)粉碎工藝，能夠大幅度提高水泥產(chǎn)量，降低粉磨機耗電量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能生產(chǎn)的目的。在粉磨機設(shè)計過程中，如果產(chǎn)量按 25mm的平均粒度計算，相關(guān)實驗表明，將其平均粒度降到5mm，產(chǎn)量可提高38%，平均粒度將至3mm，產(chǎn)量可提升53%，平均力度將至2mm，產(chǎn)量可提升66%。因此，應(yīng)積極利用預(yù)粉碎工藝降低入磨物料的平均粒度。

入磨物料的水分也對粉磨機產(chǎn)量和電耗有直接影響，水分過高會影響喂料的均勻性，延長喂料時間，如果濕物料喂入過多，還會導(dǎo)致磨內(nèi)發(fā)生糊球和糊襯板的現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致粉磨終端。相關(guān)實驗表明，入磨物料水分每增加1%，會使產(chǎn)量降低8%～10%，如果水分超過5%，就容易導(dǎo)致粉磨作業(yè)中斷。因此，要控制好入磨物料的水分含量，建立水分控制指標(biāo)。

為了改善粉磨熟料的易磨性，可以適當(dāng)提高配料的KH值和PH值，通過增加C3S和C3A的含量，加速冷區(qū)熟料過程，延長熟料庫存期。通過降低熟料的溫度和消解CaO，使熟料產(chǎn)生更多微裂紋，達(dá)到改善其易磨性的目的。應(yīng)選擇顆粒較細(xì)、疏松鎖孔的水淬礦渣作為混合材料，提高水泥淹沒質(zhì)量。

此外，還要控制好粉磨機的通風(fēng)狀況和溫度條件，通風(fēng)狀態(tài)良好，能夠使水汽及時排除，降低磨內(nèi)的溫度，避免出現(xiàn)粘磨等現(xiàn)象。如果入磨溫度過高，會導(dǎo)致細(xì)分聚集，影響粉磨效率，可采用先進(jìn)的熟料冷卻劑，使其在短時內(nèi)冷卻，改善熟料的易粉磨性。

3.3 研磨機改造措施

粉磨機粉磨效率主要受研磨體裝載量、級配和填充系數(shù)的影響，為確保研磨體裝載量和級配合理，需要根據(jù)實際入磨物料的粒度和易磨性系數(shù)，以及襯板、隔倉板形式、轉(zhuǎn)速、安裝位置等進(jìn)行動態(tài)試驗，根據(jù)計算結(jié)果確定。在幾點設(shè)備荷載范圍內(nèi)，適當(dāng)增加研磨體的裝載量，能夠提高粉磨機的產(chǎn)量，若每噸研磨體需要的動力為11KW，末級電動功率為380KW，則裝載量應(yīng)為G=380/11=34.5t。

3.4 研磨體級配優(yōu)化措施

對研磨體級配進(jìn)行優(yōu)化主要應(yīng)遵循以下幾點原則：（1）研磨體級配應(yīng)根據(jù)物料平均粒度、最大力度、粉磨工藝流程、襯板形式以及末級轉(zhuǎn)速等條件確定，如果入磨的物料力度較大，采用閉路粉磨流程，應(yīng)采用平均球徑較大的研磨體；（2）應(yīng)采用兩頭大、中間小的級配方案，從而降低空隙率；（3）在滿足物料粉碎條件下， 研磨體的球徑應(yīng)盡量小。此外，在生產(chǎn)過程中應(yīng)定期補充研磨體，避免應(yīng)其消耗導(dǎo)致級配改變。

4 結(jié)束語

綜上所述，針對水泥粉磨工藝存在的問題，對其生產(chǎn)流程和入磨物料進(jìn)行控制，可以提高水泥粉磨產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率。對研磨機和研磨體級配進(jìn)行改造和優(yōu)化，可以在確保粉磨細(xì)度的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)能耗，提高工藝流程的合理性，從而幫助水泥生產(chǎn)廠商提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。

[1]葉長裕. 水泥粉磨工藝發(fā)展趨勢及改造要點分析[J]. 福建建材,2014,(06):99-100.

[2]薛占海. 關(guān)于水泥粉磨工藝改造技術(shù)的分析和研究[J]. 河南科技,2013,(06):45.

[3]梁召勇. 水泥粉磨工藝改造技術(shù)要點[J]. 黑河科技,2003,(04):73-74.