水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的工業(yè)化應(yīng)用

何毛，李洪生，馬健，王小峰，杜鑫

在物料粉磨設(shè)備的發(fā)展歷程中，球磨機(jī)因具有運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定的特點(diǎn)而一直沿用至今，其能量利用率約為240～320m2/kJ。而采用料床粉磨形式的立式輥磨的能量利用率約為450m2/kJ，料床壓力更大的輥壓機(jī)能量利用率可達(dá)600m2/kJ[1]。因此，輥壓機(jī)自20世紀(jì)80年代出現(xiàn)之后，就開始逐步應(yīng)用于各種物料粉磨領(lǐng)域。

在水泥生產(chǎn)的“兩磨一燒”工藝過(guò)程中，生料和水泥兩次粉磨消耗的生產(chǎn)用電約占全廠的60%～70%[2]。同時(shí)，水泥粉磨比生料粉磨更為復(fù)雜，不僅因?yàn)樗喑善芳?xì)度比生料細(xì)，而且水泥配料的綜合易磨性Bond功能指數(shù)往往比生料原料更高。水泥成品除了需要滿足細(xì)度要求外，還需要滿足需水量、流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度等其他物理性能要求，影響其物理性能的因素也較多。

目前輥壓機(jī)在生料粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用主要以終粉磨工藝為主，而水泥粉磨系統(tǒng)主要有預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨及半終粉磨等三種粉磨形式，球磨機(jī)在粉磨過(guò)程中仍承擔(dān)部分粉磨作用。為進(jìn)一步降低水泥粉磨的系統(tǒng)電耗，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及工業(yè)化實(shí)踐，成功將輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)用于水泥粉磨領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了水泥粉磨“無(wú)球磨化”的新突破，降低了水泥系統(tǒng)電耗。本文將水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的工業(yè)化應(yīng)用作一簡(jiǎn)單介紹，供同行參考。

1 水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)工藝流程

水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)包括物料計(jì)量配料、提升輸送等工藝流程，包括輥壓機(jī)、選粉機(jī)、旋風(fēng)筒、收塵器及風(fēng)機(jī)等設(shè)備（圖1）。物料經(jīng)計(jì)量配料和提升輸送，進(jìn)入輥壓機(jī)上方的荷重小倉(cāng)，繼而被輥壓機(jī)擠壓粉磨。出輥壓機(jī)的物料由循環(huán)提升機(jī)送往選粉機(jī)進(jìn)行分選，分選后的粗料（V型選粉機(jī)的粗料和動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的粗料）返回輥壓機(jī)被再次擠壓，而合格的水泥成品被風(fēng)帶入旋風(fēng)筒收集，整個(gè)系統(tǒng)用風(fēng)由旋風(fēng)筒后的系統(tǒng)風(fēng)機(jī)提供。系統(tǒng)流程及主機(jī)配置見表1。

2 水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)期間設(shè)備主要運(yùn)行參數(shù)見表2，系統(tǒng)物料配比、成品平均產(chǎn)量、細(xì)度及比表面積見表3。

圖1 水泥輥壓機(jī)終粉磨流程圖

表1 水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)設(shè)備配置表

表2 終粉磨系統(tǒng)運(yùn)行期間主機(jī)設(shè)備參數(shù)*

表3 水泥配料比例及成品參數(shù)

3 水泥成品性能對(duì)比

資料顯示，水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)所生產(chǎn)的水泥與經(jīng)球磨機(jī)粉磨后的水泥相比，粒度分布窄，球形度差，導(dǎo)致終粉磨水泥存在需水量大、流動(dòng)度小等問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，公司研發(fā)了用于水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，通過(guò)調(diào)整選粉機(jī)的不同工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)成品顆粒級(jí)配較大范圍內(nèi)的調(diào)整。為了考察輥壓機(jī)終粉磨水泥成品性能，我們從生產(chǎn)中選取了一組終粉磨水泥樣品，與另一條輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)所生產(chǎn)的水泥成品進(jìn)行比較。兩組樣品采用相同的原材料和相近的控制指標(biāo)，檢測(cè)內(nèi)容包括水泥和混凝土的物理性能和工作性能。

所選取的兩組樣品比表面積接近，水泥性能檢測(cè)結(jié)果見表4。

此外，我們還對(duì)上述樣品進(jìn)行了激光粒度分布檢測(cè)，結(jié)果對(duì)比見圖2。從圖2看出，終粉磨樣品粒度分布相對(duì)較寬，＜3μm和＞32μm的顆粒含量均多于聯(lián)合粉磨系統(tǒng)成品，這是保證終粉磨成品的水泥性能與聯(lián)合粉磨系統(tǒng)成品相當(dāng)?shù)年P(guān)鍵。兩種樣品各粒級(jí)分布比例對(duì)比見表5。

4 混凝土性能對(duì)比

4.1 兩種混凝土樣品的工作性能對(duì)比

采用相同的外加劑、相同的配合比，對(duì)兩種水泥配制的C30混凝土初始坍落度和1h后坍落度經(jīng)時(shí)損失等相關(guān)性能進(jìn)行了測(cè)定?；炷僚浜媳纫姳?。

表4 水泥輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)及終粉磨系統(tǒng)成品指標(biāo)對(duì)比

表5 兩種樣品各粒級(jí)分布比例對(duì)比

表6 混凝土工作性研究實(shí)驗(yàn)確定的混凝土配合比，kg/m3

按照混凝土初始坍落度180mm±20mm、1h后坍落度損失≤50mm的要求，本次兩組混凝土樣品試驗(yàn)均能滿足此要求，見表7。

4.2 兩種混凝土樣品的物理強(qiáng)度對(duì)比

按照表6所列的配合比，對(duì)兩種水泥配制的C30混凝土物理強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)定，各齡期強(qiáng)度對(duì)比見表8。從表8可見，兩組混凝土均滿足C30的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)與終粉磨水泥成品激光粒度檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

表7 混凝土坍落度及坍落度經(jīng)時(shí)損失檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

表8 兩組混凝土物理強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

5 水泥終粉磨系統(tǒng)運(yùn)行情況

根據(jù)水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，在水泥配比、細(xì)度及比表面積一致的前提下，與輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)相比，水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，電耗大幅降低（與該廠帶球磨機(jī)的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)相比，系統(tǒng)電耗降低約20%），節(jié)能效果明顯。

相同條件下，輥壓機(jī)終粉磨水泥的需水量、凝結(jié)時(shí)間及膠砂強(qiáng)度等性能與聯(lián)合粉磨水泥相當(dāng)，水泥凈漿流動(dòng)度略低，但混凝土的坍落度相當(dāng)。

與聯(lián)合粉磨水泥相比，輥壓機(jī)終粉磨水泥的45μm篩篩余及80μm篩篩余均略高，均勻性系數(shù)小，粒度分布更寬，對(duì)水泥性能有一定的改善作用。

輥壓機(jī)終粉磨水泥與聯(lián)合粉磨水泥樣品采用相同配合比制成的混凝土，在工作性能、物理性能及耐久性能等方面均非常接近，且二者都滿足相應(yīng)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。