新型粉磨工藝對水泥顆粒分布特性的影響

（淮南舜岳水泥有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232072）

0 引言

新型粉磨設(shè)備的應(yīng)用誕生了諸多新型粉磨工藝，為了探究新型粉磨工藝的效果與適用工程范圍，研究新型粉磨工藝對水泥顆粒分布特性的影響很有必要。本次主要選擇了四種常見的新型粉磨工藝進行研究，并將這四種工藝分別編號，通過對水泥細度的測定，分析出水泥顆粒的分布特性，進而研究出新型粉磨工藝對水泥顆粒分布特性的影響規(guī)律，達到合理選擇粉磨工藝、提升成品水泥性能的目的。

1 新型粉磨工藝內(nèi)容及水泥顆粒含量組成

顆粒組成含量（%）編號 新型粉磨工藝內(nèi)容熟料 石灰石 礦渣 石膏 礦粉A 輥壓機+球磨機閉路+V 型選粉機 74 9 6 6 5 B 輥壓機+球磨機開路+V 型選粉機 80 4 0 6 10 C 立式磨+球磨機閉路 74 3 17.2 5.8 0 D 立式磨終粉磨 77.9 4.5 12.7 4.9 0

2 新型粉磨工藝流程

2.1 A：輥壓機+球磨機閉路+V 型選粉機

配合料經(jīng)過提升機后進入物料中間倉中，隨后從中間倉進入到輥壓機中。配合料經(jīng)過輥壓機的粉碎操作后再經(jīng)過提升機將物料運送到V 型選粉機中，選出來的粗粉進入輥壓機中進行二次粉碎，粉碎成的細粉隨著氣流進入細粉分離器。經(jīng)過細粉分離器的物料隨后進入球磨機中進行更加精細的粉磨，接著由提升機送入綜合選粉機完成物料的粗細分離操作，分離出來的細粉即可以被用作成品水泥，粗粉需要再次進入球磨機反復(fù)粉磨。成品水泥需要經(jīng)過空氣運輸?shù)叫辈鄣仍O(shè)備中將成品水泥輸送進水泥庫中。

2.2 B：輥壓機+球磨機開路+V 型選粉機

與編號A 的新型粉磨工藝相同，都是先用提升機將配合料運送至粉磨中間倉中，后直接進入輥壓機中進行粉碎，粉碎完成的物料再進入V 型選粉機，區(qū)分出粗粉及細粉，選擇出來的細粉隨著氣流的運動全部進入旋風(fēng)收塵器中，而粗粉則需要進入輥壓機進行二次粉碎。進入旋風(fēng)收塵器中的細粉此時并沒有達到成品水泥的標準，而是要進入球磨機中進行粉磨，完成后即可成為成品水泥進入水泥庫備用。在進行物料粉碎及粉磨的過程中，必須要設(shè)置多個揚塵點，并將揚塵點產(chǎn)生的氣流引入進高效收塵器中，隨后將其與成品水泥一同進入水泥庫中。

2.3 C：立式磨+球磨機閉路

與前兩種新型粉磨工藝不同，配合料無需進入中間倉即可直接被提升機輸送到立式磨中，從立式磨中出來的已經(jīng)經(jīng)過預(yù)處理粉碎的物料再次經(jīng)過提升機，輸送到選粉機中，完成對物料的粗細分離。選粉機分離出來的粗料再次輸送到立式磨中繼續(xù)完成粉磨操作，而分離出來的細粉隨著空氣通過斜槽輸送至球磨機中進行細磨。從球磨機中粉磨完成后的物料再次進入選粉機分離粗細物料，分離出來的粗料接著利用球磨機反復(fù)粉磨，細粉在選粉機產(chǎn)生的氣流帶動下進入除塵器中，隨后在除塵袋中實現(xiàn)對細粉的收集處理。在除塵袋中收集到的細粉就是成品水泥，成品水泥再通過空氣輸送到斜槽設(shè)備后進入水泥庫。

2.4 D：立式磨終粉磨

立式磨終粉磨這一新型粉磨工藝流程相對簡單，只需要將配合料通過膠帶輸送機直接送進立式磨中完成粉磨操作，立式磨中磨出的細粉將會隨著立式磨工作產(chǎn)生的氣流全部進入收塵器中，收塵器收集到的物料就是最終的水泥成品，而粗粉將會從立式磨的底部排出來，在提升機的作用下再次進入到立式磨設(shè)備中粉磨，反復(fù)進行這個流程，直至全部物料被磨成細粉水泥狀態(tài)。同樣，成品水泥通過空氣輸送到斜槽設(shè)備后進入水泥庫。

3 新型粉磨工藝對水泥顆粒分布特性的影響分析

3.1 研究結(jié)論

應(yīng)用傳統(tǒng)的開路粉磨工藝方法制備出來的水泥產(chǎn)品中會同時含有較大的物料顆粒及過細的顆粒，水泥顆粒分布不均勻，均勻性系數(shù)較小。傳統(tǒng)的閉路球磨機粉磨工藝，經(jīng)過初步粉磨的物料會經(jīng)過選粉機完成粗料與細料的分離，細料可以作為成品水泥輸入水泥庫備用，而粗料則需要再次返回球磨機中進行粉磨，直到達到細料標準。在這種粉磨工藝下，物料只能在球磨機中停留較短的時間，不容易產(chǎn)生過度粉磨現(xiàn)象，因此不會出現(xiàn)過粗或過細的顆粒，具有較為理想的均勻性系數(shù)。

對編號A 與編號B 的兩種新型粉磨工藝相關(guān)數(shù)據(jù)進行比較發(fā)現(xiàn)，編號A工藝所生產(chǎn)出來的水泥成品的均勻性系數(shù)并不高于編號B 工藝所生產(chǎn)出來的水泥成品，出現(xiàn)這種結(jié)果的主要原因就是新型的球磨機開路系統(tǒng)與傳統(tǒng)的球磨機粉磨工藝不同，物料在真正進入球磨機進行粉磨之前，就已經(jīng)經(jīng)過了由輥壓機與選粉機共同構(gòu)成的原料粉碎系統(tǒng)，因此進入球磨機的物料已經(jīng)是被均勻粉碎過的。基于此，新型粉磨工藝B 在流程上與傳統(tǒng)的粉磨工藝有著巨大的差異，也就導(dǎo)致最終的粉磨的水泥顆粒分布情況也存在差異，相比較而言，粉磨工藝B 生產(chǎn)出來的水泥顆粒分布情況更加均勻。

立式磨工藝實際上就是一種將粉磨與選粉兩個環(huán)節(jié)相結(jié)合的一體化新型粉磨工藝，實踐研究表明，物料在立式磨內(nèi)能夠得到超過百分之六百以上的循環(huán)負荷，這個循環(huán)負荷的效果要遠優(yōu)于傳統(tǒng)的粉磨工藝，因此從根本上杜絕了過度粉磨的現(xiàn)象發(fā)生，生產(chǎn)出的水泥粉磨產(chǎn)品相對均勻，無論是粗粒還是過細粉的含量都不高。對不同新型粉磨工藝的均勻性系數(shù)進行計算發(fā)現(xiàn)，立式磨工藝具有更高的均勻性系數(shù)，同時新型粉磨工藝D 的特征粒徑要小于新型粉磨工藝C。我們可以明確，采用新型粉磨工藝D 所生產(chǎn)出來的水泥具有完全符合標準及要求的性能，由此可見，立式磨可以被用作水泥生產(chǎn)的最終粉磨系統(tǒng)。

新型粉磨工藝C 可以被當作對雙閉路粉磨系統(tǒng)的串聯(lián)處理，進而達到提升水泥顆粒均勻性的目的。在參與研究的四種新型粉磨工藝中，C 工藝有著最大的均勻性系數(shù)。綜上，得出以下結(jié)論：B 工藝生產(chǎn)出來的水泥產(chǎn)品的顆粒分布均勻度遠高于傳統(tǒng)的粉磨工藝，而立式磨可以被應(yīng)用于水泥的終端粉磨系統(tǒng)中，有利于提升水泥顆粒的均勻性。不同新型粉磨工藝的均勻性系數(shù)及特征粒徑詳見下表：

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3.2 分析討論

一般情況下，水泥的完全水化時間越短，速度越快，這就意味著水泥的細度越高，同時，有效利用水泥凝膠性質(zhì)的概率更高。并且，水泥的強度對水泥的性能也有著直接的影響，包括水泥的粘結(jié)力與泌水性，水泥的早期強度值與水泥的性能成正比例增長關(guān)系。水泥水化后的產(chǎn)物密度極高，因此大顆粒的水泥物質(zhì)在水化過程中只能完成顆粒表面的水化作用，如果水泥沒有得到完全水化則只能被用作于填料。與此同時，還要保證水泥的細度符合要求，如果水泥顆粒過細，雖然提升了水泥的水化速度，提高了水泥的利用率，但是水泥的漿體想要達到與面積相匹配的流動性，就需要更大的水量，水泥漿體容易產(chǎn)生更多的孔隙，進而降低水泥強度，影響水泥質(zhì)量。四種新型粉磨工藝下生產(chǎn)的水泥在特定粒徑單位下的粒度分布所占比詳見下表：

粒徑范圍 <3μm 3μm-10μm 30μm-60μm 60μm-90μm >90μm A 12.1% 73.12% 13.13% 1.51% 0.14%B 11.95% 71.89% 16.16% 0 0 C 14.75% 68.37% 14.48% 2.24% 0.16%D 16.35% 67.51% 14.58% 1.42% 0.13%

一般條件下，水泥顆粒的大小與水化速度的關(guān)系如下：當水泥顆粒為10μm 時，水化速度最快，當水泥顆粒處于3μm-30μm 之間時，是水泥的主要水化活性部分，當水泥顆粒大于60μm 時，水化速度極為緩慢。對上表中的數(shù)據(jù)進行分析可以明確的看出，利用這四種新型粉磨技術(shù)生產(chǎn)的水泥中大于60μm 的水泥顆粒含量都很低，甚至，B 工藝中的含量為零。這些數(shù)據(jù)都能夠反映出同一個結(jié)論，那就是我國現(xiàn)有的粉磨工藝都能夠很輕松的將水泥顆粒粉磨至60μm 以下的粒徑顆粒，代表新型粉磨工藝可以在一定程度上實現(xiàn)對水泥利用率的綜合提升。這四種新型粉磨工藝生產(chǎn)的水泥在均勻性系數(shù)上有著較為明顯的差異，但是百分之九十以上的水泥顆粒粒徑都能夠小于40μm，并且水泥的顆粒分布情況也能夠達到較為理想的均勻狀態(tài)，由此說明，新型粉磨工藝的應(yīng)用有利于提升水泥顆粒分布均勻性。

對新型粉磨工藝A、B 所生產(chǎn)的水泥性能進行對比發(fā)現(xiàn)，兩者無論是在水泥顆粒的特性上、粒徑大小上、均勻度上、性能上都沒有明顯的差別。如果單純的考慮水泥顆粒的分布角度需求，只需要應(yīng)用輥壓機與球磨機開路系統(tǒng)即可實現(xiàn)。相對來說，輥壓機與球磨機閉路系統(tǒng)的工藝應(yīng)用流程較為繁瑣、復(fù)雜，涉及到的設(shè)備較多且難以操作，需要水泥生產(chǎn)商投入大量的前期資金，因此可以應(yīng)用球磨機開路與V 型選粉機的工藝來代替球磨機閉路工藝。

對新型粉磨工藝C、D 所生產(chǎn)的水泥性能進行對比發(fā)現(xiàn)，兩者的顆粒分布情況也并無明顯差別。同樣的單純考慮水泥顆粒的分布角度需求，立式磨可以被用作終粉磨操作。同時，這兩種新型粉磨工藝生產(chǎn)出來的水泥成品在物理性能上與力學(xué)性能上的差異較小，能夠達到對水泥性能的預(yù)期目標要求。因此，我們可以認為，將立式磨應(yīng)用于水泥終粉磨工作中，能夠從根本上達到節(jié)約成本、簡化流程、提升水泥生產(chǎn)率與性能的目的。通過對四種新型粉磨工藝的研究實驗發(fā)現(xiàn)，在選擇終磨粉工藝時，立式磨工藝與球磨機工藝在水泥顆粒分布特性上存在一些差異，粒徑小于3μm 的顆粒含量增加，而粒徑處于3μm-30μm 的顆粒含量減少，但是所生產(chǎn)的水泥性能幾乎一致。

4 結(jié)束語

綜上所述，這四種新型粉磨工藝都能夠從根本上提升生產(chǎn)水泥顆粒分布的均勻性，使水泥的整體性能穩(wěn)定，質(zhì)量相同。其次，研究中所采用的這四種新型粉磨工藝均能在一定程度上實現(xiàn)對水泥利用率的提升，使水泥生產(chǎn)企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益與社會效益。同時，新型粉磨工藝都是由傳統(tǒng)的球磨機工藝演變而來的，在其基礎(chǔ)上，增加輥壓機裝置與選粉機裝置，構(gòu)成一個對物料進行預(yù)粉磨的系統(tǒng)，使開路與閉路球磨機系統(tǒng)的水泥顆粒分布特性上存在的差異最小化。最后，作為終粉磨工藝，立式磨工藝的重要性不言而喻，相比較而言，單純的應(yīng)用立式磨工藝與組合應(yīng)用輥壓機與球磨機工藝在生產(chǎn)的水泥產(chǎn)品顆粒分布特征層面上并無明顯的差異。