摘要：近年來(lái)，隨著水泥化的進(jìn)程及生產(chǎn)工藝、過(guò)程控制技術(shù)的不斷升級(jí)，水泥粉磨工藝和裝備由以球磨機(jī)為主，為高效率的立式磨、輥壓機(jī)等多種新型粉磨設(shè)備并用，幾種設(shè)備的工藝組合，并朝著粉磨設(shè)備大型化、提升機(jī)工藝控制技術(shù)智能化方面發(fā)展，以滿(mǎn)足水泥生產(chǎn)大型化、化的要求。輥壓機(jī)料床粉磨技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)而成熟的粉磨技術(shù)，在輥壓機(jī)的各種粉磨流程中，由V型靜態(tài)選粉機(jī)和輥壓機(jī)組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)尤其具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗等綜合優(yōu)勢(shì)。
一、聯(lián)合粉磨生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)
1.節(jié)能、環(huán)保、確保水泥質(zhì)量
粉磨在制造水泥工程中占有非常重要的地位，無(wú)論是生料(半成品)還是水泥(成品)需要通過(guò)粉磨來(lái)獲得，每生產(chǎn)1噸水泥，需要粉磨各種物料3、5噸左右，電耗約為100～110kW.h，其中60％～70％的電耗消耗在粉磨中。尤其是水泥粉磨系統(tǒng)比生料粉磨系統(tǒng)耗電量更大，這是因?yàn)樗嗍炝腺|(zhì)量差時(shí)，熟料中的硅酸二鈣含量高時(shí)難磨，粉磨效率就會(huì)明顯降低，電耗明顯增加。從水泥的水化和硬化反應(yīng)、膠凝性有效利用率、強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度來(lái)考慮，水泥磨的越細(xì)越好，這樣還能改善其泌水性和易性等，水泥還要考慮產(chǎn)品的顆粒分布，力爭(zhēng)做到節(jié)能、環(huán)保、確保水泥質(zhì)量。
2.實(shí)現(xiàn)宏偉目標(biāo)
節(jié)能是促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)宏偉目標(biāo)的關(guān)鍵之一。工業(yè)是能源和原材料的主要消耗大戶(hù)，水泥工業(yè)又是大量耗能的工業(yè)，因此節(jié)能降耗成為我國(guó)水泥工業(yè)長(zhǎng)期而重要的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于提高粉磨效率，降低粉磨作業(yè)電耗。實(shí)際生產(chǎn)中，以輥壓機(jī)為代表的料床預(yù)粉磨系統(tǒng)是料床粉磨的主導(dǎo)。預(yù)粉磨分為循環(huán)預(yù)粉磨、混合粉磨、聯(lián)合粉磨和半終粉磨。相對(duì)球磨機(jī)一級(jí)閉路粉磨工藝，聯(lián)合粉磨和半終粉磨流程具有明顯的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。雖然半終粉磨在系統(tǒng)增產(chǎn)方面具有更好的效果，但其節(jié)能幅度卻略低于聯(lián)合粉磨，且設(shè)備選型時(shí)受到一定限制，因此在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，聯(lián)合粉磨流程得到了更加廣泛的應(yīng)用。尤其在生產(chǎn)改造項(xiàng)目中，由于受到原有設(shè)備能力限制(尤其是原有選粉機(jī)的能力不足)，選用半終粉磨流程局限性較大，而循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨流程則具有較大的可行性，這其中又以聯(lián)合粉磨流程更能取得良好的節(jié)能增產(chǎn)效果。
二、聯(lián)合粉磨提高產(chǎn)量，降低能耗的主要措施
1.水泥平均粒度
在水泥粉磨過(guò)程中，不是均勻的單顆粒，而是包含不同粒徑的顆粒體一粒群，所以在評(píng)述水泥細(xì)度時(shí)若只用篩余這一簡(jiǎn)單的表示方法，差不多有90％多的水泥顆粒都通過(guò)篩孔成了篩下物，然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚，故篩余量相同時(shí)比表面積也會(huì)出現(xiàn)很懸殊的現(xiàn)象。水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數(shù)，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因?yàn)閮蓚�(gè)平均粒度相同的粒群，完全可能有不一樣的粒度組成(顆粒級(jí)配)。
2.水泥比表面積
國(guó)外水泥標(biāo)準(zhǔn)大多規(guī)定比表面積指標(biāo)，一般都采用勃氏比表面積儀測(cè)定水泥比表面積，我國(guó)的硅酸鹽水泥和熟料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定已與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)一致。水泥比表面積與水泥性能已存在著較好的關(guān)系。水泥成品的比表面積與其物理力學(xué)強(qiáng)度之間具有良好的相關(guān)性，由于閉路粉磨工藝的特殊性及選粉機(jī)自身的分級(jí)精度，研磨體級(jí)配等方面的原因，其成品比表面積一般都不很高，制約了水化活性的發(fā)揮。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可采取以下技術(shù)措施，將水泥比表面積提高至350m2／kg以上。
3.水泥顆粒級(jí)配
國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期試驗(yàn)研究證明，水泥顆粒級(jí)配是水泥性能的決定因素，目前比較公認(rèn)的水泥最佳顆粒級(jí)配為3—32μm，而3—32μm顆粒對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)起主要作用，其粒度分布是連續(xù)的，總量應(yīng)不低于65％；16—24μm的顆粒對(duì)水泥性能尤為重要，含量愈多愈好；小于3μm的細(xì)顆粒，易結(jié)團(tuán)，不要超過(guò)10％；大于64μm的顆粒活性很小。水泥粒度分布(顆粒級(jí)配)不當(dāng)還會(huì)影響水泥水化時(shí)的需水量(和易性)，若為了達(dá)到水泥砂漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度而提高了用水量，則最終會(huì)降低硬化后的水泥或表混凝土的強(qiáng)度。因此掌握水泥顆粒級(jí)配的指標(biāo)是很重要的。國(guó)外水泥的圓度系數(shù)，大多在0.67左右。建材研究院測(cè)定的我國(guó)部分大、中型水泥水泥的圓度系數(shù)平均值為0.63，波動(dòng)在0.51—0.73之間。試驗(yàn)研究表明，將水泥顆粒的圓度系數(shù)由0.67提高到0.85時(shí)，水泥砂漿28d抗壓強(qiáng)度可提高20—30％。
水泥的合理顆粒組成是指該組成能最大限度地發(fā)揮水泥熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān)，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業(yè)了解水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積可以及時(shí)掌握與水泥需水性等密切相關(guān)的微細(xì)顆粒的含量。二者相結(jié)合進(jìn)行粉磨工藝參數(shù)控制，將使水泥性能達(dá)到最優(yōu)化。
大于45μm的熟料顆粒全水化時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小，熟料與水作用生成的水化產(chǎn)物是水泥產(chǎn)生膠凝性的根本原因。水泥顆粒的水化程度決定水泥膠凝性的發(fā)揮。熟料的水化程度與礦物種類(lèi)和顆粒大小有關(guān)。
目前比較公認(rèn)的水泥最佳性能的顆粒級(jí)配為：3—32μm顆粒總量不能低于65％，＜3μm細(xì)顆粒不要超過(guò)10％，＞65μm顆粒最好為0，＜1μm的顆粒最好沒(méi)有。因?yàn)?.32μm顆粒對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)起主要作用，特別是16—24μm顆粒對(duì)水泥性能尤為重要，含量越多越好；＜3μm的細(xì)顆粒容易結(jié)團(tuán)，＜1μm的小顆粒在加水?dāng)嚢柚泻芸炀退瑢?duì)混凝土強(qiáng)度作用很小，且影響水泥與外加劑的適應(yīng)性，易影響水泥性能而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性；＞65μm的顆粒水化很慢，對(duì)28d強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小。
在固定的工藝條件下，使水泥的45μm篩余量和比表面積控制在一個(gè)合理的水平上時(shí)，可限制3μm以下和45μm以上的顆粒，以此獲得良好的水泥性能和較低的生產(chǎn)成本。這種細(xì)度控制方法與其它方法相比，具有操作簡(jiǎn)便、控制有效的優(yōu)點(diǎn)。只要取樣進(jìn)行篩析試驗(yàn)和比表面積測(cè)定，就可以為磨機(jī)的操作提供依據(jù)。
提高水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量、降低電耗歷來(lái)是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是ISO標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，對(duì)于多數(shù)水泥企業(yè)來(lái)說(shuō)，都感到既要使產(chǎn)品適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求，又不影響磨機(jī)產(chǎn)量、增加生產(chǎn)成本，對(duì)水泥粉磨系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造無(wú)疑是首選措施。
4.粉磨方式
預(yù)粉碎是粉磨系統(tǒng)大幅度提高產(chǎn)量的主要措施，預(yù)粉碎一般是指在球磨機(jī)前設(shè)置一臺(tái)細(xì)碎機(jī)，使人磨粒度降低，將原來(lái)球磨機(jī)粗磨倉(cāng)擔(dān)負(fù)的部分粗碎任務(wù)交由效率較高的細(xì)碎機(jī)來(lái)完成，增設(shè)預(yù)破碎后，球磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，尤其是一倉(cāng)應(yīng)以提高研磨能力為目標(biāo)。從理論上分析，加預(yù)破碎后人磨物料粒度降低，一倉(cāng)的破碎作用與研磨作用已退居次要地位，采用預(yù)破碎系統(tǒng)進(jìn)行提高磨機(jī)產(chǎn)量的改造，低投資是其最大優(yōu)勢(shì)，它主要適合于磨機(jī)輔助設(shè)備和輸送設(shè)備富裕能力有限，以及大幅度升級(jí)成本效益不合理的廠家。
(1)磨前采用輥壓機(jī)預(yù)碎
采用輥壓機(jī)作為預(yù)粉磨設(shè)備。建議采用半終粉磨流程，即預(yù)粉磨球磨機(jī)與選粉機(jī)組成閉路系統(tǒng)，使進(jìn)入后續(xù)球磨機(jī)的物料粒度更加均勻，一般＜2mm的占90％左右，最大粒度控制在＜5mm，可縮短物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間，避免出現(xiàn)“飽磨”現(xiàn)象。球磨機(jī)預(yù)粉磨工藝提高產(chǎn)量的幅度可達(dá)50％以上。
(2)采用高效選粉機(jī)
閉路粉磨的必要設(shè)備是選粉機(jī)。選粉機(jī)的功能是通過(guò)將出磨料中達(dá)到一定粒徑的顆粒及時(shí)選出，減少磨內(nèi)過(guò)粉磨量，從而提高磨機(jī)粉磨系統(tǒng)效率。但選粉機(jī)本身并不產(chǎn)生細(xì)粉，選粉機(jī)的選用和改造應(yīng)與磨機(jī)的改造結(jié)合起來(lái)進(jìn)行。當(dāng)然，一般說(shuō)來(lái)，選粉機(jī)的效率高，系統(tǒng)產(chǎn)量也高。選粉機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是“分散”、“分級(jí)”和“收集”。“分散”是指進(jìn)入選粉機(jī)的物料要盡可能地拋撒開(kāi)來(lái)，物料顆粒之間要形成一定的空間距離。日本O—Sepa選粉機(jī)籠形分離、轉(zhuǎn)子選粉機(jī)旋風(fēng)分離、旁路除塵分離和輔助進(jìn)風(fēng)分離為一體的五級(jí)分離的高效選粉機(jī)，其分散、分級(jí)及收集機(jī)理非常明確，尤其分級(jí)機(jī)理與離心式、旋風(fēng)式包括轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)相比有突破性的改變，選粉機(jī)的各環(huán)節(jié)均達(dá)到了相當(dāng)高的水平，因而分級(jí)效率高達(dá)85％。
