水泥粉磨新技術
水泥生產(chǎn)粉磨系統(tǒng)采用“多點給料、多點取料、循環(huán)粉磨”最新工藝技術
我國是水泥生產(chǎn)大國，而水泥粉磨技術又直接影響到水泥工業(yè)的振興和發(fā)展，據(jù)有關資料表明，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)的維修量占全廠設備維修量的60%。顯而易見水泥粉磨工藝的優(yōu)劣對水泥生產(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技術，對其他幾項先進技術缺乏了解，找不到實用先例，不了解生產(chǎn)設備廠家，不熟悉先進工藝設備的原理和起到的作用，也有些水泥企業(yè)只注重磨機外部的輔助配套設備的健全，不考慮磨機本身的水平高低。還有的企業(yè)只注重磨機本身的能力，不考慮配套設備的實用性和先進性，因此國內(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。主要粉磨設備是利用一臺長筒管磨機，將不同硬度、不同塊度的水泥混合物料同時進入磨機內(nèi)進行粉磨。這種方案的缺點是：①混合材過粉磨。在水泥產(chǎn)品中0～15μm的微細顆粒含量高，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，顆粒形狀相對來講是小一點好，但是過細之后會導致產(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了大量的電耗和時間，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，因此就不能達到盡可能地發(fā)揮水泥熟料的凝結強度作用，噸水泥的水泥熟料的消耗量大，生產(chǎn)成本高。③磨機臺時產(chǎn)量低。為了符合水泥產(chǎn)品細度要求，80μm的篩余不超過3%時，磨機的臺時產(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)管磨機排出的水泥粉體被輸送至選粉機后被分離成一種水泥成品和另一種粗粉被送回磨機再粉磨。這種方法克服了前者的弊病，但也帶來新的問題。其缺點：①水泥強度較低。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，水泥顆粒級配不合理，熟料強度沒有最大限度地發(fā)揮出來。在施工混配砂漿時和易性差，同樣的熟料添加量、同樣的篩余細度，水泥強度略低，水泥熟料消耗量大，生產(chǎn)成本高。②循環(huán)負荷增加。由于選粉機的大量回粉再送回磨頭，給磨機帶來物料量的增多、料層加厚、流速加快、研磨時間縮短、粉磨效率下降、循環(huán)負荷的功耗增多。③投資大。設備多、施工量大、工藝復雜、維修量大及操作人員多。圈流粉磨工藝由于對混合材不產(chǎn)生過粉磨，磨機的臺時產(chǎn)量較高，當水泥產(chǎn)品比表面積超過370m2/kg時，臺時產(chǎn)量的提高幅度明顯下降。（見圖1-2）
第三種方法：是在長筒管磨機前增加了比較單純的預粉磨設備。30萬噸以下規(guī)模多采用細破碎機，30萬噸以上規(guī)模多采用輥壓機方式，其粉磨方法是將各種水泥混合料同時進入預粉磨設備再輸送到管磨機細磨后為水泥成品，仍然是相同于開流粉磨工藝。其缺點是：①混合材過粉磨現(xiàn)象存在。雖然臺時產(chǎn)量大幅度增加，等于是磨機的加大型號或磨機加長筒體產(chǎn)生的提產(chǎn)效果。因為水泥混合物料經(jīng)過磨機前的預粉磨設備進行粉磨之后，有一部分的物料的粒徑已經(jīng)很小，然后再經(jīng)過下道粉磨設備管磨機的自前向后的全過程的粉磨之后，混合材的過粉磨現(xiàn)象較為嚴重，也會產(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了大量的電耗和時間，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，該磨細的還有一部分沒有磨細，已經(jīng)較細的混合材磨得過細，還存在水泥強度沒有最大限度地發(fā)揮出來等諸多缺點。②臺時產(chǎn)量不穩(wěn)定。當破碎設備的錘頭或篦條磨損、輥壓機的輥皮磨損后，磨機的臺時產(chǎn)量就會大幅度下降。另外隨著管磨機和輥壓機規(guī)格的逐漸增大，其磨機的臺時產(chǎn)量有逐漸降低的趨勢，電耗增高。③輥壓機的設備和基礎建設投資較大，設備大型化后，用于預粉磨設備的投資都要超過管磨機的投資。（見圖1-3）
目前較多的研究機構新推出了聯(lián)合粉磨工藝，在輥壓機、管磨機設備的外部增設了選粉機設備，明顯地起到了減少混合材過粉磨現(xiàn)象，臺時產(chǎn)量提高，電耗下降，但是需要再增加較多的設備和較大的投資。水泥成品的比表面積偏低，顆粒級配不盡合理。
二、多點給料、多點取料、循環(huán)粉磨工藝是水泥粉磨系統(tǒng)的核心技術
針對現(xiàn)有三種水泥粉磨工藝存在的缺點，北票理想粉磨研究所和粉磨實驗站的技術人員做了大量的研究和實踐，在同比直徑實驗磨機上進行了一百多次的反復實踐；又將新工藝新設備安裝到水泥企業(yè)進行實際應用，取得了新的成果。新粉磨工藝的中心技術內(nèi)容是采用對物料進行多點給料、多點取料、循環(huán)粉磨工藝流程，其技術方案是：
1.在管磨機的前端設置了具有風選篩分技術和循環(huán)粉磨功能的預粉磨設備循環(huán)粗粉磨機，對易磨性較差的如熟料等單獨進入到循環(huán)粗粉磨機進行預粉磨。由于該磨機自身的特殊粉磨特性（詳見循環(huán)粗粉磨機產(chǎn)品介紹），磨機自身能夠?qū)⒋址鄯祷氐侥デ斑M行循環(huán)粉磨，使熟料等較硬物料被粉磨后，出料粒度均勻，細度穩(wěn)定，為第二段磨機進一步細磨奠定了良好的基礎。
2.對易磨性較好的混合材料和循環(huán)粗粉磨機出磨粉狀熟料，一起進入到第二段的雙位進料微粉管磨機的一倉進行細粉磨。
3.混合材種類中的像粉煤灰、石膏粉、礦渣超細粉及粗粉磨機除塵器收下的細粉由于不能完全達到水泥成品的細度，將其進入第二段的雙位進料微粉磨機的二倉繼續(xù)研磨，同時也起到混合、攪拌均勻之目的。
4.微粉磨機的多點取料的技術原理：微粉管磨機筒體的軸向設置為二至四個粉磨倉，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，物料每經(jīng)過一個倉的粉磨后，都有一部分物料的顆粒細度已經(jīng)達到了成品的指標，為了使這一部分的物料不進入到下一個倉產(chǎn)生過粉磨，影響磨機的產(chǎn)品產(chǎn)量，在微粉磨機的倉與倉之間的雙層隔倉部位設置了提取成品物料的隔倉裝置，經(jīng)過前倉粉磨后的成品物料在這里被提取。通過外部設置的除塵器，將成品收集后送到磨尾的成品提升機，連同磨尾的成品一同提升到成品儲料罐中。
通過對不同硬度、不同粒度的物料在粉磨時采取了多點給料方式和多點排料方式，使難磨的物料磨得時間長，容易磨細的物料在磨機里粉磨得時間短，使其達到各種物料經(jīng)過粉磨之后達到粒徑比較接近,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，水泥強度增高，熟料摻加量減少5%～10%以上。此工藝流程設計新穎合理，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入磨機前倉共同粉磨時出現(xiàn)的過粉磨現(xiàn)象。多點給料、多點取料、循環(huán)粉磨的新型粉磨工藝，其突出特點是取代了采用選粉機的圈流粉磨工藝，減少了循環(huán)負荷所用電耗，具有工藝布置簡單，土建施工費用低，節(jié)省工程投資，電力配套功率小，噸水泥電力消耗低，水泥臺時產(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，提高設備運轉率，減少設備維修量等諸多優(yōu)點。
三、節(jié)省投資
可以節(jié)省購買輥壓機這樣的大投資設備，或采用圈流粉磨工藝需要購買選粉機等設備。過去采用選粉機的圈流粉磨工藝，主要是減少混合物料的過粉磨現(xiàn)象，當采用多點給料、多點取料、循環(huán)粉磨的新型粉磨工藝設備之后，粉磨設備本身已經(jīng)解決了過粉磨現(xiàn)象，因此設備工藝布置上完全可以取消選粉機及其輔助設備。工藝布置簡單，土建施工費用低；循環(huán)粗粉磨機，由于配套的電機功率小，產(chǎn)品單位售價低。
采用多點給料、多點取料、循環(huán)粉磨工藝可以設計為一條生產(chǎn)線，具有設備少、工藝簡單、操作人員少的優(yōu)點，但投資略高于雙線設計方案。易可實施兩條生產(chǎn)線并聯(lián)作業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)，其優(yōu)點是32.5級和42.5級兩等級水泥可以同時生產(chǎn)，一種等級水泥用量大時可以兩條線同時生產(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及其輔助設備之后，既減少了許多設備,同時也減少了設備本身所用的電機功率消耗。眾所周知，選粉機及其輔助設備的本身不會對物料起到粉碎粉磨作用，當微粉管磨機設備本身已經(jīng)解決了過粉磨現(xiàn)象之后，不需要增加電機功率，就可以達到減少混合物料的過粉磨現(xiàn)象，因此在水泥粉磨生產(chǎn)過程中電機功率也會大幅度降低。第二方面是：由于預粉磨系統(tǒng)采用了循環(huán)型粗粉磨機，取代了輥壓機的設備配置，或磨機前面的熟料破碎設備，配套電機功率減小了許多。第三方面是：循環(huán)粉磨粗粉磨機和雙位進料、多點取料微粉管磨機，都采用了滾動軸承技術，磨機內(nèi)部結構都采用了雙“U”型研磨結構，提高了對物料的研磨效率，大幅度提高了磨機臺時產(chǎn)量。通過上述多方面技術措施之后，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400余萬元。
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