第一章：-500型高效涡流选粉机在生料粉磨系统中的应用
第二章：水泥粉磨系统技术措施的优化
第三章：不同粉磨系统对水泥性能的影响 
|
N-500型高效涡流选粉机在生料粉磨系统中的应用 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| １ 结构及工作原理 高效涡流选粉机与传统的离心式或旋风式选粉机相比，具有体积小、选粉效率高、成品细度调节方便、产品质量稳定可靠等优点，因而受到广泛使用。据不完全统计，我国目前正式投入运行的已有３００多台。 高效涡流选粉机的使用，大大促进了我国圈流粉磨技术的进步。但是，这种选粉机与离心式或旋风式选粉机相比，在结构和系统配置上有很大差别，且技术要求较高。该选粉机系统是集选粉与除尘于一体，它的细粉（成品）是依靠一、二级除尘设备收集，产量的高低很大程度取决于除尘设备的效果。因此，只有系统配置合理，除尘设备选型正确，才能取得理想效果。 Ｎ—５００高效涡流选粉机是消化吸收Ｏ—ＳＥＰＡ选粉机优点而发展起来的，其结构见图１。 工作原理是：物料由进料管喂入，在撒料盘离心力的作用下沿径向甩出。碰到缓冲挡板分散后，落到选粉区。选粉气流由切向的一次进风口和二次进风口沿水平涡壳进入，经固定的导流叶片进入选粉区，在选粉区内涡流叶片和水平隔板组成的水平回转涡轮使内外压差在整个选粉区维持不变，从而使选粉气流稳定均匀。选出的细粉随气流一起从出风管排出，通过机外除尘器收集而成为产品；粗粉沿集灰斗锥体下落由排料口排出。 ２ 工艺流程及特点 河南秀山水泥厂和湖南桑植县水泥厂在φ２．２ｍ×７．０ｍ生料磨改造时均选用Ｎ—５００涡流选粉机，取得了很好的效果，产量达３３ｔ／ｈ以上（最高３９ｔ／ｈ），产品电耗小于１８ｋＷｈ／ｔ。 上述两厂φ２．２ｍ×７．０ｍ生料磨和Ｎ—５００高效涡流选粉机组成的圈流粉磨系统的工艺流程见图２。 分析图２，该流程的特点如下： （１）集选粉与除尘于一体。出磨含尘气体直接进入选粉机内，由选粉机进行分级，这样的生料颗粒级配合理，而且无粗颗粒，有利于固相反应而提高熟料质量。而系统处于负压下操作，使车间内无粉尘泄露，环境污染小。 （２）采用单风机系统。与双风机系统相比，单风机系统简单可靠，操作方便，避免了部分细粉的循环。一级除尘采用高效旋风除尘器，除尘效率达８５％；二级除尘采用结构独特的立式高压静电除尘器，可处理进口浓度（标况下）达２００ｇ／ｍ３含尘气体，除尘效率达９９．５％以上。 （３）磨内通风好。Ｎ—５００高效涡流选粉机处理风量大（３２０００ｍ３／ｈ），磨内风速达1．5m/s以上，使磨内过粉磨现象大大减少，提高了磨机的粉磨效率，使系统产量大幅度提高。该系统对入磨物料水分的适应能力较其他选粉机强，当入磨综合水分达５％时，系统仍能正常生产。秀山水泥厂２台同规格的生料磨，当入磨水分超过４％时，采用离心选粉机系统的就难以正常生产；桑植县水泥厂无烘干系统，改造前由于入磨物料水分过大经常影响生产，采用涡流选粉机改造后，生产一直很正常。 （４）选粉效率高、电耗低。当物料进入涡流选粉机内，由于受到强烈的涡流和剪切力的作用，物料的分散性好；物料在选粉区内分选条件稳定，而且停留时间长，因此其选粉效率高，使系统产量提高，产品单位电耗降低，一般电耗１８ｋＷ．ｈ／ｔ以下。 （５）操作方便。系统调节产品细度时不需停机只需通过调节选粉机立轴转速即可实现（离心选粉机要停机操作）。由于没有循环风机，无需调节风量的阀门等设备。 （６）易于安装布置。涡流选粉机较离心式或旋风式选粉机体积小、重量轻；工艺流程简单，系统各设备可分散布置，特别适合磨机改造。秀山厂和桑植厂均是利用原厂房进行改造，减少了土建投资。 ３ 实际使用效果 秀山厂和桑植厂都是采用全黑生料生产的立窑水泥厂，桑植厂一台φ２．２ｍ×７．０ｍ生料磨配Ｎ—５００高效涡流选粉机组成的生料粉磨系统，满足２台机械化立窑（φ2．2ｍ×8．5ｍ、φ3．0ｍ×10ｍ）的生产要求；秀山厂２台φ２．２ｍ×７．０ｍ的生料磨，其中一台配Ｎ—５００高效涡流选粉机；另一台使用３５ｍ离心式选粉机，但２套粉磨系统产量相差８ｔ／ｈ，电耗相差５ｋＷｈ／ｔ。两厂磨机系统有关工艺参数、石灰石入磨粒度、选粉机有关参数分别见表１、表２和表３。 表1 生料粉磨系统工艺参数
表2 石灰石入磨粒度
表3 N-500选粉机工艺参数
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
水泥粉磨系统技术措施的优化 |
||
| 摘要：水泥粉磨工序是水泥生产过程中的重环节，它不仅直接关系到水泥的质量（尤其是水泥细度），同时还对水泥的产量和生产能耗有着重要的影响。在努力提高水泥磨机产量及水泥细的同时，最大限度降低度粉磨系统的能耗对于节省源及提高企业的经济效益具有重要的现实意义。本文通过粉磨工艺、磨机结构改进行等方面的打打新技术、新工艺研究成果，结合生产实际，探讨了提高粉磨系统能力和效率的技术措施优化问题。 | ||
| 关键词：水泥粉磨系统 高产节能 技术措施 | ||
| 前言 在水泥生产“二磨一烧”的三大环节中，“磨”既是熟料烧成的必要前提，又是决定水泥成品质量的关键；同时，“二磨”电耗约占水泥生产过程总电耗的７０％，其中，水泥粉磨电耗约占水泥生产总电耗的４０％。在“二磨”中，水泥粉磨由于物料易磨性比生料差得多，且水泥细度要求较高，故其粉磨比电耗高，约为生料粉磨比电耗的１．５倍。随着ＩＳＯ９０００水泥新标准全面实施，水泥细度的要求将更加严格；同时为了有效保证水泥的早期强度，还须改变水泥的粒度组成，提高发挥早期强度的细颗粒含量。目前我国水泥厂大多使用球磨机作为水泥粉磨设备，众所周知，球磨机的有效能量利用率仅为２％左右，因此提高能量利用率的潜力很大。我国的水泥年产量已达５亿ｔ，若按水泥粉磨电耗降低１０％(平均约为3kwh/t)计，则每年可节电１．５×１０９ｋＷｈ；每度电价以０．５元计，则每年粉磨成本可降低近８亿元。另一方面，近年来，通过对烧成工艺的改进及一系列技术改造，各种窑型的熟料生产能力都有不同程度的提高，尤其是许多立窑通过窑径的扩大以及采用矿化剂和晶种等技术措施，生产能力的提高幅度更为显著，使原来与之配套的粉磨设备普遍存在能力不足的问题。为此采取有效措施，努力提高水泥粉磨系统的生产能力，同时降低粉磨能耗等课题得到了广大工程技术人员和研究人员的密切关注，许多积极有益的研究探索和技术革新屡见报道，并取得了可喜的实际效果。水泥粉磨效率的提高，涉及粉磨工艺、设备及操作参数等诸多因素，欲有效提高整个系统的生产能力，需综合分析各种因素，进行全面的优化。本文拟结合近年来的技术成果和进展就影响粉磨系统能力的若干因素进行较全面的综合分析。 １ 水泥粉磨系统高产节能技术措施 １．１ 粉磨工艺 １．１．１闭路粉磨工艺 就粉磨工艺流程而言，目前主要有开路和闭路两种。 前者优点是工艺操作简单，物料出磨后即为成品。缺点是物料在磨内流速慢，滞留时间长，为保证出磨物料的粒度全部符合要求，其中已磨细的物料也不能及时排出磨机，经常造成过粉磨现象。开路磨系统生产能力相对较低，能耗较高，不可能随时灵活地调整出磨物料的细度。 后者加设了选粉设备，可及时地将已磨细的细粉排出磨外，有效地避免了过粉磨现象，并可通过调节选粉机的工作参数灵活调节成品水泥的细度。此外，闭路磨内物料流速加快，各仓的研磨体分别恰当地承担着粉碎或粉磨任务，故产量提高，电耗降低，尤其是对水泥细度要求较高时，高产低耗的优点更加明显。这方面的生产实例很多，如某厂的φ３ｍ×１１ｍ水泥磨由开路改为带ＳＥＰＡＸ—３．５型选粉机的闭路系统后，产量由原来的２０ｔ／ｈ提高至２７ｔ／ｈ，粉磨电耗则由５２．８ｋＷｈ／ｔ降低至42.3ｋＷｈ／ｔ[１]，产量提高３５％，电耗降低１９．９％。 可以说，采用闭路粉磨是水泥粉磨工艺的必然趋势。 １．１．２ 预粉碎（磨）多级串联粉磨工艺 众所周知，球磨机作为粉磨设备是比较理想的，但作为粉碎或破碎设备，它却是低效率的。将粒度较大的十几毫米甚至数十毫米的物料破碎过程从磨内移至磨外，在专门的粉碎设备中进行，是提高球磨机生产能力的有效途径。“多碎少磨”，即努力减小入磨物料粒度是多年来水泥粉磨作业实践向人们昭示的宝贵经验，因而预粉碎（磨）工艺的应运而生就是十分自然的了。根据粉碎理论，脆性物料从数十毫米破碎至数毫米，其碎裂的本质是内部裂纹的不断产生和扩展，而促使这一过程的外界因素即是以一定的方式对其施加的强大作用力——粉碎力。通常采用压缩粉碎和冲击粉碎方式，相应的系统有辊压磨＋球磨机和冲击粉碎机＋球磨机两种预粉碎（磨）工艺。 （１）辊压磨＋球磨机粉磨工艺。该工艺也包括各种立磨与球磨机串级粉磨的工艺配置，这里仅以辊压磨＋球磨机的串级粉磨系统进行分析。被粉碎的水泥熟料先进入辊压磨，强大的辊压力将其从数十毫米压碎至几毫米甚至更细后入球磨机。由于熟料颗粒经辊压粉碎的同时，内部也产生许多微裂纹，因而在球磨机内较容易进一步被粉碎而很快进入粉磨阶段。在这种粉磨系统中，球磨机的主要任务只是粉磨，所以，粗磨仓可选用较小尺寸的研磨体，研磨体表面积的增大显然有利于粉磨效率的提高，进而大幅度提高粉磨系统的生产能力。据报道[２]，采用辊压磨＋球磨机串级粉磨工艺后，水泥磨系统的产量可提高４０％，粉磨电耗可降低１０％。 （２）冲击式破碎机＋球磨机粉磨工艺。细粉碎设备的研制是目前熟料预粉碎方面的热点之一。从２０世纪８０年代的细颚式熟料破碎机到近年来的各种冲击式细碎机，有力地推动了水泥粉磨工艺的改革和创新。这些熟料细破碎设备大致有如下几种：细颚式破碎机（ＰＥＸ型）、立式反击式破碎机（ＰＣＦ型）、立式锤式破碎机（ＰＣＬ型）、立轴锤式细碎机（ＸＣＬ型）、高效节能破碎机（ＰＧＸＪ型）、立式冲击破碎机和涡动冲击破碎机等。它们的平均出料粒度均可达３ｍｍ～５ｍｍ，其中立式冲击破碎机的出料中粒径＜２．５ｍｍ者可达８０％～９０％[３]。 应该指出的是，无论是辊压磨还是上述各种细破碎机，技术上的突出问题是辊面或粉碎工作部件的材质，只有工作部件具有高硬度和高耐磨性，才能保证它们长期有效地工作；否则，较短的使用寿命和更换周期势必影响系统的运转率和生产能力，同时也会增大材料消耗，不利于经济效益的提高。 １．２ 球磨机的结构改进 球磨机本身的结构也是影响其粉磨能力的重要方面。它包括磨内各仓长度的设置、衬板的形式、隔仓板的类型、通孔率及布置方式等。 （１）磨机内各仓的长度。目前，各种规格的球磨机粗磨仓的长度多是根据入料最大粒度为２５ｍｍ进行设计的，因而粗磨仓长度普遍相对较长。随着预粉碎工艺的引入，入磨物料粒度显著减小，磨内粗磨的压力大大减缓，因此，如果仍保持原来的仓长度，则会造成粗磨仓能力过剩、细磨仓能力吃紧的不平衡现象。为了使各仓能力相匹配，许多厂家采取了适当缩短粗磨仓长度、增大细磨仓长度的做法，取得了较好的效果。如φ２．２ｍ×６．５ｍ磨机的一仓设计长度为２．７５ｍ，有些厂家将其缩短至2.45ｍ，甚至210ｍ，再配合研磨体的相应调整，获得了满意的生产效果。 （２）隔仓板的改进。近年来，高细磨的发展促进了隔仓板的改进，使其除具有阻隔大块料、防止研磨体串仓、保证通风、强制送料等传统功能外，还具有了新的分级功能。如带分级筛的双层隔仓板，除具有强制送料作用外，还能将粒度较大的粗颗粒返送回粗磨仓继续粉磨。在φ２．４ｍ×１３ｍ磨内装设该隔仓板后，磨机产量提高了２８．１％，粉磨电耗降低了１５．３％，研磨体消耗降低了２６．８％[４]。由于此分级作用，进入细磨仓的物料粒度稳定性大大提高，可在相当程度上避免出磨粗颗粒的存在，同时对于稳定系统的循环负荷率进而稳定整个系统的工作状态都具有积极的意义。据报道[２]，将隔仓板由垂直于磨机轴线改为倾斜４５°～６０°安装，既消除了磨内约４％的“死料层”，强化了研磨体的冲击和摩擦能力，又增大了通风面积，改装后φ１．８３ｍ×７ｍ水泥磨的产量由原来的５．５ｔ／ｈ提高至７．５ｔ／ｈ，增产幅度达３６％以上。 （３）新型衬板的使用。磨机衬板形式多种多样，作用及效果也不尽相同，其中，阶梯衬板是水泥磨粗磨仓使用最广泛的衬板形式，其阿基米德螺线状弯曲表面保证了磨机运转过程中能均衡地将研磨体提升至一定高度，从而增大其冲击粉碎物料的作用，但这种衬板仍然不能克服钢球与之点接触的缺点。圆角方形衬板角螺旋衬板、沟槽衬板等新型衬板的出现，使衬板与研磨体的配合趋于合理。河南偃师县水泥厂、辉县水泥厂、安徽巢湖水泥厂等首先使用了环形沟槽活化衬板，磨机产量均提高１５％左右，粉磨电耗降低１５％～１９％[５]。这是因为钢球与衬板的１２０°弧线接触，增大了研磨面积，球与衬板之间有一层不易脱离的物料，充分利用了它们相互之间的滑动摩擦，粉磨效率随之提高。角螺旋衬板则是通过改变磨内研磨体运动规律，使研磨体的脱离角具有多变性，以增强研磨体与物料的交叉穿透和混合充分接触粉磨，以及钢球自动分级来提高粉磨效率。在环形沟槽活化衬板的基础上，又研究开发了新型节能衬板——环沟一双曲面衬板[２，６]，该衬板使研磨体的提升更为合理，研磨体与物料的接触摩擦机会更多，产量可进一步提高１０％～１８％，电耗降低１０％～２０％。 １．３ 研磨体的装载量及其级配 （１）研磨体的装裁量。球磨机中研磨体的装载量通常是根据填充系数或填充率来确定的，一般球磨机的填充系数多为０．２８～０．３２。许多研究和实践证明，研磨体的填充系数可以适当增大，即可适当增加研磨体的装载量，细磨仓尤其如此。首先，增大研磨体填充量在不改变级配的前提下可增加粉碎或粉磨的几率；其次，填充率增大后，研磨体的重心向磨机的轴线靠近，总作用力矩并无明显增大，故不会对功率传动造成影响。实际上，磨机配套电机的功率储备完全允许在一定范围内增加装载量。实践证明[２]，φ２．２ｍ×６．５ｍ和φ１．８３ｍ×７ｍ的磨机，研磨体分别由３１ｔ和２１ｔ增加至３４ｔ和２４ｔ后，磨机产量均可提高２０％左右。 （２）研磨体的级配优化。磨机内研磨体的级配最佳化一直是水泥粉磨技术中的探讨热点之一。近年来，关于钢球级配的实践报道很多，也有不少规律性的经验总结，如平均球径法，斯坦纳曲线法等[７]。级配确定要解决的几个重要参数是：最大球径、平均球径以及钢球（或段）级数以及各级所占比例。事实上，影响研磨体级配的因素很多，见诸报道的许多方法也仅仅是在特定物料及工艺条件下的较佳选择。下面就研磨体级配确定中应考虑的问题谈一些看法。 ①最大球径和平均球径的计算应考虑物料的易磨性或易碎性。不同窑型煅烧的物料其易碎性是有差异的，即使是同种窑型煅烧的熟料，由于工艺配方及烧成条件不同，其易磨性也往往不相同。另外，混合材为矿渣时，因其粒度相对较小，又难磨，所以，配球中则需适当增加小尺寸研磨体的比例。 ②预破碎粉磨工艺中对粗磨仓中研磨体平均球径及其级数的调整应视预粉碎设备情况而定。具体地讲，经辊压和挤压破碎的熟料除颗粒粒度较小外，其内部还有大量的裂纹缺陷，因而入磨后较易粉碎；而经冲击破碎后的熟料颗粒较均匀，同时破碎主要是由内部裂纹扩展所致，颗粒内部缺陷相对较少，故入磨后相对难粉碎些。因此，配球时，对这两种预粉碎系统应区别对待。 ③出磨水泥的细度和性能。成品水泥细度是其直接的质量指标之一。对于开路系统，这一指标显然取决于磨内研磨体的级配；对闭路系统，如果出磨水泥细度太粗，则势必会导致循环负荷率过大，增大选粉机的压力。另一方面，选粉机的临界分离粒径是以０．０８ｍｍ即８０μｍ界定的，它不可能改变小于此粒径的各粒度级别的含量，而对于有些水泥，或要求提高早期强度，或希望提高２８天强度，因此对水泥的粒度分布则有相应的要求，如果是前者，则希望细颗粒＜１０μｍ的含量大一些，欲实现这一点，必须增大磨内小尺寸研磨体的比例。 １．４ 衬板和研磨体的材质 稳定的粉磨工艺条件在很大程度上取决于衬板和研磨体的材质，如果衬板材料的硬度、耐磨性及抗冲击性能差，则其内表面会很快改变原来的几何形状；同理，研磨体的级配在磨机运转过程中是动态的、不断变化的，若研磨体的耐磨性和机械强度达不到要求，经一段时间的粉磨作业后，原来的最佳级配显然难以保证。尽管人们总结了很多补球的办法，但毕竟不同尺寸的研磨体在粉磨过程中的磨损规律是不同的，所以补球充其量只能保持装载量的相对平衡，并不能保持级配的始终如一。因此，改善衬板和研磨体的材质是研磨体级配和磨机工作条件长期稳定并提高其运转率和生产效率的根本保证。 对于衬板而言，长期工作必要的材质条件是：具有整体均匀的硬度和组织结构，和高抗冲击疲劳强度、低磨损率、不变形、不断裂，显然普通钢衬板难以具备这些特点。高铬白口铁衬板硬度高，耐磨，但应力集中敏感性强；贝氏体球铁衬板具有较高的抗弯曲疲劳强度和优良的耐磨性，与高锰钢衬板相比，寿命可提高１倍以上；多元低合金钢衬板的使用寿命为高锰钢衬板的４倍以上[８]。 研磨介质消耗是水泥粉磨过程中的主要材料消耗，它包括研磨体之间及其与物料之间相互摩擦造成的磨耗和自身碎裂导致的损耗。研磨体损耗过大，不仅影响磨机的粉磨能力，且频繁的停机补球导致运转率低及工作状态的不稳定，还直接造成粉磨成本提高。粉磨１ｔ水泥普通钢球的研磨体损耗大致为１０００ｇ，补球周期多为半月左右，而耐磨球如轴承钢球、高铬球、低合金钢球的损耗可降至３０ｇ／ｔ～４０ｇ／ｔ，平均磨耗为６０ｇ／ｔ左右，损耗仅为前者的１／１５～１／２０，补球周期可达半年以上。如冀东水泥厂水泥磨补球周期长达１年。以φ２．２ｍ×６．５ｍ球磨机为例，其设计产量为１４ｔ／ｈ，普通钢球的损耗量为１４ｋｇ／ｈ，耐磨球为８４０ｇ／ｈ。若二者的价格分别为３０００元／ｔ和６０００元／ｔ，则折合人民币分别为４２元／ｈ和５元／ｈ。按每年７０００ｈ计，仅此一项，后者可比前者节省２６万元左右；若考虑运转率和粉磨效率的提高等因素，其经济效益是不言而喻的。不难看出，耐磨球的价格虽然昂贵些，但其优异的性能既可大大减轻清仓补球的工作强度，又能大大稳定磨机工作状态，提高磨机粉磨能力，同时也显著降低粉磨成本，可带来可观的经济效益。 值得提出的是，物料细粉磨时，研磨体密度的影响大大减弱，重要的是其硬度和表面积，在试验磨机中分别用φ１０ｍｍ和φ５ｍｍ的同尺寸钢球和瓷球进行的矿渣细粉磨试验结果表明[９]，在同一粉磨条件下，二者粉磨后物料的粒度分布（尤其是１０μｍ～３０μｍ级别和＜１０μｍ级别）基本一致，这对于减少传动功率，降低粉磨电耗具有积极的意义。 １．５ 助磨剂 水泥助磨剂多为表面活性剂，其活性基团定向吸附于水泥颗粒表面所产生的降低水泥颗粒比表面能和强烈的分散作用是提高粉磨效率的本质所在。根据粉碎平衡理论，在一定操作参数的前提下，当粉磨过程达到一定程度时，即会出现颗粒的粉碎与微细颗粒团聚速度相等的“平衡状态”，处于此状态下的磨内物料中的微细颗粒的自身团聚及其在研磨体和衬板上的粘附在所难免。这无疑会大大削弱研磨体的作用效果，导致粉磨效率的显著降低。加入助磨剂后，可以基本消除上述现象，从而将被微细颗粒包覆的研磨体的粉磨能力“解放”出来。同时，微细颗粒的解聚以及解吸附改变了原来的粉磨状态，即破坏了原有的粉碎平衡，可在新的粉磨状态下达到使水泥颗粒更细的新的粉碎平衡。实践证明，掺加助磨剂可在有效提高磨机产量的同时较大幅度地增加水泥的比表面积，这意味着水泥中细颗粒的含量增大，有利于提高水泥的早期强度。 目前，水泥助磨剂的研究开发正向多功能复合型发展，即在粉磨过程中加入的助磨剂不仅可以有效提高水泥磨机的粉磨效率，并具有减少水泥或混凝土浆体的需水量，改善其流动性，从而提高硬化浆体的力学性能的作用。 ２ 结束语 为了适应ＩＳＯ９００００水泥新标准的要求，水泥粉磨系统的改进和操作参数的优化十分必要和迫切。闭路粉磨由于其节能及水泥细度控制的灵活性已成为必然趋势。水泥熟料入磨前的预粉碎对于大幅度提高水泥磨机产量，降低粉磨电耗具有积极意义。熟料经预粉碎后，入磨物料粒度显著减小，所以，磨机内的各仓长度、衬板结构和形式以及研磨体的尺寸及其级配均应作相应的调整和优化。采用具有分级作用的隔仓板更有利于控制出磨水泥的整体细度和提高细颗粒的含量。掺加多功能复合型助磨剂对于提高水泥细度及其早期性能都是十分有效的。 |
||
不同粉磨系统对水泥性能的影响
摘要 水泥颗粒组成是影响水泥强度及其它物理性能的重要因素。颗粒组成又取决于熟料的烧成和粉磨。通过对比试验发现，粉磨环境的差异是导致水泥颗粒组成直至影响物理性差异的最主要因素。
关键词 颗粒组成，粉磨环境，物理性能
Abstract The composition of grinding particles are the important factors of influencing the cement strength and other physical performances.The particle composition but again decided by the clinker burning and grinding.Passing through the contrasttest,discovering the difference grinding circumstances is the most important factor for causing the cement particle composition,go further impact the differences of physical performance.
Key
Words
parcicle composition,grinding circumstances,physical
prformance
1.
引言
随市场竞争日趋激烈，不少企业致力于水泥产品质量的提高，并且越来越重视和关心水泥粉磨条件的研究，注意改进粉磨技术。人们逐渐认识到，水泥和混凝土性能不单纯是以立窑煅烧和回转窑煅烧为标识，性能的优劣不仅取决于水泥的化学成分、矿物组成和煅烧条件，而且不定期与粉磨过程密切相关。具体而言，与水泥粉磨系统、混合材的选用以及由此而引起的颗粒组成、颗粒形状、矿物组成的活性、水化性能等的不同有关。
2.
试验结果与讨论
1.
不同粉磨系统的比较
表1所示为不同系统的粉磨条件，所取出磨水泥及分别在磨头取的熟料、混合材按相应配比在统一试验磨磨成的水泥，其化学成分及矿物组成可视为相同。各试样的物理性能对比及粒度分布见表2、3。
表1 不同粉磨系统的粉磨条件
|
编 号 |
水泥品种 |
磨机规格 |
备 注 |
|
1 |
A厂525普通硅酸盐 |
Φ3.0m×11m+Φ3m cyclone separater |
83%熟料+4%石膏+13%混合材 |
|
2 |
A厂525普通硅酸盐 |
Φ2.2m×6.5m +Φ3.5m centrifugal separater |
|
|
3 |
B厂425普通硅酸盐 |
Φ2.4m×12m open |
|
|
4 |
B厂525普通硅酸盐 |
Φ2.0m×11m open |
|
|
5 |
C厂525普通硅酸盐 |
Φ4.4m×14m open |
91%熟料+5%石膏+4%石灰石 |
|
6 |
A厂熟料自磨 |
Φ0.5m×0.5m |
物料配比与1号相同，磨12min |
|
7 |
A厂熟料自磨 |
Φ0.5m×0.5m |
物料配比与1号相同，磨20min |
|
8 |
C厂熟料自磨 |
Φ0.5m×0.5m |
物料配比与5号相同，磨30min |
|
9 |
C厂熟料自磨 |
Φ0.5m×0.5m |
物料配比与5号相同，磨40min |
表2 各试样的物理性能
|
编号 |
筛余/% |
比表面积/(m2/kg) |
标准稠度/% |
抗折强度/MPa |
抗压强度/MPa |
||||
|
3d |
7d |
28d |
3d |
7d |
28d |
||||
|
1 |
1.3 |
383 |
26.0 |
6.30 |
6.70 |
8.25 |
38.2 |
40.1 |
56.5 |
|
2 |
1.5 |
354 |
26.0 |
5.41 |
6.47 |
7.32 |
28.7 |
40.2 |
52.0 |
|
3 |
4.9 |
374 |
24.1 |
4.88 |
5.42 |
7.10 |
23.9 |
32.2 |
45.6 |
|
4 |
1.0 |
403 |
24.1 |
5.57 |
6.82 |
7.60 |
32.3 |
46.9 |
54.4 |
|
5 |
2.2 |
348 |
24.5 |
6.25 |
7.13 |
8.95 |
37.9 |
51.2 |
64.3 |
|
8 |
1.9 |
403 |
24.8 |
6.52 |
6.62 |
8.40 |
38.8 |
47.4 |
63.8 |
表3 各试样的粒度分布
|
编号 |
<5μm |
5~10μm |
10~20μm |
20~30μm |
30~40μm |
40~50μm |
50~60μm |
>60μm |
|
1 |
9.3 |
22.0 |
11.5 |
14.4 |
12.7 |
4.8 |
7.6 |
17.7 |
|
2 |
9.6 |
23.6 |
23.1 |
9.3 |
11.3 |
4.6 |
8.9 |
9.8 |
|
3 |
11.1 |
21.9 |
10.1 |
11.8 |
11.8 |
5.7 |
5.9 |
20.7 |
|
4 |
17.2 |
19.6 |
16.9 |
10.6 |
6.3 |
7.3 |
6.5 |
15.6 |
|
5 |
8.0 |
9.7 |
40.7 |
13.3 |
6.3 |
5.0 |
6.9 |
10.1 |
|
8 |
17.9 |
20.8 |
25.1 |
13.7 |
10.1 |
2.6 |
6.0 |
3.8 |
由表2、3看出，开流粉磨系统的比表面积一般较大，而筛余值不一定小，如3号样。在筛余值较为接近时，例如1号、2号、4号样，开流粉磨的比表面积高于圈流粉磨。5号样为C厂康必丹磨磨制，尽管筛余值较高、比表面积较低，但颗粒组成较为合理，因而水化强度发挥较好。
由表3可以看出，不同的粉磨系统磨制的水泥其粒度分布是不同的。例如，1号、4号、5号样同是磨制525普通硅酸盐水泥，这是由于开流磨磨制的4号样式小于5μm颗粒含量较多，这是由于开流磨中出磨水泥必须符合一定的筛余量才能出磨，使大部分合格细粉仍在磨内反复研磨，容易产生过粉磨现象，因而使水泥力度分布较宽，其颗粒形状也呈外表较光骨的球形。圈流管磨磨制的1号样式粒度分布相对较窄，均匀性系数n值为1.06，特征粒径De为33μm,大于６０μm的颗粒达17.7%，可见产品中夹有较多粗颗粒。而２号样同属圈分磨，操作参数控制较理想，选粉效率较高，磨机长径比Ｌ／Ｄ较小，使５－３０μm的颗粒占５５。０％，大于６０μm的颗粒仅占９.８％。５号样同康必丹磨磨制，在ＲＲＳＢ图上n值1.16，粒度分布曲线较陡。可见粒度分布较窄，其中小于5μm的颗粒占 8.0%，而5-30μm颗粒最多，达63.7%，大于60μm的颗粒仅占10.1%。该磨采用Φ8mm×8mm，其个数达到318820个/t，是Φ30mm×35mm钢段个数的61.5倍，从而保证细磨仓的研磨效率，因此，虽然它是开流粉磨系统，但已基本上避免了过粉磨现象，水泥的早、后期强度很高。
8号样是取5号样时的入磨熟料、石膏及混合材（石灰石）按工厂的配比用实验室统一小磨磨制而成。表2、3结果表明，随着8号样小于5μm颗粒含量的增加，早期强度提高很快，3d后强度增加的幅度减慢下来，使7d、28d强度相应降低。尽管8号样的筛余值低于5号样而比表面积值高于5号样，但7d、28d强度却低于生产磨（5号样）磨制的水泥，这充分说明了颗粒组成对水泥强度的重要影响。
目前不少厂家努力提高水泥比表面积，但往往忽略过粉磨问题。当小于3μm的颗粒太多，虽然水化速度很快，但水泥浆体要达到同样的流动度，需水量会增多，因而引起孔隙率增加面降低了后期强度。而且，水泥颗粒过细，会使磨机产量急速下降，单位电耗成倍增加。因此如何提高粉磨效率使水泥细度提高而粒度分布合理，对改善水泥性能以及企业增产节能有着重要意义。
2.
不同熟料实验室试验比较
6-9号样为实验室分别磨制的两种水泥。其中6号和7号样熟料取自A厂，8号和9号样熟料取自C厂，磨内球配没作变化。其粒度分布见图2。
由图2可看到，尽管粉磨时间不同，颗粒组成也不尽相同，但对于同种熟料，均匀性系数n6与n7较为接近，同样n6与n7也较为接近。特征粒径De也有类似情况。A厂熟料为立窑熟料，C厂熟料为回转窑熟料，两者易磨性相差较大，且粉磨时间不同，但几种RRSB粒度分布曲线走向大致相同。可见RRSB粒度分布曲线与磨机类型、磨内结构及研磨体级配关系较大，其次是物料易磨性及所要求的研磨粒度。
3.
水泥强度与熟料强度的比较
出磨水泥与熟料小磨试样的物理性能对比见表4。由表4可以看到，由同一试验磨磨制的A1、A2、A3样的粒度分布大体相同，这与前面论述的情况是一致的，而且凝结时间、比表面积也相近。但由不同生产磨磨制的出磨水泥B1、B2、B3样情况就不同了，其中B2样（Φ2.2m×6.5m）的磨内流速较快，使小于5μm的颗粒较少，而大于60μm的颗粒量稍多。B1样（Φ1.83m×7m）与B2样式所掺混合材品种和掺量均相同，由于粉磨粒度较小，使其3d、7d 强度都较B2样高，但两者强度低于熟料强度，尤其是B2样强远低于A2样。B3样粉磨粒度比B1、B2样小，强度发挥较好，且混合材掺量较B1、B2少，已接熟料强度。而C厂康必丹磨的出磨水泥其强度通常都高于熟料强度。
另外，水泥凝结时间与10-20μm颗粒量有关。如B2样与B1样相比，随着<20μm量的减少，凝结时间延长了。水泥样中<20μm的颗粒多于熟料小磨样，但其中较大部分是火山灰等混合材，熟料成分所占的比例小于熟料小磨样，因此凝结时间反而慢。
表4 出磨水泥与熟料小磨试样物理性能
|
编号 |
颗粒组成/% |
比表面积/ |
凝结时间/h:min |
抗压强度/Mpa |
||||||
|
<5μm |
<10μm |
<20μm |
<40μm |
<60μm |
（m2/kg） |
初凝 |
终凝 |
3d |
7d |
|
|
A1 |
14.5 |
29.8 |
48.3 |
69.0 |
19.2 |
303 |
3:19 |
4:34 |
35.2 |
46.0 |
|
A2 |
18.8 |
34.8 |
50.0 |
67.2 |
18.8 |
313 |
3:20 |
4:5 |
35.4 |
46.4 |
|
A3 |
14.6 |
30.8 |
47.5 |
68.9 |
18.5 |
31 |
3:35 |
4:40 |
32.6 |
46.1 |
|
B1 |
24.8 |
36.8 |
55.3 |
73.3 |
14.7 |
383 |
4:00 |
5:15 |
29.6 |
440.9 |
|
B2 |
19.7 |
33.3 |
48.7 |
69.8 |
19.7 |
324 |
4:20 |
5:50 |
25.2 |
36.1 |
|
B3 |
23.2 |
43.5 |
57.6 |
75.1 |
14.3 |
346 |
3:43 |
5:10 |
32.5 |
44.2 |
注：A1、A2、A3某厂1号、2号、3号窑的熟料小磨试样，B1、B2、B3分别为Φ1.83m×7m+Φ1.5m旋风选粉机、Φ2.2m×6.5m+Φ3.5m离心选粉机、Φ3m×11m+Φ3m旋风选粉机3台磨机的出磨水泥。
2.
结语
不同的粉磨系统磨制的水泥其粒度分布是不同的。同样的熟料，当粉磨条件变化时其粒度分布也变化，从而直接影响水泥的性能。探讨水泥的合理颗粒组成，能使熟料活性得以充分发挥和利用。 对于增产水泥，进一步提高水泥质量，改善水泥性能具有十分重要的意义。
| 生料颗粒接触状况对 f-CaO 吸收的影响 | ||
| 摘要：通过固相反应机理分析和试验研究，对生料颗粒不同的接触状况下ｆ－ＣａＯ的吸收规律进行了初步探讨，并指出了改善水泥生料煅烧状况的一种途径。 | ||
| 关键词：生料颗粒，接触状况，游离氧化钙 | ||
|
引言 水泥熟料的煅烧过程是一个气固反应、固液反应和固相反应的综合反应过程，其中固相反应是熟料矿物形成的主反应之一。反应进程除受温度、时间等因素的影响外，还受固体颗粒之间接触状况的影响。从固-固反应的机理入手，研究生料颗粒间接触状况对煅烧进程的影响将有利于找出试验研究和生产时合理的操作条件，同时为提高水泥煅烧技术打下基础。本文在理论分析的基础上，结合试验结果，找出了生料接触状况对煅烧的影响规律，并以此为依据进一步提出了改善煅烧条件可采取的若干理论性措施。 １ 熟料煅烧过程中的固相反应机理
水泥熟料煅烧过程中，固相反应通常发生在气固反应开始之后。当温度达到８００℃以上时，在ＣａＣＯ３分解的同时，生料中石灰质与粘土质组分，通过质点间的相互接触和扩散进行固相反应，其反应过程如下： ２ 试验研究方案
为探讨生料密实度对熟料煅烧的影响规律，采用某厂生料作为试验用生料，原料化学组成及原料配比见表１，配料率值为ＫＨ＝０．９１、ＳＭ＝２．４５、ＩＭ＝１．６３。
３ 试验结果及分析
为了充分反映生料颗粒接触状况对ｆ－ＣａＯ吸收的影响，对上述５种方案分别测定了其体积质量和煅烧后的ｆ－ＣａＯ含量。 ４ 结论 (１)生料颗粒的接触紧密程度与其煅烧过程中ｆ－ＣａＯ的吸收进程有着密切的关系。为了加速水泥熟料煅烧过程，提高水泥质量，可考虑在一定范围内采取可行的方法增加生料颗粒的接触紧密度。
参考文献： |
||
