技术 | 一次P·C32.5R水泥台时产量下降的原因分析

某公司5000t/d熟料水泥生产线的两条水泥粉磨系统采用ф1600mm×1200mm辊压机+V型选粉机+ф4.2m×13m水泥磨+O-Sepa高效选粉机的双闭路联合粉磨系统，粉煤灰直接从磨头添加入磨。

近期出现生产P·C32.5R水泥时比表面积过低的情况，为了达到公司内控标准(P·C32.5R水泥比表面积≥440m2/kg)，水泥磨台时产量一降再降，由原来的240t/h最低降至150t/h，而此时P·C32.5R水泥比表面积仍在410m2/kg左右徘徊，调整操作参数，并不能明显的提高比表面积。

影响水泥粉磨系统台时产量的因素有很多，该公司主要从以下几个方面进行了排查：

(1)入磨熟料易磨性变化。入磨熟料的易磨性变化是通过使用小磨将入磨熟料粉磨至相同比表面积下所用的时间长短变化来表示的。试验采用ф500mm×500mm小磨，装球量102kg，物料量5kg，入磨物料密度＜10mm，比表面积控制在350±5m2/kg。近期检测入磨熟料易磨性数据见表1。

表1 入磨熟料易磨性

从表1中可看出，近期入磨熟料的粉磨时间在逐渐增加，即入磨熟料的易磨性在变差，但粉磨时间的增加幅度并不是非常大，不至于造成90dh的台时产量下降。

(2)辊压机做功的影响。在停机对辊压机辊面进行检查时发现，辊压机辊面上有局部辊皮脱落现象，可能会影响到辊压机的做功效率。从辊压机运行电流上看，辊压机运行电流在额定电流的50％左右，确实偏低；但入磨物料筛余和比表面积检测结果来看，入磨物料0.08mm筛余在26％左右，比表面积在180m2/kg左右。

这种入磨物料的筛余和比表面积比之前台时产量高时还要有所改善，至于辊压机运行电流低，主要是因为磨后循环量大，为降低入磨细度及喂料量，降低了循环风机的变频频率，这就导致了V选回粉量增加，再加上配料秤喂料量减少，导致进辊压机稳流仓的混合物料平均粒度降低，辊压机辊缝不能撑开，进而导致辊压机电流降低。这就排除了辊压机做功效率影响的台时产量降低。

(3)水泥磨磨内工况恶化。在停机对磨内工况进行检查时，发现“包球”现象严重，出磨篦板堵塞比较严重，磨内工况恶化严重。为了缓解这种状况，利用停机时间对水泥磨二仓钢球进行了筛分，清理了磨损比较大的钢球和碎钢球，并清理了出磨篦板。但P·C32.5R水泥出磨水泥比表面积仍仅400m2/kg左右，依旧达不到公司内控指标，停机检查时，水泥磨“包球”现象依然存在。

经过分析，造成此种情况的原因主要是水泥磨过粉磨现象严重，磨内微粉含量过高，静电效应严重，微粉团聚在钢球和衬板表面形成垫层，造成水泥磨粉磨效率下降。而造成过粉磨现象的主要原因是为达到出磨水泥比表面积内控指标，选粉机转速一味的提高，选粉效率下降，一部分极细的微粉又回到磨内继续研磨，进而造成过粉磨现象。

(4)高效选粉机效率低。正常生产过程中，通过对高效选粉机取样测算选粉效率，发现高效选粉机选粉效率仅有30％左右，而循环负荷率高达350％(正常情况下选粉效率应该在50％左右，循环负荷率在100％左右)。但通过停机后检查，高效选粉机内部并未发现明显异样。

在查询中控操作记录时发现，近期为了提高比表面积控制指标，中控员提高选粉机转速，由以前的30Hz提高到38Hz左右，选粉机电流一直处于临近额定电流的水平上运行，经常出现超过额定电流的情况。而出于对电机的保护，系统设定当选粉机电机电流超过额定电流时，选粉机转速反馈将不会升高，故在选粉机处于满负荷运转时出磨水泥比表面积将难以继续提升，选粉效率也将下降。

(5)粉煤灰粒度变化影响。因为粉煤灰供应商有变化，对以前留样的粉煤灰和最近使用的粉煤灰进行对比。结果表明，虽然作为粉煤灰验控制项目的化学成分和烧失量没有大幅波动，但粉煤灰的细度却变化较大，80μm筛余由原来的2％左右变化为30％左右。粉煤灰本身容重极低，在磨内的流速较快，不能充分的粉磨，而较粗的粉煤灰经过选粉机时也极易被选出，造成选出成品比表面积偏低。而为了完成成品比表面积大于440m2/kg的内控指标，不得不通过提高选粉机转速、增加循环负荷率的控制方式来完成质量指标，导致P·C32.5R水泥台时产量大幅下降。

为了验证上述判断，选取近期的P·C32.5R出磨水泥及早期正常时候同样的配比生产的P·C32.5R出磨水泥样进行对比分析。此时的P·C32.5R水泥配比为：熟料52％，脱硫石膏5％，石灰石14％，炉渣10％，粉煤灰19％。此配比中仅有炉渣和粉煤灰中Ca含量可忽略不计，其它原材料Ca含量均较高，而炉渣的进货渠道一直比较稳定，成分变化不大，故只需要将两个水泥样做80μm筛余，再将各自的筛余物做化学分析，简易测定时只需测定筛余物Ca含量即可判断是否因为粉煤灰变粗而造成的比表面积偏低现象。

经检测，近期水泥样的筛余物中Ca含量较正常时候下降了超过10％，这就说明此时的水泥中粗颗粒已经较正常时候发生了变化，筛余物中粉煤灰颗粒的含量大幅增加，造成比表面积不高，这就验证了之前的分析。

综上所述，造成台时产量大幅下降的主要原因是粉煤灰细度的变粗。另外，熟料易磨性的变差和中控操作上应对磨内工况变差和选粉机选粉效率下降的措施不合适也是造成此次问题的原因之一。

基于以上理论分析和实验结论，在粉煤灰细度仍在30％左右的情况下，若想提高出磨水泥比表面积，水泥配料中其它成分就需要磨的更细，水泥磨过粉磨现象加剧，磨内工况恶化，水泥磨台时产量势必要大幅降低。但由于两种粉煤灰价格差异较大，通过测算，若使用这种粗粉煤灰水泥配料成本能够下降约8元/t，而电耗的上升折合成本仅在3元/t左右，故从公司角度出发，只能在继续使用此种粉煤灰的条件下尽可能的通过工艺调整和改造来达到降低电耗的目的，以求降低因电耗造成的水泥制造成本上升。为解决以上矛盾，对出磨水泥样品做了颗粒级配分析，结果见表2。

表2 BT-2001型激光粒度分布仪(干法)水泥粒度分析报告

水泥最佳性能的颗粒级配为3～32μm颗粒总量不能<65％，<3μm的细颗粒不要超过10％，>65μm和<1μm的颗粒越少越好，最好没有。因为3～32μm的颗粒对强度增长起主要作用，特别是16～24μm的颗粒对水泥性能尤为重要，含量越多越好。而<3μm的细颗粒容易结团，<1μm的小颗粒在加水搅拌中能够很快就水化，对混凝土强度作用很小，且影响水泥与外加剂的适应性，易影响水泥性能而导致混凝土开裂，严重影响混凝土的耐久性。至于>65μm的颗粒则水化很慢，对水泥28d强度的贡献很小。通过分析可知，该样品中≤3μm颗粒含量为11.93％，3～32μm颗粒含量高达79.04％，32～65μm颗粒含量为9.03％，≥65μm颗粒含量为0。

此颗粒级配分布≤3μm颗粒含量过高，3～32μm颗粒含量高达79．04％，说明该样品代表的水泥粉磨系统过粉磨现象严重。综合考虑出磨水泥质量和能耗指标，应适当降低比表面积控制指标，使水泥磨循环负荷下降，缓解过粉磨现象，在出磨水泥强度保证满足内控指标的情况下，改善水泥使用性能。

通过多次试验调整，最终在保证水泥质量不降低的情况下，将P·C32.5R出磨水泥比表面积控制在380m2/kg，P·C32.5R水泥台时产量也逐步稳定在210t/h左右，虽然与早期差距较大，但大幅降低了成本，为公司取得了良好的经济效益。调整前后配比及质量指标完成情况见表3。

表3 调整前后配比及质量指标完成情况

通过表3可以看出，调整前后熟料配比未增加，且出磨水泥比表面积下降较多，虽然28d抗压强度有小幅下降，但3d抗压强度却有所上升，需水量也降低较多，水泥的使用性能有所改善，故此次调整取得了理想的效果。

综上所述，造成此次水泥磨台时产量大幅下降的主要原因是粉煤灰细度的变粗。另外，熟料易磨应作性的变差和中控操作上应对磨内工况变差和选粉机选粉效率下降的措施不合适也是造成此次问题的原因之一。为了应对这种现象，在粉煤灰细度不变的情况下，宜采用适当降低比表面积控制指标的方法来提高水泥磨台时产量，降低工序电耗，也能够保证水泥抗压强度相对稳定。

鉴于以上情况，针对笔者此次遇到的问题，特提出以下几条建议：

(1)水泥颗粒级配是准确判断水泥性能的好坏的依据，细度及比表面积只是两个操作相对简便的控制方法，细度主要控制的是粗颗粒的含量，而比表面积主要控制的是细颗粒的含量，两者要有机结合，不能一味的强调某一个指标，否则可能会导致成本增加。

(2)粉煤灰作为水泥混合材使用，细度指标也应作为一项验收标准来执行，确保水泥磨工况稳定。

(3)针对具备两条及以上水泥粉磨生产线的企业，当两条线同时出现同类的问题时，首先应该考虑原材料的变化情况，并针对原材料的变化采取有效的措施。

(4)水泥磨系统操作是一个系统的调整过程，切忌为了达到某一控制指标而单独的调整个别参数，一定要根据系统运行情况系统的调整，使系统能够一直处于一个良性平衡的状态下运行。

作者：龚万会

来源：《天瑞集团河南永安水泥有限责任公司》

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