技术 | 对水泥粉磨工艺改造技术的探讨

前言

水泥是建筑行业中的重要生产原材料，近年来建筑行业发展迅速，对水泥的需求量显著上升。但由于水泥粉磨工艺目前仍存在诸多问题，无法对产品供应效率和供应质量提供保障。因此，有必要对水泥粉磨工艺的最新研究进展进行分析，积极利用先进的粉磨工艺改造技术，改进传统生产工艺的不足，促进水泥生产水平的提升。

建筑行业的快速发展对水泥生产工艺提出了更高要求，水泥需求量明显提升，对水泥生产工艺进行改进受到了行业内外的高度重视。在此背景下，我国水泥粉磨工艺积极借鉴国外的先进产生技术，对原有工艺流程进行改进，目前已经取得了一定成果。一方面，由我国自主研发的水泥粉磨设备逐渐增多，不仅获得了自主知识产权，而且在行业内获得了认可和好评。另一方面，水泥粉磨工艺不再拘泥于传统生产模式，逐渐开始向多元化方向发展，积极研发节能、高效型的新生产工艺，降低成本浪费和环境污染。

总体来看，近年来水泥粉磨工艺的研究已经取得了一定成果。但是在实际生产过程中，由于设备选型不合理、粉磨站规模不同等原因，在主机配置和参数设计等方面还存在多方面问题，对水泥生产效率、能耗以及产品质量产生了不利影响。在节能环保生产的社会要求下，水泥粉磨生产单位必须尽快改进粉磨工艺存在的不足，进一步降低能耗和污染，降低生产成本，在满足社会供应需求的同时，为生产单位创造更高的经济效益。

2.1 水泥粉磨机产能低、耗能高

目前国内的水泥粉磨站大多采用直径3m以下的中小型粉磨机，不仅产量较低，无法满足水泥供应需求，而且还存在较高的能耗。在我国城市化建设的快速推进下，水泥需求量十分巨大，部分厂商为满足供应需求，采用熟料生产工艺代替传统的回转窑和机械立窑生产模式，许多立窑水泥厂也改造成为水泥粉磨站，这种盲目跟进的改革方式会引发多种问题。由于直径3m以下的中小型粉磨机数量不达标，部分产商不善于管理，或存在资金方面的短缺问题，导致水泥生产产量较低。相关调查结果显示，以中小型粉磨机为主的水泥粉磨站生产模式存在较高的能耗现象，粉磨工艺落后是其主要原因。由于工艺流程不合理，许多电能被白白浪费，没有真正转化为产能。

2.2 水泥粉磨生产产品质量不稳定

水泥产品质量对水泥的细度有较高要求，我国关于水泥生产的相关规定中，对不同水泥产品的比表面积、筛余等关键参数作出了明确规定，这是水泥产品细度的基本要求和保障。但是许多生产厂商在水泥生产工艺的改进过程中，盲目照搬国外的生产技术，执行其技术要求。但在实际生产过程中，由于国内厂商生产条件不足，无法为水泥细度提供保障，产品质量存在明显的不稳定性。

2.3 水泥颗粒过粗影响物料融合

水泥颗粒过粗是目前国内水泥生产存在的普遍性问题，水泥颗粒过粗，会影响其他物料的融合，导致其他物料难以发挥作用，从而导致材料的利用率较低，存在成本浪费的情况。而且生产出来的水泥产品标号较低，产品性能较差。水泥颗粒过粗会直接影响水泥的ISO强度，只有改进生产工艺，控制好水泥细度，才能缩小水ISO强度与GB强度差，从而提升水泥产品质量。

3.1 优化工艺流程

水泥粉磨工艺的原理是利用机械设备对物料进行细磨和细碎，是一个物理活化过程。在粉磨机的运转过程中，能量通过衬板传递至研磨体，实现对水泥颗粒的有效粉磨，提高其总表面积，得到微米级粉体，使其获得较高的水化凝胶活性。目前常用的水泥粉磨系统包括锟压机粉磨系统、立磨粉磨系统和筒锟磨粉磨系统等。其中，立磨粉磨系统具有高产量、低能耗等特点，目前在水泥粉磨生产中得到了广泛应用。

从生产工艺流程来看，水泥粉磨工艺主要分为开路、闭路两种工艺流程。其中，开路粉磨工艺具有成品易形成、操作简单等特点，但其物料流速慢，产量较低。在同等条件下，采用闭路粉磨工艺可以使水泥产量提高20%~30%左右，在生产能力上明显高于开路粉磨工艺。其主要原理是在粉磨系统中增加选粉设备，能够及时的将符合标准的细粉引出，灵活调节水泥产品的细度。因此，采用闭路粉磨方式可以加快物流流速，提高水泥产量，同时降低生产过程的能耗。利用闭路生产工艺代替开路生产工艺是提高水泥粉磨生产效率的有效方法。

3.2 控制好入磨物料

传统的球磨机干法粉磨工艺能量利用率仅仅能够达到2%~3%，针对这一问题，采用预粉碎工艺，能够大幅度提高水泥产量，降低粉磨机耗电量，进而达到节能生产的目的。在粉磨机设计过程中，如果产量按25mm的平均粒度计算，相关实验表明，将其平均粒度降到5mm，产量可提高38%，平均粒度将至3mm，产量可提升53%，平均力度将至2mm，产量可提升66%。因此，应积极利用预粉碎工艺降低入磨物料的平均粒度。

入磨物料的水分也对粉磨机产量和电耗有直接影响，水分过高会影响喂料的均匀性，延长喂料时间，如果湿物料喂入过多，还会导致磨内发生糊球和糊衬板的现象，甚至导致粉磨终端。相关实验表明，入磨物料水分每增加1%，会使产量降低8%~10%，如果水分超过5%，就容易导致粉磨作业中断。因此，要控制好入磨物料的水分含量，建立水分控制指标。

为了改善粉磨熟料的易磨性，可以适当提高配料的KH值和PH值，通过增加C3S和C3A的含量，加速冷却熟料过程，延长熟料库存期。通过降低熟料的温度和消解CaO，使熟料产生更多微裂纹，达到改善其易磨性的目的。应选择颗粒较细、疏松锁孔的水淬矿渣作为混合材料，提高水泥淹没质量。

此外，还要控制好粉磨机的通风状况和温度条件，通风状态良好，能够使水汽及时排除，降低磨内的温度，避免出现粘磨等现象。如果入磨温度过高，会导致细分聚集，影响粉磨效率，可采用先进的熟料冷却剂，使其在短时内冷却，改善熟料的易粉磨性。

3.3 研磨机改造措施

粉磨机粉磨效率主要受研磨体装载量、级配和填充系数的影响，为确保研磨体装载量和级配合理，需要根据实际入磨物料的粒度和易磨性系数，以及衬板、隔仓板形式、转速、安装位置等进行动态试验，根据计算结果确定。在几点设备荷载范围内，适当增加研磨体的装载量，能够提高粉磨机的产量，若每吨研磨体需要的动力为11KW，末级电动功率为380KW，则装载量应为G=380/11=34.5t。

3.4 研磨体级配优化措施

对研磨体级配进行优化主要应遵循以下几点原则：（1）研磨体级配应根据物料平均粒度、最大力度、粉磨工艺流程、衬板形式以及末级转速等条件确定，如果入磨的物料力度较大，采用闭路粉磨流程，应采用平均球径较大的研磨体；（2）应采用两头大、中间小的级配方案，从而降低空隙率；（3）在满足物料粉碎条件下， 研磨体的球径应尽量小。此外，在生产过程中应定期补充研磨体，避免因其消耗导致级配改变。

综上所述，针对水泥粉磨工艺存在的问题，对其生产流程和入磨物料进行控制，可以提高水泥粉磨产量，提高生产效率。对研磨机和研磨体级配进行改造和优化，可以在确保粉磨细度的基础上，降低生产能耗，提高工艺流程的合理性，从而帮助水泥生产厂商提高水泥产品质量和生产效益。

作者：秦鹏涛

来源：《中材建设有限公司（喀麦隆项目部）》

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