技术丨水泥粉磨工艺发展趋势及改造要点

前言

随着我国现代化建设的不断深入，水泥的用量越来越大，致使我国不得不不断改进水泥生产技术，同时伴随国内外水泥生产技术的交流和引进，促使我国水泥工艺得到了显著的发展和进步。我国独立将诸多相关设备研发了出来，申请了一些具有自主知识产权的专利，受到了国内外的一致认可。好水泥需要“磨”，现阶段，因为粉磨主机设备和预粉磨设备选型等因素，不同规模的粉磨站的工艺流程均具有自身的特色，其产量和粉磨的能耗也都不一样，原因是不同物料的粉磨特性具有很大的差别，工艺选择可能存在一定的误区。改变物料特性的难度较大，因此，对水泥粉磨技术来说，工艺方法选择尤为重要。

1.1 管磨机的相关粉磨系统

立足于现阶段的实际情况而言，我国水泥管磨机的直径已经达到了5m的规格，其产量可以每小时超过150t，从国外情况看，欧美国家已经将直径为5.8m的巨型管磨机研制了出来，其产量每小时可以超过200t，其粉磨过程主要是向衬板传送筒体旋转的相关能量，然后展开提升和下落的动作，并全面的搅拌研磨机器中的物质。

在这一机器内部通常是成柱形或球形形态的。研磨的相关主体也是用点接触的方式展开破碎，由于点接触具有自身的特征，所以粉磨的效率不高。待磨物料颗粒度d和生产效率KD之间的关系为：Kd=G2/G1=(d1/d2)X。假如 X值为 20，计算相关数据，可以将不同给料粒度直径的生产率关系得到，由此表明，进入到机器中的粒度和生产率呈反比，前者越小，后者就越高。

要想将机器的工作效率提高，就要在提高产量和耗能的减少方面对相关问题进行考虑，相关工作人员在开展实际工作的过程中，要对物料粒径引起重视，借助已经被优化的衬板和研磨体的体积提高相关工作效率，并在展开抛落工作的过程中，运用助磨剂，可以使生产效率有效提高。

表1 不同给料粒度时磨机的相对生产率Kd

表1数据证明：入磨物料粒度越小，磨机具有越高的生产率。在其它工艺条件不变的基础上，将入磨物料粒度缩小是促进管磨机节能、增产的重要因素。

1.2 辊压机粉磨系统

是碾压粉碎物料，当前在对辊压机粉磨系统进行使用的时候，已经用终粉磨代替了原有的半终粉磨。借助两个高压对辊压挤压物料，使物料产生诸多的细粉和裂纹，对挤压后的料饼打散分级后，将一个完整的闭路循环形成。运用此技术，形成的水泥成品颗粒通常为多角形，增加了标准稠度需水量，所以相较于管磨机，其混凝土的工作性能较差。

1.3 立磨粉磨系统

立磨粉磨系统由于自身具有较高的产量，能耗量低，所以逐渐得到了广泛运用。立磨粉磨和辊压机粉磨有类似的地方，两者均是料床粉碎，但立磨磨辊和物料的接触面是平面和柱面，而辊压机接触面是柱面和柱面。单独设置辊压机粉磨系统，相较于立磨，其操作难度更大。迄今为止，世界上最大的立磨产量可以达到每小时600吨，和管磨机粉磨系统相比，立磨粉磨系统的水泥单位电耗可以降低15千瓦/小时。综上所述，水泥粉磨工艺今后要朝着大型立磨方向发展。

2.1 粉磨工艺流程的选择

水泥粉磨是借助机械力细磨、细碎粉磨物料的物理活化过程，磨机在运转的时候借助衬板把能量传递给研磨体有效粉磨水泥颗粒，将反应总面积提高，使其成为水化胶凝活性较高的微米级粉体。

粉磨工艺流程可以分为两种，即开路和闭路。实践证实，在相同情况下，相较于开路粉磨，闭路粉磨产量要高20%~30%。现阶段，水泥出磨的筛余通常控制不高，闭路粉磨的水泥要对比表面积要求较高，所以，开路粉磨的水泥早期具有较高强度的优势已经不突出了，因此，尽可能运用闭路粉磨工艺流程，这样不仅可以防止开路粉磨的过粉磨现象，又可以使磨机的节能高产得到保证。

2.2 控制好入磨物料

传统的球磨机干法粉磨工艺能量利用率只有2%~3%，就此问题，运用预粉碎工艺，可以促进水泥产量的显著提高，将磨机粉磨电耗降低，从而使节能增产的目的顺利实现。在粉磨实际中，若是产量按25毫米的平均粒度计算，相关实验证实，将其平均粒度降到5毫米，产量可以提高38%，平均粒度降到3毫米，产量可以提高 53%，平均粒度降到2毫米，产量可以提高66%。所以，应积极利用预粉磨工艺将入磨物料的平均粒度降低。

入磨物料的水分也直接影响着磨机的产量和电耗，过高的水分会对喂料的均匀性造成影响。若是湿物料喂入太多，还会造成磨内发生糊衬板和糊球的现象，将粉磨效率降低，甚至造成粉磨中断。相关实验证实，入磨物料水分每增加1%，产量会降低8%~10%，若是水分超过5%，很容易中断粉磨作业。

所以，要把入磨物料的水分含量控制好，将水分控制指标构建起来。必须从源头上将入磨物料水分控制好，同步建设烘干机，把热工窑炉抓好——烘干机的产质量，构建完善的出机和入磨水分的控制指标，确保入磨物料的水分和工艺规程要求相符。

为了将熟料的易磨性改善，可以适当地将配料P值和KH值提高，促进C3S和C3A的含量增高，将熟料冷却过程加快，使熟料库存期延长，把熟料的温度和游离CaO降低，促使有更多微裂纹产生，使其易磨性得到有效改善。除此之外，还要把磨机的通风状况和温度控制好，通风状态良好，可以第一时间排除水汽，并将磨内的温度降低，防止糊磨等现象出现。

一般将磨机通风改善的方法有：第一，堵漏风，在磨尾滞槽处加锁风阀，以免风短路的现象出现。第二，保证抽风管道不漏风。第三，对磨内风速进行调整，原则上是保证成品质量的基础上，确保磨内物料流动的顺畅性，将过粉磨现象减少，促进磨机台时产量提高。

2.3 针对现有的磨机进行改造

因为现阶段我国纯球磨机系统已经得到了广泛应用，这些纯球磨机粉磨系统的磨机除了生产率不高外，还有很大的能源消耗，在增加辊压机等预粉磨系统后，原有磨机内部结构也有设计缺乏合理性的情况存在，由于入磨物料已是很细的半成品水泥，可以大幅调整磨机的钢球级配方案，缩小钢球的直径，提高磨机钢球表面积，使研磨细物料的能力增强，将磨机的能量利用效率显著提高。借助水泥磨前物料预处理工艺，可以全部或部分将磨机粗磨仓的功能取代，也就是原来的三仓磨可以变成两仓磨，可适当缩短一仓粗磨仓的长度，将二仓细磨仓的长度增加，促进研磨效率的提高，使水泥颗粒形状及颗粒级配得到有效改善，将水泥的需水量降低，实现水泥各方面性能的最佳化。

2.4 研磨体级配优化措施

在粉磨粉料的时候，需要研磨作用和冲击作用。配合使用各种规格的研磨体，还能将相互之间的空隙率减少，使其有更多的机会接触物料，对能量利用率的提高十分有利。在研磨体装载量一定的基础上，小钢球的总表面积大于大钢球。要击碎大块物料，就必须确保钢球有较大的能量，所以，钢球（段）应具有较大的尺寸，需要把物料磨细，就应使用小一些的钢球（段）。所以在粉磨作业的过程中，要对研磨体进行正确选择，同时必须确保级配的合理性。

粉磨研磨体级配基本原则为：其一，入磨物料的平均粒径大，具有较高硬度，或要求产品较粗的时候，钢球应具有较大的平均球径，相反则要小一些；通常生料磨的钢球平均球径大于水泥磨；其二，开路磨机，前一仓和后一仓分别用钢球和钢段；其三，必须遵循一定比例配合使用研磨体大小，钢球的规格和钢段的规格分别用3~5级和2~3级；如果相邻两仓用钢球的时候，那么前一仓的最小规格应是后一仓的最大规格（交叉一级）；其四，各级钢球的比例可以严格遵循“两头小、中间大”的原则配合，用两种钢段的时候，各为50%就可以了，使用三种钢段的时候，可以按照具体情况展开适当配合；其五，在使物料细度要求得到满足的基础上，平均球径应小一点，以此将接触面积和单位时间的冲击次数增加，促进粉磨效率的提高。

总而言之，因为我国的水泥生产中存在能耗高、产量低的问题，对水泥质量也造成了很大影响，因此，为了将此问题有效解决，借助优化和改造粉磨工艺，增设预处理工艺，对闭路粉磨工艺流程进行优化，使磨机内部结构得到改善，促进水泥质量的有效提高，确保工程建设中水泥的应用质量。

作者：杨海霞，刘琼，翟晶，战家男

来源：《中国矿业大学银川学院》

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