耐磨鋼棒對改造水泥粉磨工藝提高產(chǎn)品實物質(zhì)量的作用

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　　水泥新標準正式實施已多年的時間，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，要適應ISO檢驗方法及新標準的要求，必須提高水泥的磨細程度，水泥的比表面積應不小于350平方米／千克。眾多試驗研究證實，超細混合材摻入水泥中不僅未降低強度，反而顯著提高抗折、抗壓強度。

　　我國立窯水泥企業(yè)粉磨設備普遍使用長徑比較?。↙／D＜4.0）的管（球）磨機，由于采用共同粉磨工藝，加之入磨物料粒度偏大，同時又追求高產(chǎn)量，濫摻多摻混合材降低成本，被磨物料在磨內(nèi)停留時間短，導致成品細度偏粗、比表面積較小、顆粒級配不合理，水泥水化硬化速度慢、早期強度低。華南理工大學科研人員曾用相同窯型熟料、不同直徑與長度的磨機磨制水泥，通過對比測試發(fā)現(xiàn)：采用直徑2.6×13米長磨粉磨的水泥不僅比表面積大（＞480平方米／千克），而且成品中＜30微米的顆粒含量高、顆粒級配合理，水泥凝結硬化快、早后期強度顯著提高。而用直徑2.2×6.5米短磨磨制的水泥物理力學性能明顯低于長磨的產(chǎn)品。

　　目前，部分企業(yè)為了降低水泥細度（80微米篩余）、維持粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量，以求成品力學性能達到新標準，在原有開流工藝增設高效選粉機（如NHX高效轉子式選粉機），組成一級圍繞系統(tǒng)，但相關技術措施未配套完善，磨內(nèi)粉磨狀況較差，未能給磨外的選粉機創(chuàng)造條件，出磨水泥粗粉偏多，其效果事倍功半。

　　一、水泥粉磨工藝改造的技術路線

　　生產(chǎn)實踐證明，未經(jīng)預處理的大粒度熟料直接入磨，磨機的粉磨能力下降，從磨尾吐出的不規(guī)則顆粒，大部分都是強度高的優(yōu)質(zhì)熟料。好的熟料得不到細磨，不僅強度發(fā)揮不正常，而且造成材料浪費。由于資金方面的原因，一時難以更換長磨的立窯企業(yè)，只能立足實際對現(xiàn)有粉磨工藝進行技術改造。

　　設置水泥磨前物料預處理工藝，部分或全部替代了磨機粗磨倉功能，以彌補水泥磨長度的不足，可相應縮短粗磨倉，延長細磨倉長度，相對增加被磨物料在磨內(nèi)停留及與研磨體接觸、粉磨時間，得到較高磨細程度及水化活性的產(chǎn)品。山東建材學院科研人員曾對某廠直徑2.2×6.5米圈流水泥粉磨系統(tǒng)進行改造：首先，在磨前設置預處理工藝，將入磨物料平均粒度由9.7毫米縮小至5.3毫米，并依此優(yōu)化設計磨內(nèi)研磨體級配；其次，改造原有選粉機內(nèi)部結構，提高選粉機分級效率，適當降低循環(huán)負荷率，在增產(chǎn)節(jié)電的同時，出磨成品比表面積提高70％、3天抗壓強度提高65％，取得了顯著的效果。

　　二、關于磨前物料預處理工藝及設備

　　采用預破碎工藝，一次性投資少、流程簡單。但現(xiàn)階段國內(nèi)推出的細破機型，大都以國外20世紀70年代前后破碎機為藍本制造，破碎石灰石可以較長時間

　　保持較小粒度，而用于處理水泥熟料時，因錘頭、護板材質(zhì)、熟料溫度等方面的原因，短期內(nèi)出機物料保持5毫米以下效果較好，長期效果差。若要得到長期穩(wěn)定的效果，必須選用生產(chǎn)能力較大的機型，并配備閉路篩分。破碎機單位物料預處理電耗4～5千瓦時／噸，運轉率不高，尚需在機前設置除鐵器。

　　利用料床破碎原理對物料進行擠壓預粉碎的輥壓機誕生于20世紀80年代中期，現(xiàn)階段雖已完善了許多技術細節(jié)，但固有的“邊緣效應”及輥面磨損快的缺陷仍未得到完全解決，維護費用高、運轉率較低、工藝流程復雜，單位物料預處理電耗在3.5～5.0千瓦小時／噸之間。使用輥壓機預處理物料，一次性投入太多，一般企業(yè)難以承受。

　　水泥磨前物料預處理宜采用短粗型棒磨機預粉磨工藝。該工藝最顯著的特點是磨內(nèi)研磨體不使用鋼球，而是采用優(yōu)質(zhì)耐磨鋼棒，棒荷對物料具有“選擇性粉碎”的特殊功能。棒群間呈緊密的“線接觸”狀態(tài)，入磨物料經(jīng)鋼棒輾壓輥軋后，出磨最大粒度均在2毫米以下，并且其中尚含有30％以上的成品，預粉磨電耗＜3千瓦小時／噸。與破碎機和輥壓機相比，棒磨機處理物料效率高、投資中等、長期運行安全可靠、維護保養(yǎng)方便、費用低。經(jīng)過棒磨預處理后的物料粒度小（細砂狀）且均勻，易磨性大大改善，實現(xiàn)了磨機高產(chǎn)、高細，顯著降低了粉磨系統(tǒng)電耗。棒磨機設置后，既可單獨預磨熟料，又能集中處理所有被磨物料。

　　三、水泥粉磨工藝

改造水泥粉磨是利用機械力對被磨物料進行細碎、細磨的物理活化過程，管磨機在運轉過程中將能量通過襯板傳遞給研磨體對水泥顆粒實施有效粉磨，顯著提高反應總表面積，使其成為具有較高水化膠凝活性的微米級粉體。

　　采用磨前物料預處理工藝后，無論是開流還是圈流系統(tǒng)，必須注重對磨內(nèi)進行改造。通過對比試驗發(fā)現(xiàn)：相同粉磨條件下，不同磨細程度（比表面積）的水泥具有不同的膠砂強度，材料磨得越細，反應總表面積越大，水化硬化速率越快，膠砂強度越高。

　　磨前預處理工藝的設置，入磨粒度顯著縮小，磨機粗磨倉功能被部分或全部取代，可相應縮短粗磨倉、延長細磨倉長度，同時優(yōu)化設計研磨體級配及裝載量，一倉填充率宜低于二倉。降低研磨體平均尺寸，以增大研磨體總表面積及其與物料之間的接觸、粉磨機率，提高研磨效率，使被磨物料得到充分磨細，確保水泥成品有較高的比表面積（＞350平方米／千克）。開流工藝時，可將磨內(nèi)普通隔倉板換成具有粗、細分離（過濾）功能的選粉式“篩分隔倉板”，充分發(fā)揮微型研磨體在細磨倉的特殊粉磨功能。如無條件使用“篩分隔倉板”，則應進一步縮小現(xiàn)有隔倉板縫隙（≤6毫米），或將其鑄造成盲板與篦板組合成隔倉板，以嚴格控制粗顆粒進入細磨倉，從而使磨機長期保持高細、高效。圍繞粉磨工藝使用普通型隔倉板時，其篦縫應不大于8毫米，比控制物料流速，提高磨細程度。同時，適當降低循環(huán)負荷（≤100％）及出磨細度（80微米篩余），為高效選粉機創(chuàng)造條件，促進粉磨系統(tǒng)的良性循環(huán)。

　　計算結果表明，每噸直徑10×10毫米微鍛的表面積是直徑25×30毫米鍛表面積的265倍。單位重量研磨體的個數(shù)越多，總表面積越大，與物料接觸粉磨效率越高。在細磨倉內(nèi)采用小規(guī)格球形或段形研磨體，必須注意襯板表面形狀對研磨體提升能力的影響。生產(chǎn)實踐證實，襯板磨損后工作表面過于光滑時，雖磨機有效內(nèi)徑略有增加，但粉磨效率顯著降低，出磨成品細度變粗。針對這種現(xiàn)象，筆者研究推出“細磨倉襯板活化技術”。采用該技術，可以有效地增大襯板的提升摩擦系數(shù)及對研磨體的牽制能力，克服最外層研磨體產(chǎn)生的切向滑動，消除傳統(tǒng)的襯板排列方法造成的研磨體打滑現(xiàn)象，充分激活并強化細磨倉內(nèi)微型研磨體對物料的粉磨能力，從而穩(wěn)定提高磨機的生產(chǎn)效率，獲得較高磨細程度的產(chǎn)品，增加水泥中30微米以下顆粒數(shù)量，進一步提高產(chǎn)品實物質(zhì)量。

　　甲廠對直徑1.83×7米開流水泥磨上采用該技術，在未設磨前預處理工藝的條件下，控制水化細度＜8.0％，磨機臺時產(chǎn)量由6～6.5噸提高至9～10噸；乙廠直徑1.83×7米圈流水泥磨未設預處理，采用該技術改造后，嚴格控制成品細度＜2.50％，磨機臺時產(chǎn)量由9噸穩(wěn)定提高至11.5噸以上，水泥ISO強度達標，技術經(jīng)濟效果良好。

　　當磨內(nèi)研磨體表面產(chǎn)生靜電吸附而降低粉磨功效時，可引入對水泥性能無害的高效助磨劑，消除靜電效應的危害，提高物料的分散度和磨細程度。

　　另據(jù)資料介紹，橢圓形研磨體能夠顯著提高粉磨效率和物料磨細程度，增大產(chǎn)品比表面積及30微米以下顆粒含量與水化活性，有利于提高水泥的ISO強度，條件具備的企業(yè)應積極采用。

　　針對立窯企業(yè)水泥磨機長徑比小的普遍狀況，若要提高產(chǎn)品粉磨比表面積（≥350平方米／千克），應積極采取磨前物料預處理工藝，宜選用耐磨鋼棒和棒磨機預粉磨流程，既可單位處理熟料又能集中預磨全部物料，確保出棒磨物料粒度均＜2毫米，并以此優(yōu)化設計研磨體級配。

　　磨內(nèi)改造時，應采用“篩分隔倉板”、微型研磨體（≤15毫米），同時運用“細磨倉襯板活化技術”，消除研磨體切向滑動，提高磨機粉磨效率及研磨體對物料的磨細程度。條件具備的企業(yè)可使用橢圓球及助磨劑，提高物料分散度及比表面積與粉磨效率。

　　以上改造方案無論對于開流、圈流或分別粉磨工藝都是行之有效的，均能達到提高成品中30微米以下顆粒含量及水化膠凝活性，以適應水泥新標準的要求。