水泥系由水泥熟料、混合材、石膏及其他材料(如助磨劑)共同或分別磨細(xì)而成的具有水硬性的微米級(jí)粉體。現(xiàn)代水泥粉磨技術(shù)新觀點(diǎn)認(rèn)為:好水泥是“磨”出來的。當(dāng)今世界水泥粉磨技術(shù)已呈現(xiàn)多元化趨勢(shì),且粉磨設(shè)備也向大型化、低耗高效及自動(dòng)化方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,水泥粉磨機(jī)理已不再局限于傳統(tǒng)的低效率球、煅研磨方式,而是逐步向高效節(jié)能的輥磨過 渡。
就目前水泥粉磨工藝流程而言,有以下幾種:即管磨機(jī)(開路或閉路)粉磨系統(tǒng)、立磨粉磨系統(tǒng)、筒輥磨粉磨系統(tǒng)及輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)等。粉磨過程電耗要占水泥總電耗的70%以上,粉磨工藝的選擇與應(yīng)用直接影響水泥的產(chǎn)量、質(zhì)量及生產(chǎn)成本,在水泥制備中占有舉足輕重的地位。
水泥粉磨工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)縱觀現(xiàn)代水泥粉磨工藝,絕大部分工藝流程仍以管磨機(jī)作為粉磨設(shè)備。目前,國(guó)內(nèi)水泥管磨機(jī)設(shè)計(jì)直徑已到椎5m左右,產(chǎn)量在150t/h以上。國(guó)際上已設(shè)計(jì)到椎5.8m以上的大型管磨機(jī),用于粉磨水泥,臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)200t/h以上。管磨機(jī)的粉磨機(jī)理是利用筒體旋轉(zhuǎn)過程中將能量傳遞給襯板,由襯板提升、拋落研磨體對(duì)磨內(nèi)物料進(jìn)行沖擊破碎、研磨而完成粉磨作業(yè)。管磨機(jī)內(nèi)所用的研磨體形狀多為傳統(tǒng)的圓球和柱狀,圓球形研磨體對(duì)被磨物料以 點(diǎn)接觸方式進(jìn)行沖擊破碎,粉磨效率較低。尤其是當(dāng)入磨物料粒度尺寸較大,易磨性差時(shí),管磨機(jī)低效率、高電耗的矛盾更為突出。
為了改善粉磨作業(yè)條件,提高磨機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)量、降低粉磨電耗,水泥工程技術(shù)人員從縮小入磨物料粒度入手,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)襯板工作表面形狀、改變磨內(nèi)各倉(cāng)研磨體的提升,拋落軌跡以及采用助磨劑等技術(shù)手段,在一定程度上,大幅度提高了磨機(jī)的生產(chǎn)效率。
水泥粉磨工藝中,除管磨機(jī)流程外,20世紀(jì)80年代中期在德國(guó)問世的輥壓機(jī)主要用于水泥生料和水泥熟料的預(yù)粉碎,即半終粉磨。輥壓機(jī)的粉磨機(jī)理為料床粉碎,現(xiàn)階段已由過去的半終粉磨引申過渡到用于水泥制備的終粉磨。被兩只高壓對(duì)輥擠壓的物料產(chǎn)生大量的裂紋和細(xì)粉,顯著改善了物料的易磨性。
通過將擠壓后的料餅打散分級(jí)分選后形成閉路循環(huán),成品被選出,粗顆粒物料再入輥壓機(jī)粉碎。輥壓機(jī)系統(tǒng)的電耗雖低于管磨機(jī)粉磨系統(tǒng),但采用輥壓機(jī)終粉磨制得的水泥成品顆粒形貌呈多角形結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量增大,在混凝土制備過程中的工作性能不如管磨機(jī)粉磨的水泥好。
立磨由于其系統(tǒng)產(chǎn)量高、電耗低而被廣泛應(yīng)用于生料制備過程。目前,國(guó)際上已有采用立磨粉磨水泥(終粉磨)的報(bào)道。立磨的粉磨機(jī)理與輥壓機(jī)有相似之處,均為料床粉碎。所不同的是,立磨磨輥對(duì)物料的接觸方式是柱面與平面,而輥壓機(jī)輥?zhàn)优c物料間的接觸方式為柱面與柱面。此外,立磨自身不須另外設(shè)置選粉分級(jí)系統(tǒng),而輥壓機(jī)則必須單獨(dú)設(shè)置,系統(tǒng)比立磨復(fù)雜。現(xiàn)階段世界上最大的立磨單產(chǎn)已在600t/h,這是管磨機(jī)和輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)所不能比擬的。同時(shí),立磨粉磨系統(tǒng)電耗明顯低于輥壓機(jī)系統(tǒng)。
水泥粉磨工藝改造要點(diǎn)1.大型管磨機(jī)的改造(椎4m以上)
當(dāng)今水泥工業(yè)生產(chǎn)中,管磨機(jī)仍占粉磨設(shè)備的主導(dǎo)地位。如前所述,管磨機(jī)電能利用率低,粉磨電耗高于輥壓機(jī)、立磨及筒輥磨系統(tǒng)。為了降低粉磨電耗,多數(shù)企業(yè)在管磨機(jī)前增設(shè)物料預(yù)處理工藝,通過預(yù)處理設(shè)備縮小入磨粒度,在大幅度提高磨機(jī)產(chǎn)量(30%~50%)的同時(shí),顯著降低粉磨系統(tǒng)電耗(20%~30%)及生產(chǎn)成本,提高水泥實(shí)物質(zhì)量。以輥壓機(jī)+打散分級(jí)+管磨機(jī)預(yù)處理粉磨系統(tǒng)(閉路)為例,粉磨新型干法窯熟料,電耗在28kWh/t~32kWh/t,比單獨(dú)采用管磨機(jī),不設(shè)置預(yù)處理工藝時(shí)的電耗要低8kWh/t~12kwh/t.由此可見,強(qiáng)化對(duì)入磨物料的預(yù)處理,才能使粉磨系統(tǒng)長(zhǎng)期保持較高而穩(wěn)定的粉磨效率及較低的粉磨電耗。同時(shí),由于入磨物料粒度縮小,可優(yōu)化設(shè)計(jì)磨內(nèi)研磨體級(jí)配、降低研磨體平均尺寸,更有利于顯著提高水泥的磨細(xì)程度(比表面積)和膠砂強(qiáng)度。