新型粉磨工藝對(duì)水泥顆粒分布特性的影響

（淮南舜岳水泥有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232072）

0 引言

新型粉磨設(shè)備的應(yīng)用誕生了諸多新型粉磨工藝，為了探究新型粉磨工藝的效果與適用工程范圍，研究新型粉磨工藝對(duì)水泥顆粒分布特性的影響很有必要。本次主要選擇了四種常見(jiàn)的新型粉磨工藝進(jìn)行研究，并將這四種工藝分別編號(hào)，通過(guò)對(duì)水泥細(xì)度的測(cè)定，分析出水泥顆粒的分布特性，進(jìn)而研究出新型粉磨工藝對(duì)水泥顆粒分布特性的影響規(guī)律，達(dá)到合理選擇粉磨工藝、提升成品水泥性能的目的。

1 新型粉磨工藝內(nèi)容及水泥顆粒含量組成

顆粒組成含量（%）編號(hào) 新型粉磨工藝內(nèi)容熟料 石灰石 礦渣 石膏 礦粉A 輥壓機(jī)+球磨機(jī)閉路+V 型選粉機(jī) 74 9 6 6 5 B 輥壓機(jī)+球磨機(jī)開(kāi)路+V 型選粉機(jī) 80 4 0 6 10 C 立式磨+球磨機(jī)閉路 74 3 17.2 5.8 0 D 立式磨終粉磨 77.9 4.5 12.7 4.9 0

2 新型粉磨工藝流程

2.1 A：輥壓機(jī)+球磨機(jī)閉路+V 型選粉機(jī)

配合料經(jīng)過(guò)提升機(jī)后進(jìn)入物料中間倉(cāng)中，隨后從中間倉(cāng)進(jìn)入到輥壓機(jī)中。配合料經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)的粉碎操作后再經(jīng)過(guò)提升機(jī)將物料運(yùn)送到V 型選粉機(jī)中，選出來(lái)的粗粉進(jìn)入輥壓機(jī)中進(jìn)行二次粉碎，粉碎成的細(xì)粉隨著氣流進(jìn)入細(xì)粉分離器。經(jīng)過(guò)細(xì)粉分離器的物料隨后進(jìn)入球磨機(jī)中進(jìn)行更加精細(xì)的粉磨，接著由提升機(jī)送入綜合選粉機(jī)完成物料的粗細(xì)分離操作，分離出來(lái)的細(xì)粉即可以被用作成品水泥，粗粉需要再次進(jìn)入球磨機(jī)反復(fù)粉磨。成品水泥需要經(jīng)過(guò)空氣運(yùn)輸?shù)叫辈鄣仍O(shè)備中將成品水泥輸送進(jìn)水泥庫(kù)中。

2.2 B：輥壓機(jī)+球磨機(jī)開(kāi)路+V 型選粉機(jī)

與編號(hào)A 的新型粉磨工藝相同，都是先用提升機(jī)將配合料運(yùn)送至粉磨中間倉(cāng)中，后直接進(jìn)入輥壓機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎完成的物料再進(jìn)入V 型選粉機(jī)，區(qū)分出粗粉及細(xì)粉，選擇出來(lái)的細(xì)粉隨著氣流的運(yùn)動(dòng)全部進(jìn)入旋風(fēng)收塵器中，而粗粉則需要進(jìn)入輥壓機(jī)進(jìn)行二次粉碎。進(jìn)入旋風(fēng)收塵器中的細(xì)粉此時(shí)并沒(méi)有達(dá)到成品水泥的標(biāo)準(zhǔn)，而是要進(jìn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，完成后即可成為成品水泥進(jìn)入水泥庫(kù)備用。在進(jìn)行物料粉碎及粉磨的過(guò)程中，必須要設(shè)置多個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)，并將揚(yáng)塵點(diǎn)產(chǎn)生的氣流引入進(jìn)高效收塵器中，隨后將其與成品水泥一同進(jìn)入水泥庫(kù)中。

2.3 C：立式磨+球磨機(jī)閉路

與前兩種新型粉磨工藝不同，配合料無(wú)需進(jìn)入中間倉(cāng)即可直接被提升機(jī)輸送到立式磨中，從立式磨中出來(lái)的已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)處理粉碎的物料再次經(jīng)過(guò)提升機(jī)，輸送到選粉機(jī)中，完成對(duì)物料的粗細(xì)分離。選粉機(jī)分離出來(lái)的粗料再次輸送到立式磨中繼續(xù)完成粉磨操作，而分離出來(lái)的細(xì)粉隨著空氣通過(guò)斜槽輸送至球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨。從球磨機(jī)中粉磨完成后的物料再次進(jìn)入選粉機(jī)分離粗細(xì)物料，分離出來(lái)的粗料接著利用球磨機(jī)反復(fù)粉磨，細(xì)粉在選粉機(jī)產(chǎn)生的氣流帶動(dòng)下進(jìn)入除塵器中，隨后在除塵袋中實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)粉的收集處理。在除塵袋中收集到的細(xì)粉就是成品水泥，成品水泥再通過(guò)空氣輸送到斜槽設(shè)備后進(jìn)入水泥庫(kù)。

2.4 D：立式磨終粉磨

立式磨終粉磨這一新型粉磨工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要將配合料通過(guò)膠帶輸送機(jī)直接送進(jìn)立式磨中完成粉磨操作，立式磨中磨出的細(xì)粉將會(huì)隨著立式磨工作產(chǎn)生的氣流全部進(jìn)入收塵器中，收塵器收集到的物料就是最終的水泥成品，而粗粉將會(huì)從立式磨的底部排出來(lái)，在提升機(jī)的作用下再次進(jìn)入到立式磨設(shè)備中粉磨，反復(fù)進(jìn)行這個(gè)流程，直至全部物料被磨成細(xì)粉水泥狀態(tài)。同樣，成品水泥通過(guò)空氣輸送到斜槽設(shè)備后進(jìn)入水泥庫(kù)。

3 新型粉磨工藝對(duì)水泥顆粒分布特性的影響分析

3.1 研究結(jié)論

應(yīng)用傳統(tǒng)的開(kāi)路粉磨工藝方法制備出來(lái)的水泥產(chǎn)品中會(huì)同時(shí)含有較大的物料顆粒及過(guò)細(xì)的顆粒，水泥顆粒分布不均勻，均勻性系數(shù)較小。傳統(tǒng)的閉路球磨機(jī)粉磨工藝，經(jīng)過(guò)初步粉磨的物料會(huì)經(jīng)過(guò)選粉機(jī)完成粗料與細(xì)料的分離，細(xì)料可以作為成品水泥輸入水泥庫(kù)備用，而粗料則需要再次返回球磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，直到達(dá)到細(xì)料標(biāo)準(zhǔn)。在這種粉磨工藝下，物料只能在球磨機(jī)中停留較短的時(shí)間，不容易產(chǎn)生過(guò)度粉磨現(xiàn)象，因此不會(huì)出現(xiàn)過(guò)粗或過(guò)細(xì)的顆粒，具有較為理想的均勻性系數(shù)。

對(duì)編號(hào)A 與編號(hào)B 的兩種新型粉磨工藝相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，編號(hào)A工藝所生產(chǎn)出來(lái)的水泥成品的均勻性系數(shù)并不高于編號(hào)B 工藝所生產(chǎn)出來(lái)的水泥成品，出現(xiàn)這種結(jié)果的主要原因就是新型的球磨機(jī)開(kāi)路系統(tǒng)與傳統(tǒng)的球磨機(jī)粉磨工藝不同，物料在真正進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行粉磨之前，就已經(jīng)經(jīng)過(guò)了由輥壓機(jī)與選粉機(jī)共同構(gòu)成的原料粉碎系統(tǒng)，因此進(jìn)入球磨機(jī)的物料已經(jīng)是被均勻粉碎過(guò)的。基于此，新型粉磨工藝B 在流程上與傳統(tǒng)的粉磨工藝有著巨大的差異，也就導(dǎo)致最終的粉磨的水泥顆粒分布情況也存在差異，相比較而言，粉磨工藝B 生產(chǎn)出來(lái)的水泥顆粒分布情況更加均勻。

立式磨工藝實(shí)際上就是一種將粉磨與選粉兩個(gè)環(huán)節(jié)相結(jié)合的一體化新型粉磨工藝，實(shí)踐研究表明，物料在立式磨內(nèi)能夠得到超過(guò)百分之六百以上的循環(huán)負(fù)荷，這個(gè)循環(huán)負(fù)荷的效果要遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的粉磨工藝，因此從根本上杜絕了過(guò)度粉磨的現(xiàn)象發(fā)生，生產(chǎn)出的水泥粉磨產(chǎn)品相對(duì)均勻，無(wú)論是粗粒還是過(guò)細(xì)粉的含量都不高。對(duì)不同新型粉磨工藝的均勻性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)，立式磨工藝具有更高的均勻性系數(shù)，同時(shí)新型粉磨工藝D 的特征粒徑要小于新型粉磨工藝C。我們可以明確，采用新型粉磨工藝D 所生產(chǎn)出來(lái)的水泥具有完全符合標(biāo)準(zhǔn)及要求的性能，由此可見(jiàn)，立式磨可以被用作水泥生產(chǎn)的最終粉磨系統(tǒng)。

新型粉磨工藝C 可以被當(dāng)作對(duì)雙閉路粉磨系統(tǒng)的串聯(lián)處理，進(jìn)而達(dá)到提升水泥顆粒均勻性的目的。在參與研究的四種新型粉磨工藝中，C 工藝有著最大的均勻性系數(shù)。綜上，得出以下結(jié)論：B 工藝生產(chǎn)出來(lái)的水泥產(chǎn)品的顆粒分布均勻度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的粉磨工藝，而立式磨可以被應(yīng)用于水泥的終端粉磨系統(tǒng)中，有利于提升水泥顆粒的均勻性。不同新型粉磨工藝的均勻性系數(shù)及特征粒徑詳見(jiàn)下表：

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3.2 分析討論

一般情況下，水泥的完全水化時(shí)間越短，速度越快，這就意味著水泥的細(xì)度越高，同時(shí)，有效利用水泥凝膠性質(zhì)的概率更高。并且，水泥的強(qiáng)度對(duì)水泥的性能也有著直接的影響，包括水泥的粘結(jié)力與泌水性，水泥的早期強(qiáng)度值與水泥的性能成正比例增長(zhǎng)關(guān)系。水泥水化后的產(chǎn)物密度極高，因此大顆粒的水泥物質(zhì)在水化過(guò)程中只能完成顆粒表面的水化作用，如果水泥沒(méi)有得到完全水化則只能被用作于填料。與此同時(shí)，還要保證水泥的細(xì)度符合要求，如果水泥顆粒過(guò)細(xì)，雖然提升了水泥的水化速度，提高了水泥的利用率，但是水泥的漿體想要達(dá)到與面積相匹配的流動(dòng)性，就需要更大的水量，水泥漿體容易產(chǎn)生更多的孔隙，進(jìn)而降低水泥強(qiáng)度，影響水泥質(zhì)量。四種新型粉磨工藝下生產(chǎn)的水泥在特定粒徑單位下的粒度分布所占比詳見(jiàn)下表：

粒徑范圍 <3μm 3μm-10μm 30μm-60μm 60μm-90μm >90μm A 12.1% 73.12% 13.13% 1.51% 0.14%B 11.95% 71.89% 16.16% 0 0 C 14.75% 68.37% 14.48% 2.24% 0.16%D 16.35% 67.51% 14.58% 1.42% 0.13%

一般條件下，水泥顆粒的大小與水化速度的關(guān)系如下：當(dāng)水泥顆粒為10μm 時(shí)，水化速度最快，當(dāng)水泥顆粒處于3μm-30μm 之間時(shí)，是水泥的主要水化活性部分，當(dāng)水泥顆粒大于60μm 時(shí)，水化速度極為緩慢。對(duì)上表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以明確的看出，利用這四種新型粉磨技術(shù)生產(chǎn)的水泥中大于60μm 的水泥顆粒含量都很低，甚至，B 工藝中的含量為零。這些數(shù)據(jù)都能夠反映出同一個(gè)結(jié)論，那就是我國(guó)現(xiàn)有的粉磨工藝都能夠很輕松的將水泥顆粒粉磨至60μm 以下的粒徑顆粒，代表新型粉磨工藝可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥利用率的綜合提升。這四種新型粉磨工藝生產(chǎn)的水泥在均勻性系數(shù)上有著較為明顯的差異，但是百分之九十以上的水泥顆粒粒徑都能夠小于40μm，并且水泥的顆粒分布情況也能夠達(dá)到較為理想的均勻狀態(tài)，由此說(shuō)明，新型粉磨工藝的應(yīng)用有利于提升水泥顆粒分布均勻性。

對(duì)新型粉磨工藝A、B 所生產(chǎn)的水泥性能進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者無(wú)論是在水泥顆粒的特性上、粒徑大小上、均勻度上、性能上都沒(méi)有明顯的差別。如果單純的考慮水泥顆粒的分布角度需求，只需要應(yīng)用輥壓機(jī)與球磨機(jī)開(kāi)路系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，輥壓機(jī)與球磨機(jī)閉路系統(tǒng)的工藝應(yīng)用流程較為繁瑣、復(fù)雜，涉及到的設(shè)備較多且難以操作，需要水泥生產(chǎn)商投入大量的前期資金，因此可以應(yīng)用球磨機(jī)開(kāi)路與V 型選粉機(jī)的工藝來(lái)代替球磨機(jī)閉路工藝。

對(duì)新型粉磨工藝C、D 所生產(chǎn)的水泥性能進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者的顆粒分布情況也并無(wú)明顯差別。同樣的單純考慮水泥顆粒的分布角度需求，立式磨可以被用作終粉磨操作。同時(shí)，這兩種新型粉磨工藝生產(chǎn)出來(lái)的水泥成品在物理性能上與力學(xué)性能上的差異較小，能夠達(dá)到對(duì)水泥性能的預(yù)期目標(biāo)要求。因此，我們可以認(rèn)為，將立式磨應(yīng)用于水泥終粉磨工作中，能夠從根本上達(dá)到節(jié)約成本、簡(jiǎn)化流程、提升水泥生產(chǎn)率與性能的目的。通過(guò)對(duì)四種新型粉磨工藝的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在選擇終磨粉工藝時(shí)，立式磨工藝與球磨機(jī)工藝在水泥顆粒分布特性上存在一些差異，粒徑小于3μm 的顆粒含量增加，而粒徑處于3μm-30μm 的顆粒含量減少，但是所生產(chǎn)的水泥性能幾乎一致。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，這四種新型粉磨工藝都能夠從根本上提升生產(chǎn)水泥顆粒分布的均勻性，使水泥的整體性能穩(wěn)定，質(zhì)量相同。其次，研究中所采用的這四種新型粉磨工藝均能在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥利用率的提升，使水泥生產(chǎn)企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。同時(shí)，新型粉磨工藝都是由傳統(tǒng)的球磨機(jī)工藝演變而來(lái)的，在其基礎(chǔ)上，增加輥壓機(jī)裝置與選粉機(jī)裝置，構(gòu)成一個(gè)對(duì)物料進(jìn)行預(yù)粉磨的系統(tǒng)，使開(kāi)路與閉路球磨機(jī)系統(tǒng)的水泥顆粒分布特性上存在的差異最小化。最后，作為終粉磨工藝，立式磨工藝的重要性不言而喻，相比較而言，單純的應(yīng)用立式磨工藝與組合應(yīng)用輥壓機(jī)與球磨機(jī)工藝在生產(chǎn)的水泥產(chǎn)品顆粒分布特征層面上并無(wú)明顯的差異。