輥壓機聯合粉磨系統具有優質、高產、低能耗的綜合優勢

馬成福

摘要：近年來，隨著水泥工業化的進程及生產工藝、過程控制技術的不斷升級，水泥粉磨工藝和裝備由以球磨機為主，發展為高效率的立式磨、輥壓機等多種新型粉磨設備并用，幾種設備的工藝組合，并朝著粉磨設備大型化、提升機工藝控制技術智能化方面發展，以滿足水泥生產大型化、現代化的要求。輥壓機料床粉磨技術是一項先進而成熟的粉磨技術，在輥壓機的各種粉磨流程中，由V型靜態選粉機和輥壓機組成的聯合粉磨系統尤其具有優質、高產、低消耗等綜合優勢。

關鍵詞：輥壓機新型粉磨聯合粉磨粉磨系統水泥質量粉磨效率綜合優勢

一、聯合粉磨生產優勢

1.節能、環保、確保水泥質量

粉磨在制造水泥工程中占有非常重要的地位，無論是生料(半成品)還是水泥(成品)需要通過粉磨來獲得，每生產1噸水泥，需要粉磨各種物料3、5噸左右，電耗約為100～110kW.h，其中60％～70％的電耗消耗在粉磨中。尤其是水泥粉磨系統比生料粉磨系統耗電量更大，這是因為水泥熟料質量差時，熟料中的硅酸二鈣含量高時難磨，粉磨效率就會明顯降低，電耗明顯增加。從水泥的水化和硬化反應、膠凝性有效利用率、強度尤其是早期強度來考慮，水泥磨的越細越好，這樣還能改善其泌水性和易性等，水泥還要考慮產品的顆粒分布，力爭做到節能、環保、確保水泥質量。

2.實現宏偉目標

節能是促進經濟社會可持續發展、實現全面建設小康社會宏偉目標的關鍵之一。工業是能源和原材料的主要消耗大戶，水泥工業又是大量耗能的工業，因此節能降耗成為我國水泥工業長期而重要的任務，實現這一目標的關鍵在于提高粉磨效率，降低粉磨作業電耗。實際生產中，以輥壓機為代表的料床預粉磨系統是料床粉磨的主導。預粉磨分為循環預粉磨、混合粉磨、聯合粉磨和半終粉磨。相對球磨機一級閉路粉磨工藝，聯合粉磨和半終粉磨流程具有明顯的系統優勢。雖然半終粉磨在系統增產方面具有更好的效果，但其節能幅度卻略低于聯合粉磨，且設備選型時受到一定限制，因此在實際工程設計中，聯合粉磨流程得到了更加廣泛的應用。尤其在生產改造項目中，由于受到原有設備能力限制(尤其是原有選粉機的能力不足)，選用半終粉磨流程局限性較大，而循環預粉磨、聯合粉磨流程則具有較大的可行性，這其中又以聯合粉磨流程更能取得良好的節能增產效果。

二、聯合粉磨提高產量，降低能耗的主要措施

1.水泥平均粒度

在水泥粉磨過程中，不是均勻的單顆粒，而是包含不同粒徑的顆粒體一粒群，所以在評述水泥細度時若只用篩余這一簡單的表示方法，差不多有90％多的水泥顆粒都通過篩孔成了篩下物，然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚，故篩余量相同時比表面積也會出現很懸殊的現象。水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因為兩個平均粒度相同的粒群，完全可能有不一樣的粒度組成(顆粒級配)。

2.水泥比表面積

國外水泥標準大多規定比表面積指標，一般都采用勃氏比表面積儀測定水泥比表面積，我國的硅酸鹽水泥和熟料的國家標準規定已與國外標準一致。水泥比表面積與水泥性能已存在著較好的關系。水泥成品的比表面積與其物理力學強度之間具有良好的相關性，由于閉路粉磨工藝的特殊性及選粉機自身的分級精度，研磨體級配等方面的原因，其成品比表面積一般都不很高，制約了水化活性的發揮。實際生產過程中，可采取以下技術措施，將水泥比表面積提高至350m²／kg以上。

3.水泥顆粒級配

國內外長期試驗研究證明，水泥顆粒級配是水泥性能的決定因素，目前比較公認的水泥最佳顆粒級配為3—32μm，而3—32μm顆粒對強度的增長起主要作用，其粒度分布是連續的，總量應不低于65％；16—24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好；小于3μm的細顆粒，易結團，不要超過10％；大于64μm的顆粒活性很小。水泥粒度分布(顆粒級配)不當還會影響水泥水化時的需水量(和易性)，若為了達到水泥砂漿的標準稠度而提高了用水量，則最終會降低硬化后的水泥或表混凝土的強度。因此掌握水泥顆粒級配的指標是很重要的。國外水泥的圓度系數，大多在0.67左右。中國建材科學研究院測定的我國部分大、中型水泥企業水泥的圓度系數平均值為0.63，波動在0.51—0.73之間。試驗研究表明，將水泥顆粒的圓度系數由0.67提高到0.85時，水泥砂漿28d抗壓強度可提高20—30％。

水泥的合理顆粒組成是指該組成能最大限度地發揮水泥熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業了解水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積可以及時掌握與水泥需水性等密切相關的微細顆粒的含量。二者相結合進行粉磨工藝參數控制，將使水泥性能達到最優化。

大于45μm的熟料顆粒全水化時間很長，對水泥強度貢獻很小，熟料與水作用生成的水化產物是水泥產生膠凝性的根本原因。水泥顆粒的水化程度決定水泥膠凝性的發揮。熟料的水化程度與礦物種類和顆粒大小有關。

目前比較公認的水泥最佳性能的顆粒級配為：3—32μm顆粒總量不能低于65％，＜3μm細顆粒不要超過10％，＞65μm顆粒最好為0，＜1μm的顆粒最好沒有。因為3.32μm顆粒對強度增長起主要作用，特別是16—24μm顆粒對水泥性能尤為重要，含量越多越好；＜3μm的細顆粒容易結團，＜1μm的小顆粒在加水攪拌中很快就水化，對混凝土強度作用很小，且影響水泥與外加劑的適應性，易影響水泥性能而導致混凝土開裂，嚴重影響混凝土的耐久性；＞65μm的顆粒水化很慢，對28d強度貢獻很小。

在固定的工藝條件下，使水泥的45μm篩余量和比表面積控制在一個合理的水平上時，可限制3μm以下和45μm以上的顆粒，以此獲得良好的水泥性能和較低的生產成本。這種細度控制方法與其它方法相比，具有操作簡便、控制有效的優點。只要取樣進行篩析試驗和比表面積測定，就可以為磨機的操作提供依據。

提高水泥粉磨系統產量、降低電耗歷來是人們關注的焦點，尤其是ISO標準實施后，對于多數水泥企業來說，都感到既要使產品適應新標準的質量要求，又不影響磨機產量、增加生產成本，對水泥粉磨系統進行優化改造無疑是首選措施。

4.粉磨方式

預粉碎是粉磨系統大幅度提高產量的主要措施，預粉碎一般是指在球磨機前設置一臺細碎機，使人磨粒度降低，將原來球磨機粗磨倉擔負的部分粗碎任務交由效率較高的細碎機來完成，增設預破碎后，球磨機內部結構也要進行相應調整，尤其是一倉應以提高研磨能力為目標。從理論上分析，加預破碎后人磨物料粒度降低，一倉的破碎作用與研磨作用已退居次要地位，采用預破碎系統進行提高磨機產量的改造，低投資是其最大優勢，它主要適合于磨機輔助設備和輸送設備富裕能力有限，以及大幅度升級成本效益不合理的廠家。

(1)磨前采用輥壓機預碎

采用輥壓機作為預粉磨設備。建議采用半終粉磨流程，即預粉磨球磨機與選粉機組成閉路系統，使進入后續球磨機的物料粒度更加均勻，一般＜2mm的占90％左右，最大粒度控制在＜5mm，可縮短物料在磨內的停留時間，避免出現“飽磨”現象。球磨機預粉磨工藝提高產量的幅度可達50％以上。

(2)采用高效選粉機

閉路粉磨的必要設備是選粉機。選粉機的功能是通過將出磨料中達到一定粒徑的顆粒及時選出，減少磨內過粉磨量，從而提高磨機粉磨系統效率。但選粉機本身并不產生細粉，選粉機的選用和改造應與磨機的改造結合起來進行。當然，一般說來，選粉機的效率高，系統產量也高。選粉機的關鍵技術是“分散”、“分級”和“收集”。“分散”是指進入選粉機的物料要盡可能地拋撒開來，物料顆粒之間要形成一定的空間距離。日本O—Sepa選粉機籠形分離、轉子選粉機旋風分離、旁路除塵分離和輔助進風分離為一體的五級分離的高效選粉機，其分散、分級及收集機理非常明確，尤其分級機理與離心式、旋風式包括轉子式選粉機相比有突破性的改變，選粉機的各環節均達到了相當高的水平，因而分級效率高達85％。