生料制備的節能工藝展望

賈華平

（天瑞集團水泥公司，河南 汝州市 467500）

眾所周知，水泥行業是能耗大戶，能源消耗伴隨著水泥生產的全過程，在激烈的市場競爭和緊迫的節能壓力下，節能措施不斷推陳出新。在生料立磨、輥壓機聯合粉磨水泥、懸浮預熱和預分解燒成等工藝技術，已經成熟并得到快速推廣的今天，是否還有效果顯著的工藝節能措施呢？本文就自己了解的一些不全面的生料制備的情況，作一下技術展望。

1 關于生料的分別粉磨

分別粉磨這個概念起源于水泥粉磨系統，國內外在這方面已有諸多室內試驗和工業使用案例，主要是針對易磨性相差較大的不同組分采取的措施，目前在國內外仍有使用的案例。而對于生料粉磨系統，目前尚未見到這方面的報道。

實際上，就生料粉磨來講，在不少的廠家，同樣存在著易磨性相差較大的配料組分。比如硅質原料，特別是采用硬質砂巖配料的企業，其砂巖與石灰石等其他組分，其易磨性就相差很大。這一點在窯灰的成分上有很好的體現，窯灰的KH明顯高于生料的，就說明砂巖與石灰石的易磨性相差很大。

當砂巖與其他組分的易磨性相差較大時，其生料中的組分細度就會有較大差別。生料就會在預熱器內發生分選現象，導致窯灰與生料的成分產生了較大的差別，給窯灰的使用帶來一定的麻煩，最終導致了含窯灰的入窯生料在成分上的不穩定，嚴重干擾了窯系統熱工制度的穩定。

更重要的是，較大的砂巖顆粒形成了制約固相反應的瓶頸。我們都知道，水泥熟料礦物都是通過固相反應完成的，生料磨的愈細、物料的顆粒愈小、比表面積愈大、組分間的接觸面積就愈大、表面質點的自由能也就愈大，就能使擴散和反應能力增強，反應速度加快。

有人做過試驗，當生料中粒度大于0.2mm的顆粒占到4.6%時，在1400℃燒成的熟料fCaO為4.7%；當生料中粒度大于0.2mm的顆粒減少到0.6%時，同樣在1400℃燒成的熟料，其fCaO竟然減少到1.5%以下。可見粒度對生料易燒性的影響有多么大！

理論上，物料的固相反應速度與其顆粒尺寸的平方成反比，即使有少量較大尺寸的顆粒存在，都會顯著延緩其反應過程的完成。所以，生產上，要盡量使生料的顆粒控制在較窄的范圍內，特別是要控制好0.2mm以上的顆粒。

但在實際生產中，生料粉磨得越細電耗就會越高。我們怎么樣在盡量減少生料粗顆粒的同時又少增加電耗呢？就是要將生料細度控制在較窄的范圍內；對于易磨性相差較大的原料組分，怎么樣在將砂巖磨細的同時，又不會把其他組分磨得過細呢？將砂巖與其他組分進行分別粉磨，就是完全必要的了。

在這方面，亞東水泥的江西公司已進行了工業嘗試，實踐證明，對于同樣細度的生料，其易燒性得到了大幅度提高，可以節約燃料。換句話說，在同樣易燒性的情況下，可以將生料細度放粗，實現節電的目的。

江西亞東由原來外購軟砂巖，改采用自有砂巖（硬質結晶），降低成本約21元/t(生料）。 使用一套原有RM56.4立磨，既研磨砂巖粉又磨石灰石粉，不增加主設備投資。采用砂巖分磨技術后，初步的結果顯示，對于熟料的強度有較大的提高，電耗下降，具體對比見表1。

表1 砂巖分磨前后數據對比

2 生料輥壓機終粉磨系統

目前生料制備有中卸烘干磨、立磨、輥壓機終粉磨三種方案，由于中卸磨能耗較高（22～26kWh/t），目前大都采用電耗較低的立磨粉磨生料（～18kWh/t），近幾年將輥壓機終粉磨用于粉磨生料，進一步降低了電耗（11～13kWh/t）。

輥壓機終粉磨用于生料制備，不但節電效果顯著，而且操作和維護都較容易，備品備件費用也低得多，應該是今后的一個發展方向。

下面以2500t/d窯系統所配生料制備系統的不同方案作一下對比，見表2。

表2 2500t/d窯生料制備系統配置對比

就粉磨系統來講，生料的比表面積一般在200m2/kg左右，在這個階段根本就談不上易磨性，影響產質量的主要是易碎性；受易磨性影響的階段，比表面積一般在320m2/kg以上，這就是水泥了。所以，對原料關注的應該是易碎性，而不是易磨性，輥壓機用于生料粉磨比用于水泥粉磨更適合。

圖1 河南嵩基5000t/d線輥壓機終粉磨中控操作畫面

鑒于生料輥壓機終粉磨系統具有顯著的節電效益，而且后續維護維修簡單、運行成本低，我也作了一些調查，了解的幾家公司的情況大致如下：

陜西滿意水泥，采用Φ2000×1600mm 2×1800kWh 輥壓機，臺時430t/h，電耗10.7kWh/t生料；四川亞東水泥，采用Φ1700×1800mm 2×1800kWh 輥壓機，臺時340～350t/h，電耗15～16 kWh/t生料；登封嵩基水泥，采用Φ2000×1600mm 2×1800kWh 輥壓機，臺時430～450t/h，電耗12kWh/t生料左右；邯鄲太行水泥，采用 Φ1700×1000mm 2×1120kWh 輥壓機，臺時250t/h，電耗13.5kWh/t生料；采用鋼渣配料時，臺時200t/h，電耗17kWh/t生料；山西智海水泥，采用Φ1800×1000mm 2×900kW輥壓機，臺時210～230t／h，電耗12kWh／t左右。

圖2 輥壓機終粉磨示意圖

仔細分析各公司的情況，有成功的、有不理想的、也有失敗的，但總體上節電效果都是肯定的，問題主要出在輥壓機的粘堵上。在北方干旱地區沒有太大問題，而同樣在南方多雨地區為什么有成功有失敗呢，進一步分析發現：輥壓機終粉磨系統并不怕雨水多、也不怕含土多，怕的是兩者都多，導致輥壓機粘堵。

就目前的運行情況來看，臺灣花蓮是雨水多，但含土少，運行良好；邯鄲太行是含土多，但雨水少，運行良好；登封嵩基是新廠設計，加大了物料堆存，具有較強的抗雨能力，也運行良好；四川亞東是雨水多、含土多、天氣潮濕，經常發生粘堵現象，臺時產量較低，但由于節電效果還是有的，目前仍在使用。

因此，在選擇輥壓機生料終粉磨系統時，一定要慎重考慮輥壓機的粘堵問題，適當加大防雨庫存、加強系統保溫措施、加強系統的烘干能力、甚至在破碎系統引入烘干功能，以確保在節電的同時能正常生產。對于雨水多而且原料含土多的生產條件，最好不要采用！