摘要在“輥壓機(jī)+V型選粉機(jī)+球磨機(jī)+高效選粉機(jī)”聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中，輥壓機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉（3~32μm）可達(dá)到35%~40%，為此，通過(guò)分流閥將輥壓機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉按不同比例加入成品形成半終粉磨。對(duì)原材料細(xì)度、成品顆粒級(jí)配和物理性能進(jìn)行分析驗(yàn)證，通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整細(xì)度指標(biāo)，可找出輥壓機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉最佳摻入量，在保持水泥強(qiáng)度和與外加劑相容性基本不改變前提下，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)量和降低電耗的目的。
目前，水泥企業(yè)普遍應(yīng)用的帶輥壓機(jī)雙閉路聯(lián)合粉磨工藝存在著產(chǎn)量偏低的情況，將聯(lián)合粉磨工藝改造為半終粉磨工藝可提升15%~30%的產(chǎn)量，但在生產(chǎn)P·O42.5及其以上等級(jí)水泥時(shí)會(huì)由于水泥中片狀和不規(guī)則狀物料顆粒增多，造成成品水泥的需水量增大，與外加劑相容性變差。
本文總結(jié)的是我公司通過(guò)分流閥將輥壓機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉按不同比例加入成品形成半終粉磨的試驗(yàn)情況，供同行參考。
1 試驗(yàn)粉磨系統(tǒng)基本情況主要設(shè)備配置及性能見(jiàn)表1，物料配比及細(xì)度指標(biāo)見(jiàn)表2。
表1 主要設(shè)備配置及性能
表2 P·O42.5水泥物料配比及細(xì)度指標(biāo)
注：粉煤灰直接喂入選粉機(jī)。
2 粉磨流程改進(jìn)我們?cè)诔鯲型選粉機(jī)與入磨溜子之間安裝可調(diào)節(jié)翻板式分料閥（以下簡(jiǎn)稱分料閥），該分料閥可將物料分為兩路，一路入磨機(jī)，另一路經(jīng)空氣輸送斜槽入高效選粉機(jī)，同時(shí)，該分料閥還可進(jìn)行10格調(diào)節(jié)（0%~100%）。試驗(yàn)前后工藝流程簡(jiǎn)圖及照片分別見(jiàn)圖1~圖3。
圖1 改造前聯(lián)合粉磨工藝流程
圖2 改造后半終粉磨工藝流程
圖3 兩路分料閥3 試驗(yàn)步驟（1）在設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)質(zhì)量正常情況下，出V型選粉機(jī)微粉全部入磨機(jī)，即以聯(lián)合粉磨方式為基準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱為試驗(yàn)1；
（2）將分料閥閥桿調(diào)至2格，出V型選粉機(jī)微粉約有80%入磨機(jī)，簡(jiǎn)稱為試驗(yàn)2；
（3）將分料閥閥桿調(diào)至4格，出V型選粉機(jī)微粉約有60%入磨機(jī)，簡(jiǎn)稱為試驗(yàn)3；
（4）將分料閥閥桿調(diào)至5格，出V型選粉機(jī)微粉約有50%入磨機(jī)，簡(jiǎn)稱為試驗(yàn)4；
（5） 質(zhì)量指標(biāo)的調(diào)整為試驗(yàn)5。
生產(chǎn)P·O42.5水泥時(shí)開(kāi)始試驗(yàn)，在設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)質(zhì)量正常（試驗(yàn)1）情況下將分料閥調(diào)至5格（試驗(yàn)4），通過(guò)中控調(diào)整，磨機(jī)產(chǎn)量雖然提高15%，但出磨提升機(jī)電流由正常的82~85 A上升至報(bào)警狀態(tài)（92~95 A），出磨水泥比表面積也下降15~20 m2/kg，分析認(rèn)為由于提升機(jī)入料中含有較多未經(jīng)過(guò)粉磨的粗顆粒，造成選粉機(jī)回粉（粗粉）含量增多，球磨機(jī)破碎和研磨效率降低，循環(huán)負(fù)荷增大，因此未進(jìn)行開(kāi)啟分料閥5格以上的試驗(yàn)。為此，將分料閥降至4格進(jìn)行試驗(yàn)（試驗(yàn)3），經(jīng)中控調(diào)整，出磨提升機(jī)電流處于穩(wěn)定安全運(yùn)行范圍，出磨水泥比表面積也符合質(zhì)量指標(biāo)要求，可將分料閥降至2格進(jìn)行試驗(yàn)（試驗(yàn)2）。
關(guān)閉和開(kāi)啟不同格數(shù)的分料閥進(jìn)行生產(chǎn)，分別標(biāo)定磨機(jī)產(chǎn)量，并對(duì)粉磨過(guò)程中各點(diǎn)物料進(jìn)行取樣，測(cè)定物料顆粒組成及物理性能、與外加劑相容性。然后對(duì)加工過(guò)程中各點(diǎn)物料粒度變化情況進(jìn)行比較后進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的調(diào)整（試驗(yàn)5）。
4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較和說(shuō)明4.1 試驗(yàn)過(guò)程中輥壓機(jī)物料顆粒組成變化
入輥壓機(jī)熟料篩分粒度組成變化見(jiàn)表3，出V型選粉機(jī)微粉顆粒組成變化見(jiàn)表4。其中，出V型選粉機(jī)微粉是指物料經(jīng)輥壓機(jī)擠壓，由V型選粉機(jī)進(jìn)行分選后的細(xì)料，也就是輥壓機(jī)加工后的產(chǎn)品。
表4 出V型選粉機(jī)微粉顆粒組成變化情況
從表3和表4比較可知，四種試驗(yàn)運(yùn)行情況下，試驗(yàn)原始物料配比不變，熟料粒度差別不大的情況下，隨著投料量的增加，出V型選粉機(jī)微粉總體變粗。
4.2 成品水泥顆粒組成變化
成品水泥顆粒組成變化分析見(jiàn)表5，成品水泥物理性能變化見(jiàn)表6。其中，（1）水泥凈漿流動(dòng)度和混凝土坍落度試驗(yàn)中減水劑均使用JY公司生產(chǎn)的PS-1型聚羧酸減水劑；（2）水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)依照GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行，減水劑摻入量為水泥質(zhì)量的0.8%；（3）混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，依照J(rèn)GJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行的相同配合比設(shè)計(jì)，減水劑摻入量為膠凝材料質(zhì)量（水泥、粉煤灰和礦粉）的2.0%，膠凝材料和骨料均為同一進(jìn)廠批次，坍落度試驗(yàn)依照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。
由表5和表6可以看出，成品水泥隨著產(chǎn)量的增加，相對(duì)基準(zhǔn)試驗(yàn)1，試驗(yàn)2和試驗(yàn)3中<3 μm和3~32 μm顆粒含量增加，≥32 μm顆粒含量減少，特征粒徑X'和中位徑D50變小，均勻性系數(shù)n增大，顆粒分布更為集中；在比表面積基本相同情況下，成品水泥的凈漿經(jīng)時(shí)損失和混凝土坍落度損失增大，說(shuō)明成品水泥與外加劑的相容性變差，但水泥和混凝土的抗壓強(qiáng)度有所提高。
由于部分V型選粉機(jī)微粉中達(dá)到成品粒徑的細(xì)粉直接入成品，成品水泥顆粒分布變窄，顆粒堆積密度下降，空隙率增大；＜3 μm顆粒含量增加，水化速度加快。水泥顆粒形貌中片狀和不規(guī)則狀物料顆粒增多，球形度顆粒相對(duì)減少，球形度相對(duì)變差，顆粒間的內(nèi)摩擦角增大，相同質(zhì)量的顆粒表面積相應(yīng)增大，導(dǎo)致顆粒表面濕潤(rùn)的吸附水增加，造成成品水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量相應(yīng)增加，水泥與外加劑的相容性變差。
在相同細(xì)度指標(biāo)（比表面積）的情況下，寬顆粒分布的水泥早期水化稍快些，窄顆粒分布的水泥后期水化快些，28d齡期的水化程度也稍高些，根據(jù)成品水泥強(qiáng)度和外加劑相容性的變化，我們進(jìn)行了試驗(yàn)5，在試驗(yàn)3的基礎(chǔ)上，將質(zhì)量（比表面積）指標(biāo)下調(diào)10 m2/kg，擴(kuò)大顆粒分布的寬度和減少＜3 μm顆粒含量，由表6可以看出，通過(guò)調(diào)整，試驗(yàn)5成品水泥強(qiáng)度和與外加劑相容性基本保持和基準(zhǔn)試驗(yàn)1相同。
4.3 對(duì)產(chǎn)量的影響及分析
SX3000型選粉機(jī)系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷率和選粉效率對(duì)比見(jiàn)表7。
由表7可知，基準(zhǔn)試驗(yàn)1中選粉效率較低，說(shuō)明磨機(jī)存在過(guò)粉磨情況。部分V型選粉機(jī)微粉直接進(jìn)入高效選粉機(jī)，相對(duì)于基準(zhǔn)試驗(yàn)1，試驗(yàn)2、試驗(yàn)3和試驗(yàn)5提供給選粉機(jī)的物料中合格細(xì)粉量增加，降低了回磨的循環(huán)料量，經(jīng)過(guò)高效選粉機(jī)分選后，成品率提高，磨內(nèi)通過(guò)料量相應(yīng)減少，降低了循環(huán)負(fù)荷率，減緩了對(duì)研磨體的襯墊作用，避免了過(guò)粉磨現(xiàn)象，使粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量提高。
5 效益分析試驗(yàn)過(guò)程中粉磨系統(tǒng)的電耗及產(chǎn)量變化見(jiàn)表8。
相對(duì)于基準(zhǔn)試驗(yàn)1，試驗(yàn)5水泥產(chǎn)量提高10.9%，水泥單位電耗32.0 kWh/t，水泥每噸節(jié)電2.5 kWh/t，2017年此磨機(jī)生產(chǎn)P·O42.5水泥34.8萬(wàn)t，電價(jià)按0.58元/kWh計(jì)算，同比創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益50.5萬(wàn)元，其中不包括增產(chǎn)水泥3.6萬(wàn)t增加的銷售利潤(rùn)。
注：總耗電量是指粉磨系統(tǒng)中密封變壓器、磨主電動(dòng)機(jī)、動(dòng)輥電動(dòng)機(jī)、定輥電動(dòng)機(jī)、系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)的耗電量總和。
6 結(jié)論在聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中，出V型選粉機(jī)微粉經(jīng)分料閥按最佳比例直接喂入選粉機(jī)，形成部分半終粉磨工藝，可有效減少球磨機(jī)內(nèi)“軟墊”和“過(guò)粉磨”現(xiàn)象，能夠增加球磨機(jī)破碎和研磨效率，水泥產(chǎn)量提高10.9%，且噸水泥電耗降低2.5kWh/t。
進(jìn)入成品的V型選粉機(jī)微粉中球形顆粒減少和<3 μm顆粒含量增多，使成品水泥與外加劑相容性變差，可通過(guò)調(diào)整質(zhì)量指標(biāo)（比表面積）方法，擴(kuò)大水泥顆粒分布的寬度和減少<3 μm顆粒含量，使成品水泥保持和聯(lián)合粉磨工藝基本一致的強(qiáng)度和與外加劑相容性。
本試驗(yàn)僅是通過(guò)分料閥用空氣輸送斜槽將部分出V型選粉機(jī)微粉輸送至高效選粉機(jī)進(jìn)行分選形成半終粉磨工藝，未對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行改造，此工藝改造簡(jiǎn)單，實(shí)施方便。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，其他通過(guò)調(diào)整磨機(jī)級(jí)配、重新分配磨機(jī)倉(cāng)長(zhǎng)、改造O-Sepa選粉機(jī)等措施也可有效提高半終粉磨工藝的磨機(jī)產(chǎn)量。
