水泥系由水泥熟料、混合材、石膏及其他材料(如助磨劑)共同或分別磨細而成的具有水硬性的微米級粉體。現代水泥粉磨技術新觀點認為:好水泥是“磨”出來的。當今世界水泥粉磨技術已呈現多元化趨勢,且粉磨設備也向大型化、低耗高效及自動化方向發展。隨著科學技術的不斷進步,水泥粉磨機理已不再局限于傳統的低效率球、煅研磨方式,而是逐步向高效節能的輥磨過 渡。
就目前水泥粉磨工藝流程而言,有以下幾種:即管磨機(開路或閉路)粉磨系統、立磨粉磨系統、筒輥磨粉磨系統及輥壓機終粉磨系統等。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用直接影響水泥的產量、質量及生產成本,在水泥制備中占有舉足輕重的地位。
水泥粉磨工藝現狀及發展趨勢縱觀現代水泥粉磨工藝,絕大部分工藝流程仍以管磨機作為粉磨設備。目前,國內水泥管磨機設計直徑已到椎5m左右,產量在150t/h以上。國際上已設計到椎5.8m以上的大型管磨機,用于粉磨水泥,臺時產量達200t/h以上。管磨機的粉磨機理是利用筒體旋轉過程中將能量傳遞給襯板,由襯板提升、拋落研磨體對磨內物料進行沖擊破碎、研磨而完成粉磨作業。管磨機內所用的研磨體形狀多為傳統的圓球和柱狀,圓球形研磨體對被磨物料以 點接觸方式進行沖擊破碎,粉磨效率較低。尤其是當入磨物料粒度尺寸較大,易磨性差時,管磨機低效率、高電耗的矛盾更為突出。
為了改善粉磨作業條件,提高磨機系統產量、降低粉磨電耗,水泥工程技術人員從縮小入磨物料粒度入手,通過優化設計襯板工作表面形狀、改變磨內各倉研磨體的提升,拋落軌跡以及采用助磨劑等技術手段,在一定程度上,大幅度提高了磨機的生產效率。
水泥粉磨工藝中,除管磨機流程外,20世紀80年代中期在德國問世的輥壓機主要用于水泥生料和水泥熟料的預粉碎,即半終粉磨。輥壓機的粉磨機理為料床粉碎,現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。被兩只高壓對輥擠壓的物料產生大量的裂紋和細粉,顯著改善了物料的易磨性。
通過將擠壓后的料餅打散分級分選后形成閉路循環,成品被選出,粗顆粒物料再入輥壓機粉碎。輥壓機系統的電耗雖低于管磨機粉磨系統,但采用輥壓機終粉磨制得的水泥成品顆粒形貌呈多角形結構,標準稠度需水量增大,在混凝土制備過程中的工作性能不如管磨機粉磨的水泥好。
立磨由于其系統產量高、電耗低而被廣泛應用于生料制備過程。目前,國際上已有采用立磨粉磨水泥(終粉磨)的報道。立磨的粉磨機理與輥壓機有相似之處,均為料床粉碎。所不同的是,立磨磨輥對物料的接觸方式是柱面與平面,而輥壓機輥子與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置選粉分級系統,而輥壓機則必須單獨設置,系統比立磨復雜。現階段世界上最大的立磨單產已在600t/h,這是管磨機和輥壓機粉磨系統所不能比擬的。同時,立磨粉磨系統電耗明顯低于輥壓機系統。
水泥粉磨工藝改造要點1.大型管磨機的改造(椎4m以上)
當今水泥工業生產中,管磨機仍占粉磨設備的主導地位。如前所述,管磨機電能利用率低,粉磨電耗高于輥壓機、立磨及筒輥磨系統。為了降低粉磨電耗,多數企業在管磨機前增設物料預處理工藝,通過預處理設備縮小入磨粒度,在大幅度提高磨機產量(30%~50%)的同時,顯著降低粉磨系統電耗(20%~30%)及生產成本,提高水泥實物質量。以輥壓機+打散分級+管磨機預處理粉磨系統(閉路)為例,粉磨新型干法窯熟料,電耗在28kWh/t~32kWh/t,比單獨采用管磨機,不設置預處理工藝時的電耗要低8kWh/t~12kwh/t.由此可見,強化對入磨物料的預處理,才能使粉磨系統長期保持較高而穩定的粉磨效率及較低的粉磨電耗。同時,由于入磨物料粒度縮小,可優化設計磨內研磨體級配、降低研磨體平均尺寸,更有利于顯著提高水泥的磨細程度(比表面積)和膠砂強度。