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1、预粉磨技术及其应用要点分析邹伟斌 邹捷摘要:本文探讨了水泥磨前预处理方式中的预粉磨技术及其要点，分析了影响水泥磨机产、质量的相关因素，提出了相应的技术措施.关键词:预粉磨 粉磨流程 粉磨效率水泥生产过程中，物料粉磨电耗占综合电耗的70%左右，直接影响水泥的制造成本。如何积极采用新工艺、新技术、新材料，大幅度提高粉磨系统生产效率、降低电能消耗成本，是摆在水泥工程技术人员面前的一项紧迫任务。本文以水泥粉磨系统为例，探讨磨前预处理工艺对水泥粉磨过程产、质量的影响:1.水泥磨前预处理方式入磨物料粒度是制约磨机粉磨效率的重要工艺参数。尤其是对水泥粉磨工艺而言，因所磨物料理化性能和显微硬度不同，易磨性指标
2、均差于生料组成中的物料。所以必须采取合理的技术手段，实施磨前物料预处理，缩小入磨粒度“多碎少磨”，把磨机一仓的破碎功能部分或全部移至磨外完成，才能大幅度提高现有粉磨系统产量、降低粉磨电耗。关于磨机产量与入磨物料程度之间的关系，可由下式表述:Kd=G2/G1=(d1/d2)X式中:Kd-磨机的相对生产率或称粒度系数 G1.G2-分别代表入磨粒度为d1、d2时的磨机产量(t/h) X-指数，与物料特性、成品粒度、粉磨条件有关.现以X=0.20为例，以此推出不同入磨粒度时磨机的相对生产率Kd.表1 不同入磨粒度时磨机的相对生产率Kdd2kdd125201510532251.001.051.111.2
3、01.381.531.66201.001.061.151.321.461.58151.001.081.251.381.50101.001.151.271.3851.001.111.2031.001.0821.00由表1可以看出将入磨物料粒度由25mm缩小至2mm以下，至少可使后续磨机增产幅度60%以上，这与实际生产应用中的情况是比较吻合的。就目前采用的水泥磨前物料预处理方式而言，一是预破碎，二是预粉(碎)磨。以下进行相关的技术分析：11预破碎预破碎是指磨前采用破碎机对入磨物料进行集中或单独处理，缩小其粒度至5-8mm以下。常用的有锤式破碎机、立式冲击破碎机等，一般可使粉磨系统增产1520%。由
4、于机内所用锤头、护板耐磨材料和被破物料硬度等方面的原因，预破碎设备的出机物料粒度短期内较好，长期效果较差。必须及时对机内锤头，护板间隙进行调整，否则，随着时间的推移，其出机粒度变大，失去预处理意义。具体来讲，单独采用预破碎而未设置出机物料闭路筛分为系统，难以长期保持稳定的增产效果；而采用由回转筛、破碎机组成的闭路筛分破碎系统的工艺复杂，设备多，维护量大；预破碎对石灰石等中硬度物料的处理能力较好，而对硬度高的水泥物料，尤其是新型干法窑生产的“干硬”熟料的破碎能力较差。尽管预破碎一次性投资较省，物料处理电耗不高(3-5Kwh/t)，但长期的维护费用较高。预破碎工艺的局限性导致入磨物料中细粉比例较少
5、，尤其2mm以下颗粒更少，故系统增产幅度不会太大。12 预粉(碎)磨1.2.1 辊压机辊压机的问世已有20多年历史，其粉碎机理为高效率的高压料床粉碎，物料受到挤压后，矿物晶格缺陷增加，内部裂纹增多、邦德功指数降低、易磨性显著提高，辊压机处理物料电耗一般在4-6Kwh/t。目前，大中型新型干法水泥企业或规模较大的粉磨站多采用辊压机+打散分级机(或V型选粉机)+管磨机(开路或闭路)的挤压联合粉磨系统.物料经循环挤压、打散分级后，可保证入磨物料为2mm以下粉体，能使后续管磨机增产50-100%，相应降低电耗2030%，以国内某100万吨粉磨站为例，采用辊压机+V型选粉机+闭路管磨机的挤压联合粉磨工艺
6、，3.213m闭路水泥磨产量达120t/h，粉磨电耗在24Kwh/t左右，其指标尚属国内先进水平。但是，辊压机加工精度要求高、系统较复杂、辊面磨损后的处理和日常维护费用高。以3.2m磨前配置的辊压机和分级设备为例，设备造价在300万元左右，一般地方企业难以承受，在维护应用中受到一定的限制。此外，辊压机自身固有的“边缘效应”及侧挡板、辊面磨损到一定程度后，会显著影响管磨机的增产和节电。1.2.2 棒磨机水泥磨前加装棒磨机，对所有进磨物料进行预粉磨或单独预磨熟料，比加装球磨机的效果更好。在0-3mm粗磨阶段，钢棒对物料的粉碎具有独特的“选择性”，这是球磨所不具备的1。棒磨预粉磨充分体现出钢棒对物料
7、的“线接触”特性，粉磨过程中，钢棒对被磨物料进行碾压辊轧，从而达到缩小物料粒度的目的.而球对物料的粉碎只有“点接触”功能，故其效果较差。采用棒磨预处理物料，粉磨电耗3Kwh/t，2mm颗粒占92.59-94.78%，其中80um成品量达30%左右。可使粉磨系统增产40-50%，节电20-30%。钢棒材质可选用硬度高、耐磨性和韧性优良的淬火轴承钢(GCr15) 、Mn13Cr2、60CrVTi、40CrMoCu等。采用棒磨机预处理后的物料既可以直接入磨，也可以采取分级机粗细分离形成闭路，1mm物料入磨， 粗颗粒再回棒磨处理。棒磨预处理工艺可以有以下几种流程:流程1：直接入磨，工艺简单，设置磨头仓
8、(棒磨机产量高于后续磨机产量)，后续磨机可以是闭路，也可以是开路.流程2：设置粗细分级，1mm物料回棒磨处理，工艺较复杂.流程3：设置选粉机对棒磨机处理后的物料进行选粉，选出的成品与后续闭路磨机成品一同入水泥园库，粗粉一部分回棒磨，工艺较复杂。流程4：对于后续磨机为开流系统而言，流程3中选粉机的粗粉入后续磨机，棒磨所产生的成品与后续磨机的成品一同入水泥园库，工艺较复杂。各水泥企业可根据自身的实际，选择设置高效的生产流程。表2 棒磨机预粉磨物料粒度分析粒径(mm)53210.50.080.08d80组成(%)0.123.407.4122.5233.4064.8235.181.05mm2 关于棒磨
9、机预处理工艺后续管磨机参数的调整21 棒磨预处理开路高细磨系统入磨物料经棒磨预处理，入后续管磨机的最大粒度2mm，磨机一仓的功能由棒磨取代，相当于延长了细磨仓和物料被细磨的时间。此时应缩短后续磨机一仓的长度，同时缩小磨内研磨体平均尺寸，增大研磨体的总表面积，强化对物料的细磨功能。预处理开路高细磨工艺，需对磨内进行相应改造，安装筛分隔仓板的同时，对细磨仓衬板实施活化处理，以充分激活小形研磨体的粉磨能量，显著提高水泥的磨细程度和胶凝活性。开路高细磨生产的水泥颗粒级配中的某一粒径含量相对集中，即通常所说的“窄级配水泥”。由于成品中30um以下颗粒所占的比例决定水泥强度的发挥，特征粒径16-24um颗
10、粒与水泥强度的增长呈正相关，其含量越多越好.未设置预粉磨工艺时，因入磨物料粒度较大，加之磨身较短，物料在磨内停留粉磨的时间也短.尤其是烧结良好的高强度熟料及混合材中易磨性差的物料如：矿渣、钢渣、铜渣、磷渣、增钙渣等，往往不易被磨细，导致成品中粗颗粒所占比例偏多，严重制约了水泥的水化活性，影响强度的正常发挥。采用棒磨预粉磨粉磨物料，后续水泥磨机的入磨粒度50%)、节电(20%)、高细(成品比表面积380m2/Kg) 高强的综合技术经济效果。开路高细磨内隔仓板缝可取8-10mm，磨尾出料篦板缝一般为6-8mm，以便于使用小型研磨体.现以某粉磨站2.26.5m开路水泥磨为例，粉磨新型干法窑熟料，未设
11、置磨前预处理时台时产量11t/h(R802.5%)、粉磨电耗42Kwh/t。采用预粉磨工艺后，磨机台时产量达16.8t/h(R802.0%)、粉磨电耗30.4Kwh/t，系统增产幅度52.73%，节电27.62%。全年按运转率88%计算，可增产水泥5.08万吨，按增产后的台时产量运行，全年可节电150万kWh，节电价值达90万元。 表 3 预处理前后磨机工艺参数变化项目一仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状隔仓板缝(mm)二仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状出磨篦板缝(mm)前2.75449.52阶梯10-123.505612.11波纹10后2.25367.79阶梯8-1
12、04.06413.85波纹+活化8为满足预处理工艺后续磨机粉磨状况，一仓长度适当缩短，二仓延长，以适应细磨粉状物料技术要求。磨内研磨体级配过程中，采取“逐渐大”的方式，增强研磨体对物料的研磨功能.表 4 预处理后续磨体研磨体级配一仓60504030Dcp(mm)(%)1.22.43.64.812t4034.24二仓202518231520Dcp(mm)(%)4.66.911.523t17.436.11改造后，总装载量为35t，由于隔仓板及篦板缝缩小，为使用较小规格研磨体创造了良好条件，球、锻材质为低铬合金。预处理开路高细磨系统，必须强化通风除尘，磨内风速应0.6m/s，同时应采用布袋收尘工艺。
13、在生产过程中，如果研磨体和衬板表面因静电吸附而影响粉磨效率时，可以考虑引入助磨剂解决(以液体效果显著).该系统粉磨电耗一般在30Kwh/t左右，随系统产量的提高，粉磨电耗明显下降.采用预处理开路高细磨粉磨系统，还可以很方便地调节成品比表面积，生产32.5、42.5甚至52.5级水泥.2.2 棒磨预处理闭路粉磨系统在中、小型水泥企业，闭路水泥粉磨工艺应用较广泛。不同于开路粉磨系统是其带有选粉机形成闭路循环，在原开路基础上可提高产量20-30%。闭路粉磨工艺最重要的技术环节是选粉机的分级精度一定要高，性能稳定，长期运行可靠，否则难以达到最佳技术效果。最佳配置为:棒磨预处理+磨内筛分+磨外高效选粉。
14、由于吸收了开路高细磨的部分技术特点，可以避免水泥颗粒级配变宽的现象，力争使特征粒径含量更多一些，更有利于水泥水化活性及力学强度的进一步发挥。但目前采用磨内筛分的闭路磨不多，一般只用普通隔仓板及出料篦板，只是篦缝较以前有所缩小(如采用6-8mm)，并采取防堵设计.现以某2.26.5m闭路水泥磨机进行分析，粉磨新型干法窑熟料，未设预粉磨时，闭路台产12.2t/h(R803.0%)、粉磨电耗37.1kwh/t，实施预粉磨技术后，磨机台产提高到19.7t/h(R802.5%)、粉磨电耗29.4kwh/t.增产7.5t/h、增产幅度61.48%，节电7.7kwh/t，节电幅度20.75%。全年运转率88%，可增产水泥5.78万吨，节电132万Kwh，节电价值达79.2万元。表5 预处理前后磨机工艺参数变化项目一仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状隔仓板缝(mm)二仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状出磨篦板缝(mm)前
