工藝發展趨勢
通過將擠壓後的料餅打散分級分選後形成閉路循環,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於管磨機粉磨系統,但採用輥壓機終粉磨製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,在混凝土製備過程中的工作性能不如管磨機粉磨的水泥好。
立磨由於其系統產量高、電耗低而被廣泛套用於生料製備過程。國際上已有採用立磨粉磨水泥(終粉磨)的報導。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定選粉分級系統,而輥壓機則必須單獨設定,系統比立磨複雜。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於輥壓機系統。
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,粉磨電耗高於輥壓機、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,粉磨新型乾法窯熟料,電耗在28kWh/t~32kWh/t,比單獨採用管磨機,不設定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,由於入磨物料粒度縮小,可最佳化設計磨內研磨體級配、降低研磨體平均尺寸,更有利於顯著提高水泥的磨細程度(比表面積)和膠砂強度。
大型管磨機內部應採用提升、分級襯板、篩分裝置、活化裝置、研磨體防串裝置。基於大型管磨機研磨體裝載量多的緣故,為使系統能夠長期保持穩產、高產,要求採用質量優良的硬質合金研磨體,如高、中鉻合金材質(磨耗<50g/t、破損率<1.0%)。
同時,磨內其他部位易損件,如襯板、隔倉板等,也宜選用與研磨體相同的材質與其配副,以獲得最佳抗磨效果和良好的表面光潔度,為穩定系統產、質量創造條件。
為了提高出磨水泥的圓型度,部分企業在細磨倉內全部採用椎8mm~12mm的微形球,使用效果良好。大型管磨機有多個倉位,各倉內所用的研磨體規格不同,一般規律是自進料端向出料端各倉的研磨體規格逐漸縮小,以增強研磨體對物料的磨細功能。研磨體的填充率一般<32%,大多在26%~30%之間選取。
2.中小型水泥粉磨工藝的改造(椎4m以下)
對於中小型管磨機而言,無論是開路還是閉路粉磨系統,必須設定磨前物料預處理工藝。可選用的預處理方式有預破碎、預粉碎和預粉磨,3種預處理工藝中,以預粉磨(即採用短粗型棒磨或筒輥磨)技術效果最好,電耗低、長期運行可靠,經處理後的物料最大粒度均穩定在2mm以下,其中尚含有30%左右的成品。預處理工藝的設定,部分或全部取代了磨機粗磨倉的功能,相當於延長了磨機的細磨倉,更有利於提高長徑比較小(L/D≈3)的中長磨或短磨的系統產量(30%~50%)、降低粉磨電耗(10%~30%)。現就採用預處理後的幾種粉磨流程的改造進行探討。
3.預處理開路高細磨系統眾所周知,水泥成品中30μm以下顆粒所占比例決定膠砂強度的發揮,特徵粒徑16μm~24μm的含量越多越好。中小型磨機一般磨身較短,物料在磨內停留被粉磨的時間也短,完全依靠磨內研磨體對物料的破碎與粉磨,物料往往不易被磨細,導致成品中粗顆粒含量偏多,嚴重製約水泥水化活性的發揮。預處理工藝的設定對開路粉磨系統的增產、節電及提高水泥的磨細程度意義重大。
入磨物料經過預處理,磨機一倉的功能由預處理設備完成,磨內研磨體平均尺寸縮小,增強了對物料的細磨能力,水泥成品中30μm以下顆粒比例顯著增加。
預處理開路高細磨工藝形成後,宜對磨內進行相應改造,安裝篩分分級隔倉板,同時對細磨倉襯板進行活化處理,以充分激活微形研磨體的粉磨能量,顯著提高水泥的磨細程度和膠凝活性。經開路工藝磨細後的水泥顆粒級配中某一粒徑的含量相對集中,即通常所說的“窄級配水泥”。磨內隔倉板及出料篦板篦縫一般≤6mm.開路高細磨系統必須強化通風與收塵措施,磨內風速保持0.5m/s~0.8m/s,宜選擇布袋收塵工藝。
如果出現研磨體表面因靜電吸附細物料而影響粉磨效率時,可考慮引入助磨劑解決,該工藝粉磨電耗一般在30kWh/t~33kWh/t. 4.預處理閉路粉磨工藝閉路粉磨工藝是在開路粉磨基礎上通過增設高效選粉設備改造而成。閉路粉磨工藝最重要的技術環節是所選用的選粉機的分級精度一定要高(如選粉效率達85%以上)、性能穩定、長期運行可靠,否則難以達到最佳技術效果。該工藝最佳配置為:磨前預處理+磨內篩分+磨外高效選粉,可以避免閉路粉磨水泥顆粒級配變寬的現象,力求使特徵粒徑的粉體含量更多些,利於水泥水化活性及力學強度的進一步發揮。閉路粉磨系統電耗低於開路系統,一般為≤28kwh/t.山東建材學院研究人員曾對某廠椎2.2×6.5m閉路水泥磨系統採用預處理技術進行改造,入磨物料平均粒度由9.7mm降至5.3mm,同時最佳化設計磨內研磨體級配、調整兩倉填充率、改進選粉機內部結構,適當降低系統循環負荷率。改造後,出磨水泥成品比表面積提高70%、3天抗壓強度提高65%. 5.物料分別粉磨工藝物料分別粉磨工藝可最大限度地發揮水泥成品的膠凝活性,為大量利用高活性工業廢渣,淨化生態環境創造了良好的條件。經分別粉磨再“勾兌配製”的水泥,有更多的混合材摻量。同時由於熟料摻量減少,製得的水泥中不僅鹼含量低,而且水化熱也低,可顯著提高混凝土製品的耐久性。
分別粉磨工藝製備的水泥顆粒級配更合理,強度增進率高,製造成本低,粉磨電耗居中,一般在40~50,是粉磨工藝發展和改造的方向之一。
工藝注意事項
採用助磨劑後,必須使設備的工藝條件與之適應。物料在磨內的停留時間減少,因此必須改變研磨體與物料的比,即:料球比和循環負荷等。助磨劑在開流磨中使用,能增加細粉含量。在一般情況下,添加助磨劑使物料的流速加快,使物料細度相對流速的變化更加敏感。
所以在開流磨中要特別注意對助磨劑添加方法的合理控制:一方面,通過對添加量的調整使物料流速不至於失控(即跑粗料),另一方面,還要注意添加的穩定性和均勻性。在不改變磨內結構的條件下,還可以適當降低通風量以降低物料流速。
在圈流粉磨系統,要使選粉機與之匹配,保持成品細度不變,則可提高產量。在某一特定閉路磨機中,成品細度不變的情況下,循環負荷的大小決定於出磨物料的細度,反應了物料在磨機中停留時間的長短。循環負荷大,表明物料在磨機內停留時間短,出磨物料粗。循環負荷小,表明物料在磨機內停留時間長,出磨物料細。使用助磨劑後物料流速的加快會使物料在磨內通過的時間縮短。如果原系統循環負荷較大,物料停留時間較短,添加助磨劑後不對磨機系統進行適當調整,就容易造成磨內物料流速失控,使助磨劑的助磨作用降低或消失。同時,由於流速過快,物料得不到“充分”研磨致使出磨物料細度跑粗,循環負荷逐漸增加.時間一長會造成出磨物料量的成倍增加,磨尾提升機容易過載而使生產受到影響。
添加助磨劑後,在控制成品細度及磨機產量不變的情況下,如果循環負荷逐漸減小,表明原系統運行在合理的循環負荷下;如果循環負荷不降反而逐漸升高,表明原系統在高於合理循環負荷下運行,這時,如果不進行適當的系統調整,使用助磨劑後不但不會增產反而會影響正常生產。
在一般情況下,只要磨機運行狀況良好,助磨劑就可以達到預期的助磨效果。如果要更充分的發揮助磨劑的作用效果,可以根據系統特點進行適當的調整,調整的原則就是既要控制物料流速,又要使系統在合理的循環負荷下達到最佳產量。在閉路磨機中使用助磨劑主要可以實現以下幾方面的效果。首先,在保持磨機產量不變的情況下,可以調節選粉機,使磨機循環負荷恢復或者稍高於原來水平,從而使磨機總的餵料量逐漸穩定,這時產品的篩余細度下降,比表面積增加。其次,在此基礎上,不改變選粉運行參數,保持產品細度不變,就可以增加餵料量,提高磨機台時產量。