粉磨過程與顆粒粒徑分布及水泥性能探討

　　摘要：本文以實際生產(chǎn)過程中的質(zhì)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，探討了不同粉磨工藝制備的水泥顆粒粒徑分布與水泥抗壓強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量之間的關(guān)系；分析了熟料磨細(xì)程度對水泥性能的影響；總結(jié)了近幾年在工廠走訪調(diào)研以及對粉磨系統(tǒng)調(diào)試過程中，采用不同的水泥細(xì)度測試方法對控制熟料磨細(xì)程度的相關(guān)體會，特撰寫本文供業(yè)界同仁參考。

　　關(guān)鍵詞：顆粒粒徑分布   性能   研磨體  熟料磨細(xì)程度

　　1、導(dǎo)言

　　通過在國內(nèi)各地走訪與調(diào)研水泥粉磨系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，除非當(dāng)?shù)負(fù)碛写罅靠衫玫墓I(yè)廢渣資源，一般采取分別粉磨工藝的仍然較少。而大多數(shù)企業(yè)都是采用共同粉磨工藝制備水泥。共同粉磨工藝是將水泥熟料與混合材及緩凝劑等按不同比例配料，輸送至粉磨設(shè)備磨細(xì)至成品細(xì)度合格的過程。但普遍存在磨機(jī)一倉球徑偏小，對物料的粗粉碎能量不足，對易磨性差的熟料及混合材料的適應(yīng)性與處理能力較差。導(dǎo)致水泥中熟料摻入量偏高、磨細(xì)能力不足、材料成本增加。由于受材料易磨性、水分、溫度的動態(tài)變化等相關(guān)因素影響，水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量降低、電耗成本增加以及水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量大、強(qiáng)度發(fā)揮不良等現(xiàn)象時有發(fā)生。

　　2、實際生產(chǎn)案例及調(diào)整過程技術(shù)分析

　　2.1案例1：J公司“一拖二”雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)配置

　　J公司水泥粉磨工序采用160-140輥壓機(jī)（物料處理能力780t/h、主電機(jī)功率1120kW×2-10kV-額定電流75.01A）+V4000氣流分級機(jī)+Φ3.2m×13m雙倉管磨機(jī)（主電機(jī)功率1600kW-10kV-額定電流110A、一倉有效長度3.25m、采用階梯襯板。二倉有效長度9.25m、安裝小波紋襯板+五圈高度850mm活化環(huán)、研磨體總裝載量130t）+吉達(dá)Sepax2500高效渦流選粉機(jī)與Φ3m×11m雙倉管磨機(jī)（主電機(jī)功率1250kW-10kV-額定電流89A、一倉有效長度3.0m、使用溝槽階梯襯板。二倉有效長度7.50m、安裝分級襯板+三圈高度800mm活化環(huán)、研磨體總裝載量85t）+吉達(dá)Speax2000高效渦流選粉機(jī)）組成的“一拖二”雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

　　生產(chǎn)P.O42.5級水泥（成品比表面積395--430m2/kg、R45μm篩余≤8.5%） ，系統(tǒng)產(chǎn)量180t/h、粉磨電耗31kWh/t。

　　P.O42.5級水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量為26.9%，3d抗壓強(qiáng)度26MPa、28d抗壓強(qiáng)度44MPa、3d→28d抗壓強(qiáng)度增長值僅為18MPa左右，水泥早期強(qiáng)度發(fā)揮正常，但存在3d、28d兩個齡期之間強(qiáng)度增長值偏低，28d抗壓強(qiáng)度富裕量偏低的現(xiàn)象。

　　P.O42.5級水泥物料配比見表1：

　　表1    P.O42.5級水泥物料配比（%）

　　緩凝劑采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)天然二水石膏（ 塊狀、SO3含量≥36%）。

　　兩臺磨機(jī)一倉有效長度分別為3.25m及3.0m，由于銷售市場方面的原因，暫時不能停機(jī)調(diào)整各倉長比例，只能維持原有效尺寸不變。磨機(jī)一倉均采用五級配球，最大球徑為Φ30mm、最小球徑為Φ15mm，平均球徑為21.15mm；磨機(jī)二倉均采用直徑Φ20mm—Φ12mm鋼段，五級級配，平均段徑14mm。

　　經(jīng)輥壓機(jī)擠壓、V選分級后的入磨物料細(xì)度見表2：

　　水泥強(qiáng)度增長值偏低原因分析：磨機(jī)一倉最大鋼球直徑為Φ30mm（重量0.111kg/個），研磨體直徑小、單個沖擊能量偏小，不足以將易磨性較差的熟料進(jìn)行粗粉碎（磨）；同時，磨內(nèi)每個倉內(nèi)的研磨體對物料均會產(chǎn)生“選擇性磨細(xì)”現(xiàn)象、成品中的較細(xì)粒徑多為易磨性好的混合材及石膏、石灰石，真正產(chǎn)生強(qiáng)度的熟料因易磨性較差而未被充分磨細(xì)（熟料磨細(xì)程度不足、顆粒粒徑較粗），觀察R45μm篩余物呈深黑色（絕大多數(shù)為粒徑＞45μm的熟料顆粒、難磨的混合材含量較少、水泥篩余物中CaO含量在58%左右）。明顯會造成一部分熟料浪費(fèi)、增加材料成本，這個問題在企業(yè)普遍存在。

　　采取的針對性技術(shù)措施：

　　首先，對磨機(jī)一倉研磨體采取等量取代法進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，拿出混合小球8t、加入直徑Φ60（重量0.889kg/個）、Φ50（重量0.514kg/個）、Φ40（重量0.263 kg/個）鋼球共計8t，一倉鋼球平均球徑增大至31mm，大大提高一倉的粗處理能力；其次，根據(jù)磨機(jī)主電機(jī)運(yùn)行電流與負(fù)載，又在二倉補(bǔ)入直徑Φ14mm、Φ12mm鋼段各3t，提高了研磨體總表面積，增加對物料的接觸幾率與磨細(xì)能力。

　　改進(jìn)后達(dá)到的技術(shù)效果：

　　通過對磨內(nèi)兩個倉研磨體級配的調(diào)整與改進(jìn)，開機(jī)運(yùn)行后粉磨的水泥顆粒粒徑分布有下述明顯的變化：

　　P.O42.5級成品水泥顆粒粒徑分布中， ＜32μm水泥顆粒含量增長了7.26%、32—65μm之間顆粒比例減少了7.51%、特征粒徑x/降低了3.73μm。

　　改進(jìn)后磨制的P.O42.5級成品水泥顆粒粒徑分布見表4：

　　由表4可以看出：對磨內(nèi)兩倉研磨體級配實施調(diào)整之后，在物料配比與水泥質(zhì)量控制指標(biāo)不變的前提下，粉磨的P.O42.5級水泥， 3d抗壓強(qiáng)度由26MPa提高至29.6MPa（比改前增長3.6Mpa） 、28d抗壓強(qiáng)度由44MPa增至50.8MPa（比改前增長6.8Mpa） 。3d→28d抗壓強(qiáng)度增長值由18MPa提高到21.2MPa（成品水泥R45 μm篩余由8.5%降至4.1%、比表面積達(dá)426m2/kg、水泥篩余物中CaO含量降至37%左右）水泥顆粒特征粒徑x/相比改進(jìn)前縮小了3.73μm、＜32μm水泥顆?？偭看蟠笤黾?，達(dá)到84.11%。水泥成品篩余物明顯減少，進(jìn)一步證明熟料磨細(xì)程度以及利用率大幅度提高、水泥各齡期抗壓強(qiáng)度及28d富裕強(qiáng)度顯著提高。

　　通過對外技術(shù)交流，我們了解到德國生產(chǎn)的不同強(qiáng)度等級水泥的顆粒特征，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量與抗壓強(qiáng)度等性能指標(biāo)見表5：

　　由表5可知：相同品種、強(qiáng)度等級的硅酸鹽水泥顆粒粒徑，德國生產(chǎn)的水泥特征粒徑比我國現(xiàn)行水泥企業(yè)粉磨的要小的多。換言之，德國水泥粉磨細(xì)度比我們的更細(xì)，其主要目的是提高熟料的有效利用率，下游產(chǎn)業(yè)采用礦物摻合料調(diào)整混凝土性能。

　　由成品水泥顆粒粒徑分布中的特征粒徑指標(biāo)能夠初步判斷熟料的磨細(xì)狀態(tài)。無論采用共同粉磨工藝或分別粉磨工藝，水泥的特征粒徑越小，意味著水泥粉體的整體粒徑降低，其中熟料的磨細(xì)程度也趨向較細(xì)粒徑轉(zhuǎn)變，水泥水化反應(yīng)速度加快，生成的水化產(chǎn)物更多，水泥石更密實，抗壓強(qiáng)度增長值更高。

　　現(xiàn)階段對水泥顆粒粒徑分布公認(rèn)的觀點(diǎn)為：成品中＜3μm細(xì)顆粒不超過10%， 3-32μm顆粒含量不低于65%，對水泥強(qiáng)度發(fā)揮起主導(dǎo)作用，越多越好，＞65μm顆粒最好沒有。[1]這個粒徑分布指標(biāo)是指水泥中被磨細(xì)的熟料顆粒含量，而不是混合材。國外以生產(chǎn)純硅酸鹽水泥為主，只有熟料+石膏，被磨物料品種少，更便于調(diào)整。國內(nèi)大多數(shù)采用共同粉磨工藝，使用的混合材品種多，由于涉及各種物料易磨性的變化，加之研磨體對入磨物料具有“選擇性磨細(xì)”功能，即易磨性好的物料先被磨細(xì)，易磨性差的物料磨細(xì)程度也差。一般來講，硅酸鹽水泥熟料中的CaO含量在64-66%之間，假如成品水泥中的熟料磨細(xì)程度較差，勢必在篩余物中反映出來，其CaO含量必定會高，這已在生產(chǎn)實踐中得到驗證，造成熟料浪費(fèi)、增加水泥生產(chǎn)成本不言而喻。

　　2.2案例2：W公司閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)配置

　　W公司水泥制成由外循環(huán)立磨（物料處理能力＞250t/h、主電機(jī)功率800kW-10kV-額定電流58A）+物料篩分分級（孔徑4.0mm回轉(zhuǎn)篩）+Φ3.8m×13m雙倉管磨機(jī)（主電機(jī)功率2800kW-10KV-額定電流208A，主減速器JS140-A、速比i=44.4167:1、筒體工作轉(zhuǎn)速16.7r/min。一倉有效長度3.75m、階梯襯板。二倉有效長度8.75m、小波紋襯板+四圈高度1100mm活化環(huán)、研磨體總裝載量185t）+O-sepa N-3000選粉機(jī)（喂料能力540t/h、選粉能力180t/h、主軸電機(jī)功率132kW、系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量220000m3/h、風(fēng)壓6500Pa、風(fēng)機(jī)電機(jī)功率630kW、磨尾采用單風(fēng)機(jī)，磨機(jī)通風(fēng)接入選粉機(jī)一次風(fēng)管）組成的雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)見圖1：

　　圖1  帶有立磨預(yù)粉磨的雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

　　W公司生產(chǎn)P.O42.5級水泥，系統(tǒng)產(chǎn)量120t/h，抗壓強(qiáng)度波動較大。物料配比見表6：

　　抗壓強(qiáng)度波動較大原因分析：磨機(jī)一倉研磨體直徑偏小，對粗顆粒物料處理能力不足，對易磨性差的熟料適應(yīng)性差。二倉研磨能力弱，出磨物料中成品量少，水泥中＜32μm粒徑總含量偏低，只有66%左右，水泥特征粒徑偏大，主導(dǎo)強(qiáng)度增長的熟料磨細(xì)程度不足。

　　采取的針對性技術(shù)措施：

　　針對一倉研磨體直徑較小、沖擊能量偏小的現(xiàn)狀（最大直徑為Φ70mm、重量1.410kg/個），調(diào)整時補(bǔ)足較大規(guī)格Φ80mm（重量2.107kg/個）、Φ90mm（2.994kg/個）鋼球各4t，增大一倉破碎能力。針對二倉研磨能力不足，增加直徑Φ17mm、Φ15mm、Φ12mm鋼球比例，提高二倉細(xì)磨能力及出磨成品量。

　　處理二倉活化環(huán)結(jié)構(gòu)，對靠近磨機(jī)筒體的外圓部分，封閉500mm高度形成盲板，達(dá)到抑制物料流速，延長物料的停留時間，進(jìn)一步提高水泥熟料磨細(xì)程度的目的。

　　調(diào)整磨尾收塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，降低磨內(nèi)通風(fēng)量與凈空風(fēng)速，能夠有效延長物料粉磨時間，降低出磨物料顆粒粒徑，提高成品比例。

　　改進(jìn)后達(dá)到的技術(shù)效果：

　　改進(jìn)后，P.O42.5級成品水泥的顆粒粒徑分布見表8：

　　由表7、表8可以看出：改進(jìn)后，成品水泥＜32μm顆粒粒徑含量由66.52%提高至80.99%，凈增14.47%；特征粒徑x/由26.40μm 降至18.67μm，縮小了7.73μm。充分說明成品水泥顆粒粒徑整體下降幅度較大，水泥中的熟料磨細(xì)程度明顯提高，從表9數(shù)據(jù)能夠得到驗證。

　　改進(jìn)前、后生產(chǎn)的P.O42.5級水泥強(qiáng)度對比見表9：

　　由表9數(shù)據(jù)可知：由于水泥顆粒粒徑分布中的＜32μm細(xì)顆粒含量大幅度增加，水泥堆積密度隨之增大，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量降低，3d、28d抗壓強(qiáng)度顯著提高，相對改進(jìn)前分別增長3.4MPa及3.6MPa。

　　與分別粉磨工藝相比，采用共同粉磨工藝時，由于粉磨的物料易磨性不同以及水分、溫度等原因，在生產(chǎn)不同品種、等級水泥過程中，至少浪費(fèi)了5-10%的熟料。以熟料生產(chǎn)成本150元/t計，材料成本增加12-15元/t。

　　2.3案例3：Y公司開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)配置

　　Y公司采用170-100輥壓機(jī)（物料處理能力620t/h、主電機(jī)功率900kW×2-10kV-額定電流64A）+Vx8820氣流分級機(jī)+Φ4.2m×13m雙倉管磨機(jī)（主電機(jī)功率3550kW-10kV-額定電流260A、一倉有效長度3.50m、階梯襯板。二倉有效長度9.0m、小波紋襯板+五圈高度1250mm活化環(huán)、研磨體總裝載量235t）+磨尾收塵風(fēng)機(jī)（風(fēng)量60000m3/h、風(fēng)壓4500Pa、風(fēng)機(jī)電機(jī)功率132kW）組成的開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)見圖2：

　　圖2  輥壓機(jī)開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

　　粉磨P.O42.5級水泥，系統(tǒng)產(chǎn)量190t/h（成品R45μm篩余≤12%、比表面積380m2/kg）、粉磨電耗32kWh/t。P.O42.5級水泥物料配比見表10：

　　熟料磨細(xì)程度較差原因分析：

　　由于磨機(jī)一倉研磨體尺寸較小，最大鋼球直徑Φ40mm，粉碎能力不足，難以適應(yīng)易磨性較差的熟料，不利于細(xì)磨倉磨細(xì)。測試成品水泥R45μm篩余CaO含量55%左右，說明熟料磨細(xì)程度較差，水泥特征粒徑偏粗，水化速度慢，強(qiáng)度發(fā)揮能力一般，需要提高熟料磨細(xì)程度。

　　采取的針對性技術(shù)措施：

　　增加一道單層復(fù)合隔倉板，將磨機(jī)改造為三倉，實現(xiàn)磨內(nèi)良好分段，使磨內(nèi)各倉粉磨的水泥顆粒粒徑逐漸縮小。并根據(jù)取樣測定的入磨物料粒徑與篩余曲線，調(diào)整各倉研磨體級配。一倉最大球徑由Φ40mm增大到Φ50mm，并采用少量Φ60mm鋼球，徹底解決一倉研磨體能量偏小的問題。二倉過渡采用Φ20mm-Φ14mm四級鋼段，三倉配入Φ16mm-Φ10mm四級鋼段，提高磨細(xì)能力。同時，增加三倉活化環(huán)高度，由850mm加高至1250mm。

　　改進(jìn)后達(dá)到的技術(shù)效果：

　　改進(jìn)后的P.O42.5級水泥物料配比見14：

　　因磨細(xì)能力的提高，熟料摻入量降低了3%，水泥中＜32μm顆粒粒徑含量由67.33%提高至82.45%，凈增15.12%；特征粒徑由22.22μm降至19.80μm，縮小了2.42μm。

　　取成品水泥樣進(jìn)行測試：R45μm篩余的CaO含量已降至40%左右，進(jìn)一步證實了熟料磨細(xì)能力提高，水泥特征粒徑縮小，水化速度加快，強(qiáng)度發(fā)揮能力良好，3d、28d抗壓強(qiáng)度相比改進(jìn)前分別增長4.1MPa及3.1MPa。

　　3、水泥粉磨與顆粒粒徑分布及水泥性能技術(shù)分析

　　3、1關(guān)于磨機(jī)研磨體級配與磨內(nèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整

　　水泥粉磨過程是機(jī)械力化學(xué)活化的物理效應(yīng)過程，水泥顆粒粒徑在粉磨中不斷被磨細(xì)、縮小直至合格的延續(xù)過程，是促進(jìn)水泥顆粒水化反應(yīng)（化學(xué)效應(yīng)）的前提。管磨機(jī)是通過襯板將能量傳遞給研磨體，在運(yùn)動中對物料進(jìn)行磨細(xì)與整形，管磨機(jī)也是均化功能最好的粉磨設(shè)備之一。

　　在走訪調(diào)試過程中了解到，關(guān)于水泥磨機(jī)一倉研磨體調(diào)整，部分水泥企業(yè)工程技術(shù)人員仍存在一定認(rèn)識上的誤區(qū)：有些人認(rèn)為，通過預(yù)粉磨設(shè)備處理與氣流分級機(jī)分級后的入磨物料粒徑小，就必須大幅度降低研磨體平均尺寸，這在理論計算上是完全正確、可行的。但在實際生產(chǎn)中，由于被磨物料的理化特性不同，尤其是易磨性、溫度、水分性質(zhì)的變化是處在動態(tài)條件下、隨機(jī)性的，并非處于穩(wěn)定掌控的理想狀態(tài)，無太多規(guī)律可循。所以，我們希望提高水泥熟料利用率，就需要最大限度磨細(xì)?！澳?nèi)磨細(xì)是根本”，若不能實現(xiàn)磨內(nèi)磨細(xì)，必定會提高熟料摻入量、增加生產(chǎn)成本。

　　若磨機(jī)一倉所配研磨體平均尺寸偏小，對入磨物料粉碎的適應(yīng)范圍即變窄，一旦遇到物料易磨性變差，則完全無力勝任，研磨體對物料的粗粉碎能力不足隨即顯現(xiàn)?？梢詮南到y(tǒng)產(chǎn)量、成品細(xì)度參數(shù)的變化進(jìn)行判斷。一倉研磨體能量小，粗顆粒進(jìn)入細(xì)磨倉，細(xì)磨倉研磨體尺寸更小，對粗顆粒物料處理能力更差，最終結(jié)果是成品水泥中仍存在偏粗粒徑的顆粒（粗、細(xì)兩種顆粒處于分布的兩端），這種現(xiàn)象常見于開路粉磨系統(tǒng)。

　　導(dǎo)致上述不良結(jié)果，既有研磨體尺寸方面的原因，也有磨內(nèi)結(jié)構(gòu)形式（隔倉板、活化環(huán)、出磨篦板）及筒體襯板工作表面形狀與研磨體材質(zhì)、光潔度（表面粘附狀態(tài)）等。不可忽視磨內(nèi)風(fēng)速、入磨物料水分（尤其南方多雨地區(qū)物料水分大，管磨機(jī)通風(fēng)能力需要提高，磨內(nèi)結(jié)構(gòu)須做相應(yīng)調(diào)整）、入磨物料溫度與磨內(nèi)環(huán)境溫度、助磨劑分散性能等多種因素疊加，對粉磨系統(tǒng)造成的不利影響。

　　在管磨機(jī)有效長度范圍內(nèi)裝載的研磨體與物料接觸過程中完成粉磨任務(wù)。雖研磨體隨機(jī)做功，但因其個數(shù)多，與物料接觸幾率也高，管磨機(jī)作圓周運(yùn)動，將物料進(jìn)一步磨細(xì)，達(dá)到一定的粒徑排出磨外。

　　物料粉磨過程中，磨內(nèi)流速受到幾個因素制約，若要實現(xiàn)磨內(nèi)磨細(xì)則流速不可過快。其中有磨內(nèi)風(fēng)速與研磨體推擠作用兩個方面的影響。也不排除企業(yè)應(yīng)用了提產(chǎn)型助磨劑，磨內(nèi)物料的流動性更好，導(dǎo)致物料流速加快。上述因素都會造成出磨物料顆粒粒徑粗大，尤其是開路水泥粉磨系統(tǒng)表現(xiàn)極為突出。

　　3、2關(guān)于研磨體形狀的選擇與粉磨效率分析

　　磨機(jī)一倉可以應(yīng)用橢圓形及棒球形、卵形研磨體，從數(shù)學(xué)原理上講，這些形狀的研磨體之間以“弧線接觸”方式為主，“點(diǎn)接觸”方式為輔，尤其是橢圓形研磨體對物料的有效接觸面積比圓球高出30%，與物料的接觸、研磨的面積比圓球大。相同直徑的橢圓形研磨體比圓球重量要大，對物料沖擊破碎作用力大。橢圓球之間空隙率低，各點(diǎn)曲率均不相同，對物料接觸面夾角也不相同，研磨作用更好，粉磨效率明顯高于傳統(tǒng)單一形狀“點(diǎn)接觸”的圓球。[2]細(xì)磨倉應(yīng)用鋼段時，與物料的接觸方式以“短線接觸”為主，“點(diǎn)接觸”為輔。研磨體與襯板之間、研磨體與研磨體之間的接觸方式以及研磨體與物料之間的接觸面積，決定了研磨體對物料的粉磨效率。所以，磨機(jī)一倉在相同裝載量的前提下，應(yīng)積極選擇應(yīng)用粉磨效率更高的橢圓、棒球或卵形研磨體，能夠顯著提高系統(tǒng)粉磨效率、降低電耗，更有利于調(diào)控水泥的顆粒粒徑分布。

　　磨機(jī)細(xì)磨倉所用研磨體形狀與總表面積對于物料磨細(xì)存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。管磨機(jī)的粉磨效率與研磨體總表面積的0.6-0.7次方成正比，在細(xì)磨倉應(yīng)通過提高研磨體的總表面積，增加與物料之間的接觸幾率，實現(xiàn)顆粒粒徑在細(xì)磨過程中不斷縮小。在磨細(xì)功能方面，由于傳統(tǒng)使用的鋼球與之間物料呈“點(diǎn)接觸”狀態(tài)，其球間空隙較大，即使有物料的填充作用，磨細(xì)效率上仍低于鋼段與物料之間低空隙率和“短線接觸”方式，故鋼球在細(xì)研磨效率上明顯低于鋼段。

　　筆者多次比較過同一企業(yè)兩套配置完全相同的粉磨系統(tǒng)： 170-100輥壓機(jī)（物料處理能力620t/h、主電機(jī)功率900kW×2）+Vx8820氣流分級機(jī)+Φ4.2m×13m管磨機(jī)（主電機(jī)功率3350kW、兩倉開路設(shè)計），生產(chǎn)同一個品種、等級的水泥（P.O42.5級），一臺管磨機(jī)全磨裝載鋼球，另一臺管磨機(jī)一倉采用鋼球、二倉采用鋼段。在運(yùn)行過程中比較發(fā)現(xiàn)：二倉裝有鋼段的管磨機(jī)粉磨效率明顯高于二倉裝載鋼球的那臺磨機(jī)（水泥磨細(xì)程度好、R45μm細(xì)度低于全鋼球磨2-2.5%，系統(tǒng)產(chǎn)量高出30t/h，粉磨電耗低3.5kWh/t）。

　　3、3影響水泥顆粒粒徑分布的相關(guān)因素及調(diào)整

　　有的企業(yè)在成品水泥細(xì)度指標(biāo)控制上，采用比表面積或R45μm篩余，有條件的化驗室配備了離線激光粒度分析儀，可以隨時檢測水泥的顆粒分布，條件更好的實現(xiàn)了在線粒徑檢測與調(diào)控。但是，事物總是一分為二的，每一種檢測手段都有其特點(diǎn)與不足之處。

　　水泥比表面積的概念是：單位質(zhì)量的水泥粉體所擁有表面積的總和。實際上，水泥粉體顆粒中≤5μm的粒徑含量決定了比表面積指標(biāo)的高低，即細(xì)顆粒含量越高，料層阻力越大，透氣時間越長，測得的比表面積數(shù)值越大。實踐證明，水泥比表面積越高，水泥顆粒粒徑越小。比表面積同時受到吸附性材料的影響較大，如水泥混合材中摻入了石灰石或天然或人工火山灰質(zhì)材料沸石、玄武巖、凝灰?guī)r以及粉煤灰、爐渣、燒矸石之類，透氣時間延長，比表面積值虛高現(xiàn)象極為普遍，根據(jù)這些材料的摻入量和粉磨細(xì)度不同，一般比表面積至少會虛高30-80m2/kg左右。在熟料質(zhì)量與配比相對穩(wěn)定的前提下，粉磨的水泥比表面積越大，水泥顆粒越小，水化速度快，水泥強(qiáng)度越高；比表面積儀器應(yīng)定期采用標(biāo)準(zhǔn)粉進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　生產(chǎn)過程中，為了提高粉磨效率，常采用助磨劑來分散或消除磨內(nèi)襯板、隔倉板、篦板及研磨體表面產(chǎn)生的粘附。但助磨劑對水泥比表面積的測試有一定影響：助磨劑多采用分散性能優(yōu)良的有機(jī)表面活性物質(zhì)（如三乙醇胺、丙三醇等），水泥粉體因助磨劑的分散作用，料層透氣性能顯著改善，測試比表面積和篩余時，兩者會同時出現(xiàn)下降趨勢。

　　我國通用水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥篩余測定使用R80μm及 R45μm方孔篩，測試過程中以負(fù)壓篩析法為基準(zhǔn)法。從水泥顆粒形貌分析可知，理論上是小于方孔的圓形顆粒及小于方孔的長條狀顆粒能夠垂直通過篩孔。其他形狀如：多角、扁狀、片狀物料顆粒則無法通過，大于篩孔尺寸的物料顆粒才能成為篩余，所謂細(xì)度值是特指那一部分作為篩余物游離出來的粗顆粒，即篩上的物料。

　　通過某一篩孔的篩析，可知水泥成品中大于該篩孔的顆粒含量（即篩余）。通過得知篩余物含量，可以方便的控制該篩孔的細(xì)度值，即最大篩余物含量。所使用的標(biāo)準(zhǔn)篩應(yīng)定期采用標(biāo)準(zhǔn)粉進(jìn)行校準(zhǔn)，校正系數(shù)＜0.8或＞1.2應(yīng)淘汰，否則，會引起系統(tǒng)檢驗誤差，對日常生產(chǎn)控制產(chǎn)生誤導(dǎo)。

　　生產(chǎn)中，時有出現(xiàn)同一強(qiáng)度等級水泥、不同樣品采用某一定型規(guī)格篩孔所測試的篩余值非常接近，但兩者比表面積卻不相同，這是由于水泥顆粒粒徑分布不同所致。在閉路粉磨系統(tǒng)，尤其是采用助磨劑時，盡管R45μm篩余較小，但所測水泥的比表面積不高，一是由于助磨劑分散作用，使水泥料層透氣性大大改善。二是因水泥顆粒粒徑均齊（n值大）、粒徑分布范圍較窄、水泥堆積密度?。ǚ垠w空隙率大）等因素造成的。但水泥顆粒粒徑分布越窄，顆粒越小，水化速度越快，水泥強(qiáng)度越高。建議使用助磨劑的企業(yè)應(yīng)采用R45μm篩余控制水泥細(xì)度，比表面積值作為參考。

　　激光粒徑分析是利用激光束衍射原理，將顆?？醋鞯刃驈降臏y試方法，是當(dāng)代先進(jìn)的粉體顆粒粒徑分布測試技術(shù)之一。能夠?qū)⑺嘀胁煌念w粒粒徑分布范圍及微分分布與位置參數(shù)（特征粒徑）、均勻性系數(shù)（分布粒徑寬窄程度）一并測試出來。通過激光粒度分析數(shù)據(jù)可以幫助粉磨工程技術(shù)人員分析判斷系統(tǒng)中存在的問題。水泥顆粒粒徑分布與物理性能密切相關(guān)，比測試篩余值和比表面積指標(biāo)表述水泥細(xì)度更可靠，穩(wěn)定性更好，測試速度更快。當(dāng)水泥的比表面積高，在粒徑分布測試時，能夠真實反映出≤3μm與≤5μm及≤8μm等粒徑的比例的確較高，相關(guān)性好。[3]激光粒徑分析儀器無標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)，只能通過其對同一樣品測試結(jié)果的重現(xiàn)性與標(biāo)準(zhǔn)偏差判定其穩(wěn)定性。目前，已有幾家公司推出了在線水泥顆粒粒徑分析儀器，數(shù)據(jù)反饋快、調(diào)節(jié)方便，跟據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用情況來看，儀器穩(wěn)定性及使用效果較好。

　　綜上所述，這幾種水泥細(xì)度測試方法各有特點(diǎn)，但其共同存在的不足是：均無法知曉成品水泥篩余物中的顆粒是何種化學(xué)成分及對應(yīng)的材料與所占比例，需要借助化學(xué)分析方法或掃描電鏡定量測試。所以，在生產(chǎn)過程中，可以將多種測試方法結(jié)合應(yīng)用，從中找出相關(guān)的規(guī)律。

　　管磨機(jī)粉磨過程中，研磨體級配寬窄程度與磨內(nèi)通風(fēng)量等因素決定了水泥成品顆粒分布的寬窄范圍，也就是說，研磨體級配最大程度上決定了水泥成品的顆粒粒徑分布。一般來講，開路與閉路兩種粉磨系統(tǒng)，開路磨生產(chǎn)的水泥，顆粒粒徑分布范圍寬，各種粒徑均占一定比例，由于存在“過粉磨”的因素，尤其＜5μm顆粒含量比閉路粉磨系統(tǒng)要高，水泥堆積密度大（水泥粉體空隙率?。?，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量相對較小，水泥與混凝土外加劑適應(yīng)性好，這是南方部分地區(qū)選擇以開路粉磨系統(tǒng)為主的原因之一。但是，開路粉磨系統(tǒng)為了控制成品細(xì)度，需要有效抑制磨內(nèi)流速，所制備的水泥溫度偏高。閉路磨系統(tǒng)磨制的水泥由于經(jīng)選粉機(jī)分級，成品溫度相對低于開路系統(tǒng)，水泥顆粒粒徑分布相對較窄，顆粒粒級均齊性好，n值一般在1.0或1.1以上，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量要大一些，與混凝土外加劑適應(yīng)性比開路系統(tǒng)水泥稍差。但也不排除特殊情況，開路粉磨系統(tǒng)所用研磨體級配的級數(shù)少，研磨體級配較窄或小規(guī)格研磨體所占比例大，研磨體總表面積大，對磨細(xì)有利，得到的成品水泥顆粒粒徑分布較窄，水泥堆積密度小，也會導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量增加。當(dāng)然，閉路粉磨系統(tǒng)若采用較寬、級數(shù)多的研磨體級配，在提高磨內(nèi)磨細(xì)程度的同時，可調(diào)整磨內(nèi)通風(fēng)參數(shù)及選粉機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，降低選粉機(jī)循環(huán)負(fù)荷，同樣能夠得到顆粒粒徑分布相對較寬的成品，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量也在正常范圍。

　　閉路粉磨系統(tǒng)由于物料循環(huán)與選粉機(jī)的作用，生產(chǎn)的水泥溫度明顯低于開路系統(tǒng)（至少低15℃以上）。上述只是在保證水泥強(qiáng)度相對穩(wěn)定的前提下進(jìn)行的調(diào)整。鑒于上述技術(shù)分析，筆者建議開路或閉路粉磨系統(tǒng)管磨機(jī)所用研磨體級配選擇上，應(yīng)采用相對較寬的級配數(shù)。

　　采用共同粉磨工藝時，磨內(nèi)始終存在“選擇性磨細(xì)”現(xiàn)象?？蓪で蠹尤氡仁炝弦啄バ圆畹幕旌喜?，利用易磨性差值不同，得到所需要的熟料顆粒粒徑。

　　每個粉磨系統(tǒng)都有其特點(diǎn)，需要我們粉磨工程技術(shù)人員根據(jù)不同的工藝狀況進(jìn)行甄別判定，制訂合理的調(diào)整方案，最終達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高系統(tǒng)產(chǎn)量、降低粉磨電耗與材料成本之目的。

　　4、結(jié)束語

　　4、1水泥細(xì)度篩析法、比表面積、激光粒徑分析等測試方法各有特點(diǎn)，三種方法都是為了控制水泥顆粒粒徑與性能。但其共同存在的不足是：無法知曉成品水泥篩余物中的顆粒是何種化學(xué)成分及對應(yīng)的材料與所占比例，需要借助化學(xué)分析方法或掃描電鏡定量測試。生產(chǎn)過程中，可以將多種測試方法結(jié)合應(yīng)用，從中找出相關(guān)的規(guī)律。

　　4、2研磨體級配對物料處理能力很關(guān)鍵，如果磨機(jī)一倉平均球徑偏小，單個研磨體能量小，級配范圍偏窄，對易磨性差的熟料進(jìn)一步粉碎適應(yīng)能力也差，會造成二倉（或三倉）粉磨負(fù)擔(dān)過重，磨機(jī)兩倉（或三倉）難以實現(xiàn)粉磨平衡。

　　4、3必須強(qiáng)化磨機(jī)兩倉（或三倉）磨細(xì)功能，在縮小研磨體尺寸，增大研磨體總表面積的同時，應(yīng)對活化環(huán)進(jìn)行處理，減少粉磨“滯留帶”，激活研磨體粉磨能量，有效抑制物料流速，實現(xiàn)磨內(nèi)磨細(xì)。

　　4、4根據(jù)出磨細(xì)度與成品細(xì)度調(diào)整磨機(jī)通風(fēng)量，避免因磨內(nèi)風(fēng)速過高導(dǎo)致物料跑粗，從而降低了出磨成品比例。

　　4、5提高熟料利用率非常重要，最有效的途徑是物料分別粉磨、配制技術(shù)，有條件的企業(yè)應(yīng)積極采用。由于粉磨的物料相對單一，調(diào)控方便、快捷，在確保水泥實物質(zhì)量的條件下，能夠顯著降低材料成本，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果良好。

　　4、6熟料的磨細(xì)程度越差，水泥顆粒粒徑偏粗，水化反應(yīng)速度慢，強(qiáng)度增長值較低。通過對多個企業(yè)走訪調(diào)研與調(diào)試，個人認(rèn)為：從降本增效與有效發(fā)揮水泥性能的角度出發(fā)，熟料磨細(xì)程度一定要提高，真正做到物盡其用。

　　4、7現(xiàn)階段，我國水泥產(chǎn)能已嚴(yán)重過剩，在實施總量控制的前提下，工程技術(shù)人員必須認(rèn)真研究水泥粉磨工藝與顆粒粒徑分布及水泥性能的關(guān)系，進(jìn)一步提高產(chǎn)品實物質(zhì)量，降低水泥生產(chǎn)成本。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[3]肖忠明，王昕，研究顆粒組成與性能關(guān)系新方法—兼論水泥的最佳顆粒組成《水泥》2000，4