水泥粉磨系統(tǒng)高產(chǎn)節(jié)能降耗的技術(shù)分析
水泥顆粒是一種人工粒體,水泥的群體顆粒具有高比表面積(單位質(zhì)量物質(zhì)的二相界面面積)與多分散性(某一樣品中每一顆粒都不盡相同)的兩大特征。
水泥的粉體狀態(tài)的一般表達(dá):磨細(xì)程度(細(xì)度和比表面積)、顆粒分布和顆粒形貌。
1、水泥細(xì)度
水泥的粒度就是水泥的細(xì)度。水泥細(xì)度直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強(qiáng)度等一系列物理性能。
我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥產(chǎn)品的細(xì)度80μm方孔篩篩余不得超過(guò)10%??刂萍?xì)度的方法簡(jiǎn)單易行,在一定的粉磨工藝條件下,水泥強(qiáng)度與其細(xì)度有著一定關(guān)系。水泥的篩余量越小表示水泥越細(xì),強(qiáng)度越高。但用這一方法進(jìn)行水泥質(zhì)量控制還存在較多問(wèn)題:
?、女?dāng)水泥磨得很細(xì)時(shí),如80μm方孔篩篩余小于1%,控制意義就不大了。國(guó)外水泥普遍磨得很細(xì),所以在國(guó)外水泥標(biāo)準(zhǔn)中幾乎全部取消了這一指標(biāo)。
⑵當(dāng)粉磨工藝發(fā)生變化時(shí),細(xì)度值也隨之變化。如開(kāi)流磨篩余值偏大,圈流磨篩余值偏小,有時(shí)很難根據(jù)細(xì)度來(lái)控制水泥強(qiáng)度。
?、羌?xì)度值是指0.08mm篩的篩余量,即水泥中≥80μm顆粒含量(%)。眾所周知,≥64μm的水泥顆粒的水化活性已很低了,所以用≥80μm顆粒含量多少進(jìn)行水泥質(zhì)量控制還不能全面反映水泥的真實(shí)活性。
2、水泥的平均粒度
在水泥粉磨過(guò)程中,不是均勻的單顆粒,而是包含不同粒徑的顆粒體—粒群,所以在評(píng)述水泥細(xì)度時(shí)若只用篩余這一簡(jiǎn)單的表示方法,差不多有90%多的水泥顆粒都通過(guò)篩孔成了篩下物,然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚,故篩余量相同時(shí)比表面積也會(huì)出現(xiàn)很懸殊的現(xiàn)象。平均粒度有幾種表示法,如算術(shù)平均直徑、幾何平均直徑、調(diào)和平均直徑等。
水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數(shù),但所能提供的粒度特性信息則非常有限,因?yàn)閮蓚€(gè)平均粒度相同的粒群,完全可能有不一樣的粒度組成(顆粒級(jí)配)。
3、水泥比表面積
國(guó)外水泥標(biāo)準(zhǔn)大多規(guī)定比表面積指標(biāo),一般都采用勃氏比表面積儀測(cè)定水泥比表面積,我國(guó)的硅酸鹽水泥和熟料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定已與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)一致。水泥比表面積與水泥性能已存在著較好的關(guān)系。但用比表面積控制水泥質(zhì)量時(shí),主要還有下述兩方面的不足:
?、疟缺砻娣e對(duì)水泥中細(xì)顆粒含量的多少反映很敏感,有時(shí)比表面積并不很高,但由于水泥顆粒級(jí)配合理,水泥強(qiáng)度卻很高。
⑵摻有混合材料的水泥比表面積不能真實(shí)反映水泥的總外表面積,如摻有火山灰質(zhì)混合材料,水泥比表面積往往會(huì)產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。
4、水泥的顆粒級(jí)配(粒度分布)
眾所周知,即使篩分細(xì)度相同或比表面積相近,水泥的性能有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出較大的差異,其原因是粒度分布可能不同(顆粒形狀的因素也很重要),因此研究水泥粒度的表征、探索與水泥強(qiáng)度更精確的定量關(guān)系,有著非常重要的意義。
國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期試驗(yàn)研究證明,水泥顆粒級(jí)配是水泥性能的決定因素,目前比較公認(rèn)的水泥最佳顆粒級(jí)配為:3-32μm顆粒對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)起主要作用,其粒度分布是連續(xù)的,總量應(yīng)不低于65%;16-24μm的顆粒對(duì)水泥性能尤為重要,含量愈多愈好;小于3μm的細(xì)顆粒,易結(jié)團(tuán),不要超過(guò)10%;大于64μm的顆?;钚院苄?,最好沒(méi)有。
此外,水泥粒度分布(顆粒級(jí)配)不當(dāng)還會(huì)影響水泥水化時(shí)的需水量(和易性),若為了達(dá)到水泥砂漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度而提高了用水量,則最終會(huì)降低硬化后的水泥或混凝土的強(qiáng)度。因此掌握水泥顆粒級(jí)配的指標(biāo)是很重要的。表示水泥粒度分布即顆粒級(jí)配的方法有列表法、作圖法、矩陣法和函數(shù)法。
20世紀(jì)90年代,人們開(kāi)始研究水泥顆粒形貌對(duì)水泥性能的影響。水泥顆粒如果放在電子顯微鏡下觀察,它的形貌并不是圓的,猶如破碎堆積的石灰石,有棱角小的,有棱角大的,有片狀的,有針狀的。水泥顆粒的形貌與粉磨工藝有關(guān)。水泥顆粒形貌通常用圓度系數(shù)(f)表示,圓形顆粒的圓度系數(shù)等于1,其它形狀則都小于1。國(guó)外水泥的圓度系數(shù),大多在0.67左右。中國(guó)建材科學(xué)研究院測(cè)定的我國(guó)部分大、中型水泥企業(yè)水泥的圓度系數(shù)平均值為0.63,波動(dòng)在0.51-0.73之間。同時(shí)在對(duì)水泥顆粒形貌的研究中還發(fā)現(xiàn):水泥磨機(jī)的研磨能力愈強(qiáng),f值愈大;高細(xì)磨水泥f最大;帶輥壓機(jī)預(yù)粉碎的磨機(jī)磨制的水泥f值也較大。
試驗(yàn)研究表明,將水泥顆粒的圓度系數(shù)由0.67提高到0.85時(shí),水泥砂漿28d抗壓強(qiáng)度可提高20-30%。 實(shí)施ISO強(qiáng)度方法后,水泥細(xì)度的提高是在大多數(shù)企業(yè)粉磨工藝比較落后和采用80μm方孔篩篩余控制細(xì)度的條件下取得的,其顆粒組成多數(shù)處于不合理的狀態(tài)。
水泥的合理顆粒組成是指該組成能最大限度地發(fā)揮水泥熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān),而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業(yè)了解水泥中有效顆粒的含量,而使用比表面積可以及時(shí)掌握與水泥需水性等密切相關(guān)的微細(xì)顆粒的含量。二者相結(jié)合進(jìn)行粉磨工藝參數(shù)控制,將使水泥性能達(dá)到最優(yōu)化。1 >45μm的熟料顆粒全水化時(shí)間很長(zhǎng),對(duì)水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小熟料與水作用生成的水化產(chǎn)物是水泥產(chǎn)生膠凝性的根本原因。水泥顆粒的水化程度決定水泥膠凝性的發(fā)揮。熟料的水化程度與礦物種類(lèi)和顆粒大小有關(guān)。根據(jù)研究,硅酸鹽水泥的水化深度與時(shí)間的關(guān)系可用下式表達(dá):
X=2t0.25
式中:X-水化深度,μm;
t-水化時(shí)間,d 。
20μm的顆粒全部水化需要1年多的時(shí)間,而2μm的顆粒全水化只需1.5h,45μm顆粒28d大約水化了50%,>45μm的顆粒對(duì)水泥性能的貢獻(xiàn)也就更小了。
目前比較公認(rèn)的水泥最佳性能的顆粒級(jí)配為:3-32μm顆??偭坎荒艿陀?5%,<3μm細(xì)顆粒不要超過(guò)10%,>65μm顆粒最好為0,<1μm的顆粒最好沒(méi)有。因?yàn)?-32μm顆粒對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)起主要作用,特別是16-24μm顆粒對(duì)水泥性能尤為重要,含量越多越好;<3μm的細(xì)顆粒容易結(jié)團(tuán),<1μm的小顆粒在加水?dāng)嚢柚泻芸炀退?,?duì)混凝土強(qiáng)度作用很小,且影響水泥與外加劑的適應(yīng)性,易影響水泥性能而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂,嚴(yán)重影響混凝土的耐久性;>65μm的顆粒水化很慢,對(duì)28d強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小。
2、比表面積數(shù)值主要反映5μm以下的顆粒含量
把1個(gè)直徑為80μm假定為球形的水泥顆粒的表面積當(dāng)作1,然后將其變成直徑分別為45、30、20μm、……的顆粒,其總體積不變,但相應(yīng)的表面積卻發(fā)生了很大的變化。 1個(gè)80μm的顆粒全部變成5μm時(shí),已變成4096顆,表面積也增加至80μm時(shí)的16倍。因此水泥比表面積的變化主要與5μm以下的顆粒含量有關(guān)。3 用45μm篩余和比表面積控制細(xì)度操作簡(jiǎn)便、控制有效、無(wú)需大量試驗(yàn)投資
以球形顆粒推算出來(lái)的,與水泥顆粒的實(shí)際情況有差別,但可以看出,在固定的工藝條件下,使水泥的45μm篩余量和比表面積控制在一個(gè)合理的水平上時(shí),可限制3μm以下和45μm以上的顆粒,以此獲得良好的水泥性能和較低的生產(chǎn)成本。這種細(xì)度控制方法與其它方法相比,具有操作簡(jiǎn)便、控制有效的優(yōu)點(diǎn)。只要取樣進(jìn)行篩析試驗(yàn)和比表面積測(cè)定,就可以為磨機(jī)的操作提供依據(jù)。
水泥粉磨系統(tǒng)提高產(chǎn)量、降低電耗歷來(lái)是人們關(guān)注的焦點(diǎn),尤其是ISO標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,對(duì)于多數(shù)水泥企業(yè)來(lái)說(shuō),都感到既要使產(chǎn)品適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求,又不影響磨機(jī)產(chǎn)量、增加生產(chǎn)成本,對(duì)水泥粉磨系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造無(wú)疑是首選措施。
1、粉磨工藝改造的原則
以往進(jìn)行粉磨工藝的研究主要注重提高磨機(jī)產(chǎn)量和降低粉磨電耗。事實(shí)上,粉磨工藝對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著很大影響,因此今后在研究和進(jìn)行粉磨工藝改造時(shí),應(yīng)全面考慮產(chǎn)量、質(zhì)量和能耗的關(guān)系。
⑴節(jié)能原則
由于傳統(tǒng)的球磨機(jī)粉磨工藝能源利用率太低,水泥生產(chǎn)中70%的電耗都用于生料和水泥的粉磨,因此節(jié)能是改造粉磨工藝的基本任務(wù)。
⑵高產(chǎn)原則
提高粉磨設(shè)備的產(chǎn)量是改造和完善粉磨工藝的基本目標(biāo)。
⑶優(yōu)質(zhì)原則
產(chǎn)品不僅達(dá)到一定細(xì)度和比表面積,并有合理的顆粒級(jí)配和盡可能高比例的球形顆粒,是改造和完善粉磨工藝的重要任務(wù)。
2、采用預(yù)粉碎技術(shù)
預(yù)粉碎是球磨機(jī)粉磨系統(tǒng)大幅度提高產(chǎn)量的主要措施,按粉碎理論可分為預(yù)破碎和預(yù)粉磨。
2.1 預(yù)破碎
預(yù)破碎一般是指在球磨機(jī)前設(shè)置一臺(tái)細(xì)碎機(jī),使入磨粒度降低,將原來(lái)球磨機(jī)粗磨倉(cāng)坦負(fù)的部分粗碎任務(wù)交由效率較高的細(xì)碎機(jī)來(lái)完成,即所謂的“多破少磨”。國(guó)內(nèi)采用水泥磨前加細(xì)碎機(jī)的措施已有數(shù)十年歷史,但受設(shè)備材質(zhì)的局限,該技術(shù)一直未能得到大量使用。當(dāng)前有些機(jī)械廠推出了新一代細(xì)碎機(jī),使用壽命有一定提高,但關(guān)鍵部件磨損的問(wèn)題仍沒(méi)有根本改善。
出庫(kù)物料的除鐵問(wèn)題必須重視,往往是鐵塊或其它金屬雜質(zhì)對(duì)細(xì)碎機(jī)造成致命的傷害。增設(shè)預(yù)破碎后,球磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,尤其是一倉(cāng)應(yīng)以提高研磨能力為目標(biāo)。有的廠曾嘗試過(guò)提高磨機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)提高產(chǎn)量,但效果不好。從理論上分析,加預(yù)破碎后入磨物料粒度降低,一倉(cāng)的破碎作用與研磨作用已退居次要地位。磨速提高,研磨體提升高度增加,破碎能力增大而研磨能力降低,這顯然不符合要求。
采用預(yù)破碎系統(tǒng)進(jìn)行提高磨機(jī)產(chǎn)量的改造,低投資是其最大優(yōu)勢(shì),它主要適合于磨機(jī)輔助設(shè)備和輸送設(shè)備富裕能力有限,以及大幅度升級(jí)成本效益不合理的廠家。
2.2 預(yù)粉磨
預(yù)粉磨是指球磨機(jī)前增設(shè)一臺(tái)粉磨設(shè)備,使原有的粉磨系統(tǒng)大幅度增產(chǎn)的措施。
用于預(yù)粉磨的設(shè)備主要有短球磨、輥磨、輥壓機(jī)、筒輥磨等。上述四種預(yù)粉磨設(shè)備的能量利用率由低到高依次為短球磨、輥磨、筒輥磨、輥壓機(jī)。
采用球磨機(jī)作為預(yù)粉磨設(shè)備,建議采用半終粉磨流程,即預(yù)粉磨球磨機(jī)與選粉機(jī)組成閉路系統(tǒng),使進(jìn)入后續(xù)球磨機(jī)的物料粒度更加均勻,一般<2mm的占90%左右,最大粒度控制在<5mm,可縮短物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間,避免出現(xiàn)“飽磨”現(xiàn)象。球磨機(jī)預(yù)粉磨工藝提高產(chǎn)量的幅度可達(dá)50%以上,不過(guò)節(jié)能效果較差,對(duì)于有閑置設(shè)備的廠家較為適宜。
對(duì)于采用輥磨、輥壓機(jī)、筒輥磨作預(yù)粉磨設(shè)備,由于投資大,工藝相對(duì)復(fù)雜,一般在立窯水泥企業(yè)很少采用。
3、開(kāi)流磨的技術(shù)改造
開(kāi)流高細(xì)、高產(chǎn)磨技術(shù)主要用于水泥粉磨。對(duì)原有磨機(jī)進(jìn)行改造時(shí),應(yīng)具備以下工況條件:
?、拍C(jī)直徑可大可小,即Φ1.5-3.8m均可,但磨機(jī)的長(zhǎng)徑比至少要>2.5;
⑵入磨物料綜合水分<2%;
⑶入磨物料粒度、研磨體裝載量、磨機(jī)運(yùn)行等正常穩(wěn)定;
?、饶C(jī)通風(fēng)良好,收塵與計(jì)量設(shè)備完好。
3.1 開(kāi)流磨技術(shù)改造的主要內(nèi)容
⑴襯板
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn),目前仍在使用的球磨機(jī)筒體襯板主要有11種形式。國(guó)外公司推出的襯板有逐漸統(tǒng)一的趨勢(shì)。一倉(cāng)一般采用提升襯板即所謂的階梯襯板,二倉(cāng)則采用分級(jí)襯板。但這種分級(jí)襯板不是國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的錐形分級(jí)襯板或平襯板加錐形分級(jí)襯板,而是兩種甚至三種襯板的組合或復(fù)合體。經(jīng)過(guò)優(yōu)化組合或復(fù)合,一種襯板可發(fā)揮不同形式襯板的優(yōu)勢(shì),從而保證了最大限度地將能量輸入裝球區(qū),并盡量消除磨內(nèi)死區(qū)。建議有關(guān)單位加大研究力度,為水泥廠提供性能更優(yōu)越的襯板。在目前開(kāi)流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí),段倉(cāng)一般都安裝活化襯板,有效地消除了“滯留帶”,激發(fā)和強(qiáng)化了研磨體的運(yùn)動(dòng)。
⑵隔倉(cāng)板
對(duì)于隔倉(cāng)裝置的改進(jìn),國(guó)內(nèi)企業(yè)仍關(guān)注于篦板的耐磨、耐沖擊及防堵等方面,而對(duì)于隔倉(cāng)裝置對(duì)磨內(nèi)料、氣流的影響和控制作用重視不夠。以Φ2.2m球磨機(jī)為例,隔倉(cāng)板有效通風(fēng)面積為0.38m2,中心件面積0.33m2,中心件有效通風(fēng)面積0.03m2,可見(jiàn)僅中心件的面積就相當(dāng)于隔倉(cāng)裝置有效通風(fēng)面積的87%,同時(shí)也表明此形式的中心件有效通風(fēng)面積是相當(dāng)小的。通過(guò)分析比較,加大中心件通風(fēng)面積對(duì)于加大整個(gè)隔倉(cāng)裝置通風(fēng)面積的影響最大,也是最可行的方案。因?yàn)闊o(wú)論加大篦板孔尺寸或增加開(kāi)孔數(shù)量,都將對(duì)篦板強(qiáng)度及其對(duì)料球的控制作用產(chǎn)生較大影響。此外,改造老式中心件的另一個(gè)目的在于通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料流速的控制,從而方便靈活地調(diào)節(jié)磨內(nèi)各倉(cāng)中的料球比,控制物料磨內(nèi)停留時(shí)間。
開(kāi)流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí),尾倉(cāng)更換帶內(nèi)篩分裝置的隔倉(cāng)板,嚴(yán)格控制進(jìn)入尾倉(cāng)的小顆粒,使前倉(cāng)的鋼球和尾倉(cāng)的小段各自最大限度地發(fā)揮破碎和研磨作用。
⑶研磨體
研磨體尺寸基于粉磨能力和喂料粒度,比較通用的是“兩頭小,中間大”的級(jí)配方案。因?yàn)楦鲝S實(shí)際情況不同,磨內(nèi)研磨體和物料運(yùn)動(dòng)情況極為復(fù)雜,以及物料性能的差異,很難找出普遍不平適用的規(guī)律,長(zhǎng)期在實(shí)踐中摸索才是獲得合適級(jí)配的有效途徑。穩(wěn)定的粉磨工藝條件在很大程度上取決于研磨體的材質(zhì)。由于磨損消耗,研磨體的級(jí)配在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是不斷變化的,不同尺寸研磨體的磨損規(guī)律也不同。補(bǔ)球(段)只能保持裝載量相對(duì)平衡,不能保持級(jí)配始終如一。如果研磨體的硬度和耐磨性能差,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中易發(fā)生變形和碎裂,不但影響粉磨效率,碎塊還會(huì)堵塞篦板孔,使隔倉(cāng)裝置排料困難,磨內(nèi)運(yùn)行狀況惡化,因此,提高研磨體的質(zhì)量才是磨機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的有力保證,否則,再合理的級(jí)配方案也是難于始終能達(dá)到預(yù)期效果的。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),研磨體損耗大,不僅影響粉磨能力,頻繁的停機(jī)補(bǔ)球?qū)е孪到y(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率低和工況不穩(wěn)定,還會(huì)直接造成粉磨成本提高。國(guó)內(nèi)粉磨1t水泥,普通鋼球的損耗最大達(dá)1000g/t,補(bǔ)球周期多為半個(gè)月;耐磨球如軸承鋼球、高鉻球、低合金球等,可將損耗降至30-40g/t,僅為普通鋼球的1/25-1/30,補(bǔ)球周期可延長(zhǎng)至半年以上;普通鋼球4000元/t,耐磨球7000-8000元/t,使用耐磨球雖說(shuō)一次性投資較高,但其優(yōu)異的性能可大大減輕清倉(cāng)補(bǔ)球的工作強(qiáng)度,提高磨機(jī)粉磨能力,顯著降低粉磨成本,進(jìn)而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
在目前開(kāi)流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí),采用微型研磨體以強(qiáng)化尾倉(cāng)的研磨能力。直徑8-12mm的小段,單位質(zhì)量的個(gè)數(shù)是普通鋼段的20倍,總表面積是普通鋼段的2.5倍。研磨效率與研磨體的表面積的0.5-0.7次方成正比。小段的應(yīng)用起到了提高產(chǎn)量、增加產(chǎn)品比表面積、適當(dāng)改善微粉顆粒組成的至關(guān)重要的作用。
?、攘隙畏蛛x裝置 對(duì)于微型研磨體,有必要設(shè)計(jì)一個(gè)讓細(xì)粉順利出磨,但微型研磨體不致跑出磨外的出料篦板裝置。
⑸合理的工藝參數(shù)設(shè)置
改造后的高細(xì)高產(chǎn)磨,其工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的水泥品種、熟料的易磨性、混合材的品種和摻加比例、磨機(jī)規(guī)格等來(lái)設(shè)計(jì)磨機(jī)的倉(cāng)位、研磨體的級(jí)配和確定細(xì)度的控制。
3.2 開(kāi)流磨技術(shù)改造后的技術(shù)指標(biāo)
⑴增產(chǎn)20-35%,節(jié)電17-25%;
?、扑啾缺砻娣e可達(dá)300-350m2/kg;
⑶研磨體消耗可降低25%以上。
3.3 微型研磨體消除了在高細(xì)粉磨時(shí)的“惡性粉磨現(xiàn)象”
⑴“惡性粉磨現(xiàn)象”的形成
在開(kāi)流水泥磨中粉磨時(shí),在磨倉(cāng)內(nèi)的料球(段)率(物料占研磨體的百分率)隨著臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低而下降。粉磨比表面積越高,臺(tái)時(shí)產(chǎn)量就越低,其間料球(段)率就越低,即磨倉(cāng)內(nèi)的存料越少,研磨體的能力顯得越大。于是球與球、段與段、球與襯板之間,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,碰撞狀態(tài)越是劇烈。
如果硅酸鹽水泥磨至320m2/kg以上比表面積時(shí),水泥粉體里就有類(lèi)似于小的魚(yú)鱗片狀體出現(xiàn)。若進(jìn)一步提高至350-400m2/kg比表面積時(shí),臺(tái)時(shí)產(chǎn)量較大幅度地下降,水泥中的似魚(yú)鱗片狀體增大增多,阻礙水泥細(xì)度的發(fā)展和比表面積的增長(zhǎng),磨內(nèi)溫度急劇升高。若磨至400-500m2/kg時(shí),即使在磨體淋水條件下,出磨水泥溫度仍可高達(dá)200℃以上,石膏脫水為30-50%。水泥的流動(dòng)性能和顆粒大小的分級(jí)性能顯著減弱,流速減慢,使物料在磨內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),在單位時(shí)間內(nèi)粉磨沖擊次數(shù)成倍地增多,因此水泥微小顆粒在過(guò)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),在強(qiáng)大的研磨體的機(jī)械外力沖擊下,反復(fù)粉磨、壓縮,引起水泥結(jié)團(tuán)、集聚、速凝及在磨內(nèi)出現(xiàn)水泥包裹球、段和粘糊襯板、篦板等"惡性粉磨現(xiàn)象"。
⑵微型研磨體可有效消除“惡性粉磨現(xiàn)象”
我國(guó)高細(xì)、高產(chǎn)磨的發(fā)明人-已故水泥粉磨專家、合肥水泥研究設(shè)計(jì)院蔣永燦教授在研究開(kāi)流高細(xì)磨時(shí),在粉磨比表面積高達(dá)400-500m2/kg的硅酸鹽水泥時(shí),磨內(nèi)也沒(méi)有出現(xiàn)"惡性粉磨現(xiàn)象"。其段倉(cāng)的最佳參數(shù):料段率為12%,填充率23%,微型段的平均尺寸12mm,粉磨情況正常良好。
與普通開(kāi)流磨不同的是因?yàn)槠胀ㄩ_(kāi)流磨僅僅使用了大尺寸的研磨體,大多為Φ18X22mm、Φ20X25mm、Φ25X30mm,它們的單個(gè)重量與微型段相比要高出10-20倍,甚至30倍。
3.4 圈流磨的技術(shù)改造
隨著磨機(jī)規(guī)格的增大和現(xiàn)有磨機(jī)對(duì)節(jié)能、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的迫切要求,采用圈流粉磨是水泥粉磨工藝的必然趨勢(shì)。
4.1 選粉機(jī)
圈流粉磨的必要設(shè)備是選粉機(jī)。選粉機(jī)的功能是通過(guò)將出磨料中達(dá)到一定粒徑的顆粒及時(shí)選出,減少磨內(nèi)過(guò)粉磨量,從而提高磨機(jī)粉磨系統(tǒng)效率。但選粉機(jī)本身并不產(chǎn)生細(xì)粉,選粉機(jī)的選用和改造應(yīng)與磨機(jī)的改造結(jié)合起來(lái)進(jìn)行。當(dāng)然,一般說(shuō)來(lái),選粉機(jī)的效率高,系統(tǒng)產(chǎn)量也高。
選粉機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是“分散”、“分級(jí)”和“收集”?!胺稚ⅰ笔侵高M(jìn)入選粉機(jī)的物料要盡可能地拋撒開(kāi)來(lái),物料顆粒之間要形成一定的空間距離。因此,撒料盤(pán)的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、撒料空間大小、物料水分及物料流量都直接影響著布料的分散率;“分級(jí)”是指物料分散后,在選粉室停留的有限時(shí)間內(nèi),要充分利用氣流各種形式的分選功能,把物料的粗、細(xì)顆粒盡可能地分開(kāi),并送至各自的出口。因此,氣體流量、氣流速度、氣流方式、氣固交匯點(diǎn)和流場(chǎng)分布以及選粉室數(shù)量、結(jié)構(gòu)等對(duì)分級(jí)效率影響很大;“收集”是捕捉粗粉和細(xì)粉的能力,這與收集方式和收集部件的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。
1979年日本小野田公司開(kāi)發(fā)了O-Sepa選粉機(jī),它不僅保留了旋風(fēng)選粉機(jī)外循環(huán)的優(yōu)點(diǎn),而且采用籠型轉(zhuǎn)子平面螺旋氣流選粉原理,從而大幅度提高了選粉效率。以它為代表的籠式選粉機(jī)稱之為高效渦流選粉機(jī),也被稱為繼離心式選粉機(jī)、旋風(fēng)式選粉機(jī)之后的第三代選粉機(jī)。它的選粉效率一般在80%以上,與離心式或旋風(fēng)式的選粉機(jī)相比,渦流式高效選粉機(jī)可提高磨機(jī)產(chǎn)量15-40%,節(jié)電10-20%,體積小、重量輕、布置靈活,產(chǎn)品可在300-600m2/kg的比表面積內(nèi)任意調(diào)節(jié),系統(tǒng)負(fù)壓操作,無(wú)粉塵污染。
由于O-Sepa選粉機(jī)不帶細(xì)粉收集裝置,需要配備與其處理風(fēng)量相匹配的大規(guī)格的袋收塵器或電除塵器用于收集成品,這無(wú)疑較大幅度地增加了系統(tǒng)投資,也使工藝布置復(fù)雜,操作控制困難,在一定程度上限制了它的推廣和應(yīng)用。上世紀(jì)90年代南京化工學(xué)院張少明教授等研究、開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)子式旋風(fēng)選粉機(jī),簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)。將籠型轉(zhuǎn)子選粉原理嫁接于旋風(fēng)選粉機(jī)而形成的一種實(shí)用于立窯水泥廠的中、小型高效選粉機(jī)。針對(duì)“分散”、“分級(jí)”和“收集”三個(gè)關(guān)鍵技術(shù),它在結(jié)構(gòu)上比旋風(fēng)式選粉機(jī)有了突破性的改進(jìn)。在相同產(chǎn)量的情況下,與高效渦流選粉機(jī)相比效率相當(dāng),但可降低系統(tǒng)投資20-30%;與旋風(fēng)式及高效離心式選粉機(jī)相比,不但可減少設(shè)備規(guī)格,而且可提高效率20-40%。
隨著水泥新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,各水泥企業(yè)普遍提高產(chǎn)品細(xì)度和比表面積,對(duì)水泥磨使用的轉(zhuǎn)子選粉機(jī)提出了更高的要求,因而制造廠商也都在不斷改進(jìn)。如今年三月通過(guò)江蘇省級(jí)技術(shù)和產(chǎn)品鑒定的江蘇科行公司研制的內(nèi)循環(huán)選粉機(jī),集德國(guó)動(dòng)態(tài)選粉機(jī)懸浮分離、日本O-Sepa選粉機(jī)籠形分離、轉(zhuǎn)子選粉機(jī)旋風(fēng)分離、旁路除塵分離和輔助進(jìn)風(fēng)分離為一體的五級(jí)分離的高效選粉機(jī),其分散、分級(jí)及收集機(jī)理非常明確,尤其分級(jí)機(jī)理與離心式、旋風(fēng)式包括轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)相比有突破性的改變,選粉機(jī)的各環(huán)節(jié)均達(dá)到了相當(dāng)高的水平,因而分級(jí)效率高達(dá)85%;從結(jié)構(gòu)上徹底解決了傳統(tǒng)選粉機(jī)的磨損、振動(dòng)、分風(fēng)不勻、水泥早期強(qiáng)度低等缺點(diǎn);對(duì)高產(chǎn)磨、高細(xì)磨、短磨、長(zhǎng)磨及高水分物料有較強(qiáng)的適應(yīng)性。是具有明顯優(yōu)勢(shì)的分級(jí)設(shè)備。
4.2開(kāi)流改圈流粉磨后的工藝調(diào)整:開(kāi)流改為圈流粉磨后應(yīng)作必要的工藝調(diào)整,主要有:
?、配撉蚣?jí)配。一倉(cāng)鋼球平均球徑要適當(dāng)增大。
?、聘魝}(cāng)板的篦孔孔隙尺寸應(yīng)適當(dāng)?shù)胤糯?,以增加物料在磨?nèi)的流動(dòng)速度。
⑶加大磨頭中空軸的喂料絞刀,以增加喂料量。
?、燃?xì)度控制,生料磨可適當(dāng)放寬,80μm孔篩余可控制在10%以下。水泥磨細(xì)度要提高,比原開(kāi)流粉磨時(shí)要細(xì)2-3%左右,以確保水泥的強(qiáng)度。
4.3 提高圈流磨水泥的比表面積
水泥成品的比表面積與其物理力學(xué)強(qiáng)度之間具有良好的相關(guān)性,某種意義上說(shuō),提高水泥的比表面積,增大其磨細(xì)程度是提高水泥強(qiáng)度的有效途徑之一。由于圈流粉磨工藝的特殊性及選粉機(jī)自身的分級(jí)精度,研磨體級(jí)配等方面的原因,其成品比表面積一般都不很高,制約了水化活性的發(fā)揮。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,可采取以下技術(shù)措施,將水泥比表面積提高至350m2/kg以上。
?、欧e極采用磨前物料預(yù)處理技術(shù),嚴(yán)格控制入磨物料最大粒度小于5mm,減輕磨機(jī)一倉(cāng)負(fù)擔(dān),適當(dāng)縮短一倉(cāng)長(zhǎng)度。延長(zhǎng)二倉(cāng)長(zhǎng)度。
?、聘鶕?jù)入磨物料粒度優(yōu)化研磨體級(jí)配,縮小研磨體平均尺寸,增加研磨體與物料的接觸面積,創(chuàng)造更多的微粉。
?、悄C(jī)一倉(cāng)填充率應(yīng)低于二倉(cāng)2~3%,并在二倉(cāng)內(nèi)對(duì)襯板實(shí)施活化排列,如使用分級(jí)襯板等,對(duì)研磨體進(jìn)行“激活”,充分發(fā)揮研磨體的細(xì)度作用。
?、冗m當(dāng)降低粉磨系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷,宜控制≤150%。同時(shí)還可適當(dāng)降低選粉機(jī)的循環(huán)風(fēng)量,使其能夠?qū)⒏?xì)的成品分選出來(lái)。
?、刹扇?qiáng)力通風(fēng)除塵措施,磨內(nèi)風(fēng)速宜控制1.0~1.5m/s。借鑒圈流粉磨工藝特點(diǎn),近年已開(kāi)始研究用開(kāi)流高細(xì)高產(chǎn)磨和高效選粉機(jī)組成新型的圈流粉磨系統(tǒng),經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐表明,效果十分顯著,其增產(chǎn)節(jié)能可比開(kāi)流粉磨系統(tǒng)和普通圈流粉磨系統(tǒng)提高30-80%,為水泥廠的粉磨增產(chǎn)節(jié)能提供了新的技術(shù)途徑。由于許多圈流水泥磨使用的是老式的選粉系統(tǒng),生產(chǎn)出的水泥比表面積偏低,水泥微粉量少,早期強(qiáng)度不足。另因磨機(jī)的倉(cāng)長(zhǎng)比不合理,加之隔倉(cāng)板和出料篦板篦縫大,破碎倉(cāng)未能細(xì)碎的物料涌入研磨倉(cāng),致使研磨倉(cāng)研磨能力不足,磨尾吐渣嚴(yán)重,既污染了環(huán)境,又增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,而且水泥產(chǎn)量還低。為此合肥水泥研究設(shè)計(jì)院已利用高產(chǎn)高細(xì)磨技術(shù)對(duì)現(xiàn)有圈流水泥磨進(jìn)行技術(shù)改造。圈流磨內(nèi)的物料流量大,而且隨著物料的波動(dòng)而波動(dòng)。因此要求在破碎倉(cāng)與研磨倉(cāng)之間的篩分裝置必須適應(yīng)這一工況,既要控制粒度,又要保證流量。在確定篩分方案時(shí),圍繞提高水泥比表面積和產(chǎn)量的目標(biāo),適當(dāng)調(diào)整倉(cāng)位、優(yōu)化研磨體級(jí)配和填充率,同時(shí)采用特殊的出料裝置。根據(jù)通過(guò)篩分裝置的物料粒度已得到有效控制的情況,在研磨倉(cāng)內(nèi)主要使用微型研磨體,強(qiáng)化研磨能力,以增加水泥中的微粉量及提高出磨細(xì)度合格率。經(jīng)改造后一般能使5-25μm的微粉量增加10-15%,水泥三天抗壓強(qiáng)度提高3.9MPa,水泥比表面積增加20m2/kg,磨機(jī)產(chǎn)量提高10-15%。
1、老式磨機(jī)存在的缺陷
1.采用滑動(dòng)軸承:摩擦系數(shù)大,起動(dòng)困難,運(yùn)行阻力大,運(yùn)行過(guò)程中主軸承產(chǎn)生大量的摩擦熱,缺油短水易產(chǎn)生事故,導(dǎo)致磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率低,維修量大,操作人員多。
2.電耗高:老式磨機(jī)滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)在0.04—0.08,主軸承能耗占裝機(jī)容量的11—15%,磨內(nèi)研磨結(jié)構(gòu)的影響,粉磨效率低,水泥噸電耗在25—30KWh,生料在14—18KWh。
3.耗油高:滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油在軸瓦與中空軸的正壓力和高溫的影響下易產(chǎn)生劣變,潤(rùn)滑油消耗高,有些磨機(jī)密封不良油耗會(huì)進(jìn)一步加大,老式2.2m磨機(jī)年耗油在1—2噸。大型磨機(jī)需配套潤(rùn)滑站,投資增加,運(yùn)行中產(chǎn)生費(fèi)用,設(shè)備安全運(yùn)行受其影響大,需經(jīng)常維護(hù)維修。稀油產(chǎn)生的油漬還會(huì)影響文明生產(chǎn)。
4.產(chǎn)量低:滑動(dòng)軸承摩擦系數(shù)大,磨機(jī)起動(dòng)困難,起動(dòng)電流高,致使多數(shù)磨機(jī)達(dá)不到額定裝載量;受落后的粉磨工藝的影響,其磨機(jī)內(nèi)部研磨結(jié)構(gòu)技術(shù)落后,研磨效率低;不合理的研磨體的級(jí)配,這些都會(huì)導(dǎo)致磨機(jī)產(chǎn)量低。水泥廠常用的Ф2.2x7m和Ф2.4x13m水泥磨閉路產(chǎn)量多為10--13t/h和28—30t/h,現(xiàn)代磨機(jī)已達(dá)18—22t/h和32—36t/h。
5.安裝維修困難:巴氏合金瓦安裝時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間的刮研、磨合,維修量大。
6.磨內(nèi)研磨結(jié)構(gòu)落后:老式磨機(jī)多數(shù)采用階梯襯板、有些采用環(huán)溝襯板和雙曲面;隔倉(cāng)板也多采用單隔倉(cāng),二倉(cāng)也不設(shè)置活化裝置,倉(cāng)尾也沒(méi)有排料控置裝置,這些大大影響了磨機(jī)的研磨效率。
2、老式磨機(jī)改造
1.主軸承改造
2.磨內(nèi)改造:襯板、隔倉(cāng)板、料球平衡裝置。
3.磨機(jī)工藝改造:根據(jù)物料特性重新確定倉(cāng)長(zhǎng)比,調(diào)整研磨體級(jí)配和物料流速,磨前預(yù)粉碎技術(shù)。
4.擴(kuò)徑改造:對(duì)Φ1.83m、Φ2.2m、Φ2.4m的短磨的筒體加粗,前題是主軸承改造,原電機(jī)、減速機(jī)、大小齒輪、基礎(chǔ)不變,產(chǎn)量可增加25%以上。
5.加長(zhǎng)改造:將筒體較短的水泥磨加長(zhǎng),以適應(yīng)水泥新標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)量。
6.提速改造:老式磨機(jī)轉(zhuǎn)速較低,大部分研磨體沒(méi)處于最佳工作狀態(tài),提速后增加了研磨次數(shù),增加了動(dòng)能。改造方法:主軸承更換為滾動(dòng)軸承,滿足功率需求后改變減速機(jī)的速比。
1、球與段的研磨功能差異
磨機(jī)各倉(cāng)實(shí)際上都具有破碎及研磨功能,只是主次及程度不同而已。細(xì)磨倉(cāng)的主要功能是研磨,而小鋼球與小鋼段的研磨能力是不同的。物料填充在研磨介質(zhì)之間,研磨效率的高低主要取決于研磨介質(zhì)與物料之間的接觸表面積。若接觸表面積大,則研磨機(jī)會(huì)多,單位時(shí)間內(nèi)的成品生成率就高。等質(zhì)量的球與段相比,由于段的線接觸方式,從而明顯比球具有更高的接觸表面積。對(duì)于單倉(cāng)而言,同樣的研磨體裝載量和同樣的喂入細(xì)料量,單位時(shí)間內(nèi)鋼段倉(cāng)的成品生成量比鋼球倉(cāng)要高,這是粉磨理論及應(yīng)用實(shí)踐所證明了的。需要指出的是,目前細(xì)磨倉(cāng)的研磨介質(zhì)尺寸相對(duì)物料而言都太大,這里有篦縫寬度限制等原因。丹麥的康必登磨和我國(guó)開(kāi)發(fā)的高細(xì)磨都較好地解決了這一問(wèn)題,在細(xì)磨倉(cāng)成功地應(yīng)用了微細(xì)鋼段,顯著地提高了研磨效率。當(dāng)然采用高效能的篩分隔倉(cāng)板及磨尾回段裝置是成功的關(guān)鍵。因此應(yīng)當(dāng)明確,對(duì)于細(xì)磨和超細(xì)磨,段比球的研磨效率要高。
2、水泥細(xì)磨倉(cāng)的研磨體改用小鋼球的原因
目前國(guó)外水泥磨機(jī)在細(xì)磨倉(cāng)趨向于使用小鋼球代替鋼段,其原因?yàn)?
⑴使用小鋼球的能耗比小鋼段低;
?、苾?yōu)質(zhì)小鋼球的磨耗比鋼段小得多;
?、切′撉蚰コ龅乃囝w粒形貌呈球形的比鋼段磨出的要多,但使用鋼段可使磨內(nèi)物料流速較快、能防止水泥在磨內(nèi)結(jié)團(tuán)。
磨機(jī)的粉磨功能總體上包括破碎與研磨兩個(gè)部分,磨機(jī)工況的最優(yōu)化即是使破碎與研磨能力達(dá)到平衡,從而提高粉磨效率,此時(shí)產(chǎn)量與成品細(xì)度均在較好水平,這也是解決粉磨問(wèn)題的最基本原則。正確分析不同工況下破碎與研磨能力的匹配情況,才是決定細(xì)磨倉(cāng)的研磨體采用鋼段還是采用鋼球的判斷依據(jù)。
3、細(xì)磨倉(cāng)選用小鋼球的必要充分條件
?、湃α鞣勰?
開(kāi)流粉磨,磨機(jī)內(nèi)物料一次性通過(guò),出磨料即為成品,因此對(duì)研磨的能力要求較高。圈流粉磨則需保證一定的物料循環(huán)量,無(wú)論采用離心或高效選粉機(jī),磨尾卸料的細(xì)度篩余(80μm)一般控制在30-40%,所以對(duì)研磨能力的要求相對(duì)低于開(kāi)流磨。為保證成品細(xì)度,開(kāi)流磨的細(xì)磨倉(cāng)一般應(yīng)采用鋼段。圈流磨的細(xì)磨倉(cāng)可采用小鋼球,一方面可加快物料流速,增加通過(guò)量;另一方面入細(xì)磨倉(cāng)的物料篩余(200μm)要比開(kāi)流磨高,對(duì)保證有一定的小鋼球沖擊有好處。
⑵預(yù)粉碎
磨前的預(yù)粉碎有一級(jí)或多級(jí)和開(kāi)流或圈流,它決定了入磨物料的粒度。目前高效細(xì)碎機(jī)、輥壓機(jī)等可明顯降低入磨粒度,甚至80%左右的物料在2mm以下,這實(shí)際上已完成了磨機(jī)Ⅰ倉(cāng)的大部分功能,緩解了磨機(jī)的負(fù)擔(dān)。預(yù)破碎效果好,則Ⅰ倉(cāng)的長(zhǎng)度要縮短,且鋼球的平均球徑可下降。而鋼球的平均球徑的下降則使Ⅰ倉(cāng)的研磨功能增強(qiáng),進(jìn)入細(xì)磨倉(cāng)的物料篩余相對(duì)降低,從而細(xì)磨倉(cāng)的研磨負(fù)擔(dān)減輕。若入料粒度穩(wěn)定在很好的水平上,則開(kāi)流磨的細(xì)磨倉(cāng)也可采用小鋼球,既能保證細(xì)度,又提高了產(chǎn)量。相反,若預(yù)粉碎環(huán)節(jié)很差,磨機(jī)Ⅰ倉(cāng)完全成了破碎倉(cāng),則細(xì)磨倉(cāng)的研磨負(fù)擔(dān)加重,即使圈流磨也不能輕易使用小鋼球。盡管調(diào)節(jié)選粉機(jī)能控制細(xì)度,但可能因研磨能力不足而無(wú)形中犧牲了產(chǎn)量。
?、悄C(jī)長(zhǎng)度
這主要針對(duì)開(kāi)流磨而言。目前水泥廠使用十幾米開(kāi)流長(zhǎng)磨的為數(shù)不少,一般分三至四倉(cāng)。磨機(jī)長(zhǎng)度決定了物料的粉磨路徑即粉磨時(shí)間的長(zhǎng)短,長(zhǎng)磨機(jī)內(nèi)物料的有效粉磨時(shí)間自然要長(zhǎng)。況且較雙倉(cāng)短磨,長(zhǎng)磨機(jī)的合理多倉(cāng)使粉磨功能更加明確,研磨體級(jí)配易于合理,粉磨效率大為提高,則采用小鋼球?yàn)橐?。如此時(shí)再使用鋼段,既會(huì)減緩物料流速,降低產(chǎn)量,又容易造成過(guò)粉磨現(xiàn)象,產(chǎn)生糊段及逆粉碎效應(yīng),反而降低研磨效率。
?、葌}(cāng)長(zhǎng)比例
這主要針對(duì)圈流磨而言。目前雙倉(cāng)圈流磨的Ⅰ、Ⅱ倉(cāng)長(zhǎng)度各廠并非完全相同。有比例為1:2的,也有接近1:1的。1:2的比例為正常范圍,此時(shí)Ⅱ倉(cāng)選用小鋼球比較合適。若兩倉(cāng)長(zhǎng)度相近,則易造成Ⅰ倉(cāng)粗磨能力過(guò)剩而Ⅱ倉(cāng)細(xì)磨能力不足。若再使用小鋼球,則Ⅱ倉(cāng)在相對(duì)減小的粉磨容積中難以完成所需的研磨任務(wù),最后導(dǎo)致產(chǎn)量下降。
?、煞勰ニ嗟钠贩N
這主要針對(duì)水泥而言。水泥的品種不同,則對(duì)粉磨的細(xì)度要求也不同。茲舉兩種:
a.快硬(或超細(xì))水泥
要求水泥水化快、早強(qiáng)高。除礦物組成有要求外,對(duì)水泥的細(xì)度控制也很?chē)?yán)格。這也對(duì)磨機(jī)的粉磨提出了更高要求。此時(shí)無(wú)論開(kāi)流長(zhǎng)磨還是圈流磨都應(yīng)考慮在細(xì)磨倉(cāng)使用小鋼段,而對(duì)鋼球的使用一定要慎重。從目前的應(yīng)用實(shí)踐看,用鋼段磨制的超細(xì)水泥效果較好。
b.多混合材摻量水泥
為降低生產(chǎn)成本,工廠盡可能地多摻混合材,如有的企業(yè)礦渣甚至摻到40-50%的比例。礦渣的易磨性差,對(duì)于共同粉磨時(shí),磨機(jī)的研磨功能必須很強(qiáng)。摻量高時(shí),喂料中礦渣及循環(huán)回磨的細(xì)料之和比例很高,而粗磨倉(cāng)對(duì)這些料的研磨作用很有限。細(xì)磨倉(cāng)應(yīng)優(yōu)先使用小鋼段,否則即使高效選粉機(jī)也難以提高產(chǎn)量,因?yàn)槟C(jī)研磨能力不足,磨尾卸料中成品量有限,若再提高磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷,則磨機(jī)更適應(yīng)不了。
?、仕囝w粒的球形化
如前所述,水泥顆粒的球形化程度越高,則水泥的強(qiáng)度越高。為提高水泥強(qiáng)度和充分發(fā)揮熟料的作用,對(duì)水泥顆粒的球形化要求高的,應(yīng)創(chuàng)造條件,在水泥磨的細(xì)磨倉(cāng)使用小鋼球。
4、橢圓球在水泥粉磨中的應(yīng)用
從棒球磨降低粉磨電耗中得到啟迪,出現(xiàn)了橢圓球,它具有圓形球所不具備的優(yōu)點(diǎn),已開(kāi)始應(yīng)用于水泥粉磨中。
?、艡E圓球與同直徑的圓球相比,質(zhì)量增加,沖擊力增強(qiáng);與同重量的圓球相比,橢圓球重心低,斜面穩(wěn)定性好,提升高度比圓球高,破碎能力大,而其較好的穩(wěn)定性又使得研磨體作瀉落運(yùn)動(dòng)時(shí)的剪切作用大大增強(qiáng)。
?、茩E圓球表面各點(diǎn)曲率半徑不同,可形成不同粒徑的接觸角,與不同粒徑的物料同時(shí)接觸的機(jī)會(huì)大于圓球。計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)表明:橢圓球與物料的有效接觸面積比圓球大30%,且在接觸角內(nèi)對(duì)不同粒徑的物料產(chǎn)生弧形鉗制,因而對(duì)物料具有選擇性粉磨和良好的篩分作用,使水泥的顆粒級(jí)配和顆粒形貌得到有效改善。
?、腔⌒毋Q制使得橢圓球的點(diǎn)接觸在粉磨物料時(shí)不再是幾何意義上的點(diǎn)接觸,其接觸作用已向曲線和曲面延伸。橢圓球特殊的幾何形狀和設(shè)計(jì)參數(shù)增加了磨機(jī)的粉磨能力,增大了成品的比表面積,提高了水泥的實(shí)物質(zhì)量。實(shí)踐已經(jīng)證明,橢圓球作研磨介質(zhì)時(shí),比圓球提高水泥比表面積20m2/kg以上。
⑷電荷有尖端放電特性,電荷富集橢圓球的兩端,可減輕橢圓球大粉磨面的微粉吸附,從而提高了粉磨效率。
?、捎捎跈E圓球之間、橢圓球與襯板之間接觸物料的面積增加,使得鋼球和襯板的損耗減少,噪音降低。
5、球段混裝
已有報(bào)道,在圈流水泥磨的尾倉(cāng)中采用球段混裝比單純使用小鋼球(Φ20-40mm)或單純使用鋼段的效果要好,既保證了合理的水泥比表面積,又提高了磨機(jī)的產(chǎn)量。而單獨(dú)使用小鋼球研磨,水泥水泥比表面積、抗壓強(qiáng)度下降;單獨(dú)用鋼段磨機(jī)產(chǎn)量下降。另從顆粒圖象觀測(cè)儀觀察發(fā)現(xiàn),水泥顆粒的圓度系數(shù)也得到較大提高。
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