趙乃仁先生關于水泥生產工藝的新設想
2011-04-11 00:00
水泥制造從本質上講，是依靠各種能量將天然狀態(tài)的石灰石、礦石加工為有用的礦物，就其直接作用到礦石結構本身的主要能量來講，分為用于粉碎的動力和用于煅燒的熱量兩種，并在加工過程中分段實施。
物料粉磨要吸收大量的能量。當比表面積在2000-4000cm2/g范圍內，隨著比表面積的增大，單位能耗相應增大；其增大速度上升，也就是隨著比表面積的增加，其所需能量增加的要更多一些。由此可以設想：用與粉磨的能量，除用于增加物料的比表面積和消耗于產生能量及噪音之外，還有一部分能量附著于物料的新表面。
這一部分附著于物料新生表面上能量存在的設想是有一些現象可以旁證的：諸如隨著物料進一步粉碎變細，物料之間相互凝聚成團粒的現象出現；當采用輥壓機（Rollerpress）依靠高壓擠碎粉磨物料時，其細料卻形成餅塊，并有相當強度，必須另外打碎才能使其分散。如果這個設想存在，那么隨著生料的存放，隨著新生表面上能量也會因陳化而跑逸。事實上，新粉磨生料和存放一段時間的生料在生產上證明其流動性是明顯有差異的。
新設想的要點：現代水泥生產技術表明，物料的比表面積在反應過程中具有強大的威力。西安冶金建筑學院粉體工程研究室的研究和南京化工學院硅酸鹽工程研究所都證明了，在同樣的反應條件下，分散態(tài)和懸浮態(tài)的生料其分解速率成百倍的超過堆聚態(tài)下生料的分解速率。生產也證明了這一點，在中空回轉窯內雖然具有由于火焰和高速氣流直接輻射比懸浮預熱器和分解爐要強烈，但是由于中空回轉窯熱耗比懸浮預熱器窯的高，使煙氣中CO2分壓相應比懸浮預熱器和分解爐要低，這兩個優(yōu)點分解速率卻達20分鐘，而在旋風預熱器和分解爐內的分解速率以秒計算，兩者相差了幾百倍。
新設想的技術關鍵：生料粉磨后能否進行生料煅燒？過去的生產工藝建立了生料粉磨—＞生料調配和儲存—＞生料煅燒這樣三個階段，這是由當時的生產技術和管理技術所決定的，即：
（1） 必須在生料儲存階段才能使生料調配到合格的要求成分和均勻程度；
（2） 必須依靠生料儲存量來緩沖窯、磨兩者生產的不平衡；
（3） 技術上不具備相連接的條件；
（4） 生產中不存在這個必要性。
但是，新型干法生產發(fā)展到今天，已經可以直接利用窯尾預熱器出口廢氣進入粉磨系統來烘干原料，并在系統中使出窯廢氣收塵和生料粉磨廢氣收塵聯合為一臺設備，這樣既節(jié)約了能耗，又降低了投資，減少了粉塵排放點。這也是由于控制技術的發(fā)展，保證了雖然窯、磨銜接卻不能獨立運行而不相互干擾，才能得以實現的。磨、窯之間是氣和料的連接，氣已經直接溝通，但料還是經過生料存儲這環(huán)節(jié)才能入窯。
當前，要完成生料粉磨直接入窯的技術關鍵是生料的配比和控制，即出磨生料成分要達到入窯成分和均勻性的要求。實際上，從礦山開采控制、原料預均化、預配料、電子計重稱和精度控制喂料，到熒光分析儀和成分快速在線控制等，雖然在技術上飛速發(fā)展，但在工藝上卻沒有根本性的突破，至今仍依靠生料儲存來調配和均化生料，這與過去沒有很大的差別。
丹麥阿爾堡水泥廠在濕磨干燒的技術中把生料漿及10%粉煤灰喂入烘干混合成粉后立即喂入燒成系統，生產情況良好。粉煤灰是工業(yè)廢渣，配以10%成分也存在生料成分的控制和均勻性問題，當然料漿和料粉較易均化與控制，但該廠的例子也提供了一種生料制備后立即入窯的啟示。
因此，在已有質量控制技術發(fā)展的條件下，作這方面的努力，把質量控制的目標明確的定為取消生料儲存這一工序，應該是有可能完成的，同時省卻生料儲存這一環(huán)節(jié)，可以節(jié)約相當一部分建設資金，管理環(huán)節(jié)也可簡化，從經濟上講是甚為可觀的，從工藝上講是一項重大的改革。
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