对水泥原料易磨性试验的P1取值探讨

1　粉磨功指数与水泥原料的易磨性

以粉磨功指数表征的物料易磨性在我国水泥生产和工艺设计已经得到广泛应用，但对于试验成品筛孔径即P1的取值，长期以来仍一直存在争论。本文探讨这一问题，有助于提高试验精度，缩小生产应用的误差。 按照邦德粉磨原理，物料粉磨功指数Wi（kWh/t）由下式确定。 式中：P1—试验用成品筛孔径,μm； G—磨机平均每转产生的成品量,g/r； F80—80%通过的入磨物料粒径,μm； P80—80%通过的产品粒径,μm。 式中的F80由破碎机产生，磨机成品量G和成品细度P80由所取的P1决定，Wi表示在G值 达到平衡状态时所需的粉磨功（kWh/t），其引入实际生产工况加以修正，即可用于磨机粉磨效率评估和产量、电耗和研磨体规格及其配比等参数的计算。在世界范围内，这种评价物 料易磨性的方法被普遍采用，我国1988年发布实施的《水泥原料易磨性试验方法》也基于这一原理，只是各国对所取成品筛孔径P1有所不同。邦德（F.C.Bond）对此定义为“物料由粒度F粉磨至100μm所需的粉磨功”，即P1=100μm；日本JIS4002标准规定“除特殊情况使用1 49μm外，P1值应选用相当于实际产品细度的筛孔直径作为试验成品筛”；我国标准（JC/T7 34—1988）规定“试验用成品筛孔径为80μm”。这些方法由于所取P1值不同，上式的计算结果必然发生改变，使易磨性表述的单位粉磨电耗由于成品细度不同而产生偏差。本文按P1 =80μm测试的部分厂的原料易磨性见表1

。 成品筛孔径P1值对原料易磨性Wi的影响，在于Wi不是一个物料常数，而是随式中由P1 值决定的各因数的变量而变量。水泥生产中，粉磨不同的物料如生料、熟料、煤粉以及混合材中的钢渣、矿渣、粉煤灰等，要求的细度各有不同，尤其是其他许多行业的产品要求范围 更宽，P1作为它们的细度控制值，首先决定了其成品的过筛粒径P80与其成品生成量G，由此足以改变物料的易磨性。其关系在理论上通常解释为：P1值愈大（控制的粒度愈粗），成品量愈大，所需的粉磨功Wi减小，粉磨愈显得相对容易。然而，这并不能概括所有粒度的基本 规律，国外学者N.M.Magdalinovie早在80年代进行的试验就表明，P1值的大小与所需的粉磨功并非完全按这一规律发展，对于某些粒度的粗粉磨电耗要比细粉磨大得多。但其试验的P1 取值过宽，未能直接反映60μm～150μm常规控制粒度的变化情况。对此，笔者在其试验基 础上进行了补充论证，也得出相近的结论。本文通过不同P1值的试验对比，探讨了P1和G、W i三者间的关系，提出合理取值的基本措施。

2　粉磨功指数试验及其变量关系

2.1　不同Pl值的物料易磨性

粉磨功指数Wi随试验成品筛孔径Pl的改变，存在的变化趋势见表2。

试验得出：粉磨功指数Wi不是随产品细度变粗成直线下降，而是以某一粒径的粉磨能 耗为最高值呈不同程度的起伏变化，且随P1值增大有逐渐增高的趋势。表2的试验结果，普遍以P1=60μm的粉磨能耗为最高，当P1值放宽至100μm时，Wi值也处于较高点，几乎达到Pl ＝60μm的水平。P1为80μm和154μm的功指数十分接近并相对偏低。在此基础上，对石灰石 、水泥生料和熟料分别将P1增大至180μm和250μm进一步试验，其功指数Wi均持续升高，粉磨能耗达到P1＝80μm时的1～1.2倍，甚至接近或高于粉磨至60μm所需的功。不同P1值的试验结果曲线如图1所示。可见，选择P1＝80μm或P1＝154μm来控制成品细度时，其粉磨电耗 最低，物料呈相对而言的易磨状态。 N.M.Magdalinovie进行的类似试验得出的结论是，粉磨功指数在P1＝80～500μm范围内起伏变化，随着成品变粗（P1＝250μm），功耗开始逐渐增高，在P1＝500μm时达到最高点。其中，P1＝80μm和P1＝160μm的粉磨电耗相近并呈较低值，显示此时的易磨性较好， 试验结果见图2。

从上述结果看，合理选择Pl筛是易磨性试验的先决条件，在试验中应当视粉磨工艺、 成品细度要求不同区别对待。两个试验得到的易磨性曲线发展趋势基本相似，说明粉磨过程 要求的成品愈细，电耗愈高，反映于生产即为物料易磨性愈差，这符合于粉磨的一般规律； 但对于成品较粗（如P1＝250μm以上）的粉磨，同一原料在给定的入磨粒度范围内其所需电 耗却并不一定就小。分析认为，这种超乎常理之处，在于P1＝250μm～500μm（80目～20目 ）的粒度要求，已不适应于球磨机一类的研磨设备来获得，若强求生产这种粒度，粉磨必然 事半功倍。实际粉磨也表明，采用常规配球的球磨、振动磨生产60目～80目（177μm～210 μm）的产品只占正常生产能力的20%左右，其余主要为小于此粒度段的细粉，要实现80%的 成品量，其粉磨的难度显而易见。因此可以认为，无论是粉磨生产或是易磨性试验，都存在 一个相宜的细度控制范围，偏离这一范围就有可能导致粉磨功的无谓消耗，试验结果也失去 意义。上述试验显示的粉磨适宜粒径为不大于180μm，在此范围内用作易磨性试验的P1取值 ，具有较高的准确性。因此，水泥原料易磨性所取P1＝80μm来作为试验控制筛，完全符合于生产过程中的粉磨细度控制要求，故其试验值向生产值的转化也切合实际；但对于煤粉制 备和其他非金属矿的粉磨，则按生产要求的细度来确定P1筛孔径，才能使试验值更具真实性 。

2.2　不同Pl值的成品量及其成品粒径

由P1值决定的产品80%通过粒径P80和成品量G，是影响物料易磨性的两个重要指标。 三者的关系为：在相同入磨粒度条件下的P1值越大，成品量G相应增大，两者基本成直线发展。按照粉磨功指数试验原理，虽然从总体上可以说G值越大的物料易磨性相对越好，但对于同一物料，由于P1值增大，其成品粒径P80却开始变粗，因此，粉磨功指数Wi并不一定随 产品细度变粗而成比例降低；对于不同的原料，无论其性质如何，相同P1值的成品粒径则保 持稳定，粉磨功指数总是以成品量愈大而愈低，两者具有良好的线性规律，见图3。按照这一规律，不同P1值产生的成品量，60μm与154μm相差约30%，与250μm则相差达60%。换言之，只有使两者的成品量保持一致，粉磨功指数才具备随粉磨细度变粗而降低的可能性，这 在相同的粉磨条件下很难达到。这是构成不同P1值产生原料易磨性变化的主要原因。水泥原料中石灰石的粉磨成品量较高，其功指数多在8～12kWh/t之间，故粉磨相对容易。但生料随着一定量的煤、矿渣以及钢渣、熔渣等难磨物料的配入，粉磨成品量骤减，在同一粉 磨细度下，其难磨程度要比石灰石大得多。测定表明，这类物料的粉磨功指数大多高达15kW h/t以上，据100多组生料配料测定结果，石灰石中配入煤或矿渣量大于12％时，同一粉磨细 度的成品量可较石灰石降低30%～40%，粉磨功指数增大近25%，一些大组份配料相差更为悬殊，配入钢渣、矿渣或熔渣量总量大于30%的粉磨功指数增大幅度可达50%以上；某些高硅质 物料即使配入量较低，也对易磨性产生影响，在石灰石中配入硅砂约5%的粉磨功指数可增大 近10%。这些配料，均因其难磨组份的增加导致成品量减少，使得粉磨功指数增大，易磨性变差，而粉磨细度则是最直接的决定因素。

3　对Pl取值的探讨

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摘自《中国水泥》2004年07月号