简析部分水泥厂在粉磨工艺上存在的一些问题

1.1　简单的把闭路生产改成开路生产
　　

为提高水泥的早期强度，部分使用离心式选粉机的厂家通过简单地去掉选粉机的方式把原来的闭路流程改成开路流程，事实上这种做法并不合理。
　　

如浙江某厂Φ2.2m×6.5m配离心式选粉机的水泥闭路粉磨系统，粉磨425号矿渣水泥，为了提高水泥早强，把闭路流程改成了开路流程，改造前后结果见表1。

　　从表1看，改造后虽然提高了水泥早期强度，但系统产量下降，电耗上升，长期经济效益必然下降。而且水泥中0～3μm颗粒的含量大幅上升，会影响水泥后期强度。同时中粗颗粒也未能很好消除，加宽了水泥的颗粒级配范围，造成颗粒级配不合理，所以这种做法是不宜提倡的。
　　

通过对现有闭路流程的综合改造，同样可以达到ISO标准对水泥质量的要求。如加强预破碎、强化细磨、提高选粉机分级效率、优化系统工艺参数等等，目前有部分水泥厂已成功实施。

1.2　磨前增设预破碎而其他设备参数不做相应调整
　　

入磨物料粒度的大小直接影响着磨机的产量。因为入磨物料粒度小减轻了磨机负担，可相应减小钢球平均球径，增加研磨体的个数，提高钢球对物料的粉磨效率，由此提高产量，降低单位产品电耗。
　　

研磨体是球磨机中粉磨物料的主体，而研磨体的级配、研磨体的填充率是磨机的主要参数，还有衬板的形式、磨机的仓长、隔仓板的形式等参数都是决定磨机粉磨效率的参数，入磨物料粒度不同，磨机工艺参数就需要进行相应的变化，否则会影响磨机产量的提高。
　　

北京某厂Φ2.2m×6.5m的水泥闭路粉磨系统，粉磨425号普通硅酸盐水泥，入磨物料平均粒度在18mm，系统产量13t/h。为提高磨机系统产量，在磨前增设了熟料细碎机，入磨物料平均粒度在7mm左右，而磨机内部未做相应的参数调整，系统产量为13.5t/h，仅提高4%。我们对磨机系统进行了测试分析，改变了研磨体的级配，使研磨体的平均球径由原来的77mm下降到55mm，仓长由原来的一、二仓长度比L₁/L₂=0.8改成L₁/L₂=0.6，其它参数也作了相应调整，结果产量由13.5t/h增加到15.5t/h，增加了20%左右。

1.3　忽视磨内温度及物料水分对粉磨效率的影响
　　

我们在东北某水泥厂进行考察和测试的过程中，有人认为磨内温度的高低对粉磨效率的影响很小，只需对磨机筒体淋水就可以解决磨内温度高的问题，然而磨外淋水的降温作用非常有限，一般只能降温30℃左右，当磨内温度很高时，仍有人认为不能对水泥磨进行磨内喷水。
　　

生产实践以及相关研究表明，由于磨内温度的不断升高，并持续较长时间时，无论是粗磨仓还是细磨仓均会出现静电效应，使微细粉产生二次聚集，从而大幅度降低粉磨效率，一般认为当磨内温度从80℃上升到120℃时，产量下降10%左右，单位电耗上升15%左右。具体关系见表2。

　　磨内温度升高，不仅影响粉磨系统的粉磨效率，并且在温度较高时，由于会引起二水石膏的脱水，从而导致假凝现象的发生，影响水泥的性能。表3表明了相关的试验结果。

　　因此我们认为温度作为影响粉磨效率的重要因素，必须引起足够重视，在尽可能的情况下采取磨内喷水、加大通风量、增加通风面积以及适当添加助磨剂等多种措施降低磨内温度，提高粉磨效率。经统计和研究表明，开路粉磨的磨内温度应控制在100℃以下，闭路粉磨的磨内温度应控制在80℃以下。
　　

另外值得关注的是对于水泥粉磨系统，降低熟料的温度非常重要，可以对出窑熟料进行必要的细碎处理，从而大幅度降低熟料温度并可以有效改善熟料的易磨性，为此我们进行了有关的试验，试验结果中熟料温度对易磨性的影响以及熟料粒度对冷却速率的影响见表4。

　　在水泥厂粉磨作业中，对入磨物料水分的控制已经引起了大多数水泥厂的重视，但有部分厂家基本上只控制入磨物料水分的高限，并不控制其低限。我们在江苏一些水泥厂进行考察和测试的过程中发现，有几家水泥厂将生料磨的入磨水分控制在0.5%左右，并认为水分越低，产量越高，然而测定结果表明，粉磨系统的生产能力仅为设计生产能力的80%左右。
　　

其实这种认识具有一定的普遍性，也是水泥粉磨作业中的认识偏差之一。入磨物料水分过高，可导致粉磨能量消耗于水分的蒸发，从而降低能量利用率，并有可能导致糊球、糊磨等；当水分过低时，会使磨内温度迅速上升，从而导致物料间静电效应的增强，影响磨机生产能力。因此入磨物料的水分必须控制在适宜的范围内，才能有效提高磨机的粉磨效率。我们进行了专门的调查，结果见表5。

　　在一般情况下，无论水泥或生料粉磨，其入磨物料的水分均应控制在1.0%～2.0%之间，比较适宜的控制值为1.5%。如果水分过高，必须提高烘干能力，如果水分过低的原因是烘干能力较强，可以适当降低烘干能力，节约能源；如果是由于物料或气候的原因，则必须对物料进行适当的如磨内喷水、磨头喂料处滴流等增湿措施。

1.4　助磨剂使用中存在的问题
　　

在水泥厂粉磨作业中，助磨剂的作用已经得到比较广泛的注意，并且其应用的实例也越来越多，在相当的范围中也取得了明显的效果。但是在助磨剂的使用中也存在一些问题，据我们了解，助磨剂的生产厂商在推销其产品时，对助磨剂的使用均采取了相同的浓度和相同的配方，而水泥厂在使用时也没有考虑使用时品种、细度等相关因素的不同，从而导致使用效果不明显，甚至出现相反的效果。例如我们在山东某厂以及北京某厂的考察和测试中就发现山东某厂在使用立窑熟料粉磨高比例矿渣水泥时，助磨剂的助磨作用不明显；北京某厂在粉磨生料时采用了用于市场中普遍采用的助磨剂，结果由于助磨剂使生料的流动性大幅度增加，从而导致粉磨系统的输送设备以及选粉机不堪重负，甚至造成了选粉机风叶折断，系统无法正常生产，另外还产生了较大的粉尘污染。
　　

采用助磨剂的目的是通过改善磨内物料的流动性以及降低粉磨时物料间的静电效应来提高磨机的产量、细度以及改善产品的颗粒分布，从而提高产品的质量。助磨剂的使用效果主要受助磨剂的种类、用量、粉磨物料的性质及细度的要求以及粉磨设备的工艺条件等因素的影响。
　　

研究结果表明，在生料粉磨、普通水泥粉磨、矿渣水泥粉磨、矿渣及粉煤灰粉磨以及其他特殊品种粉磨时应该采用不同品种的专用助磨剂以及相匹配的用量，并且立窑和回转窑熟料的粉磨也应该区别对待。目前市场普遍使用的助磨剂均采用三乙醇胺和木质纤维素为主的配方，这种助磨剂一般只能用于回转窑普通水泥的粉磨才能取得良好的效果。
　　

因此，在使用助磨剂时应纠正统一配方、统一浓度的错误做法，根据实际情况选用适宜的助磨剂。

1.5　粉磨系统的漏风问题
　　

粉磨系统漏风有正压与负压两种，正压漏风容易观察到，但负压漏风往往不易察觉，部分水泥厂也因此疏忽大意，导致粉磨系统功效下降。

1.5.1　磨机
　　

若系统设备选型合理，而磨内风速过低则是漏风造成的。如青海某水泥厂的Φ2.4m×7.0m生料磨，磨内通风配置有单独电除尘器，磨尾风机处理风量12000m³/h，经测试磨内通风量4559m³/h，风速0.43m/s，磨头有冒灰现象。对磨尾风管、电除尘器进行堵漏后再次测试，磨内通风量8540m³/h，风速0.8m/s，磨头冒灰现象消除，系统产量也提高10%～15%，收效明显。
　　

水泥厂的烘干磨或风扫磨系统中若出现漏风，不仅使排风量增大、电耗增加，而且会破坏烘干能力与粉磨能力的平衡，严重时系统管道因出磨气体温度降低而出现结露，影响正常生产。

1.5.2　除尘器
　　

如负压操作电除尘器从壳体或绝缘套管等处漏风，会导致处理风量增加，电晕线结灰，绝缘套管爬灰、腐蚀，除尘效率下降。而底部排灰阀漏风，通常每漏入1%空气，则粉尘增加3～4g/m³，对排放浓度影响很大。袋式除尘器的漏风除了使过滤风速加大、除尘效率下降外，还缩短滤袋寿命；而旋风除尘器漏风量在1%时，除尘效率下降5%～10%，漏风量达30%时，除尘效率下降50%。
　　

实际上对于粉磨系统而言，除尘器的漏风不仅影响其本身的除尘效率，更为严重的是影响系统的工艺稳定性，有可能导致如系统阻力加大、风量不能满足设计要求、物料循环负荷加大、磨内料球比失控、粉磨状况恶化等。所以不能忽视粉磨系统漏风问题，应尽量杜绝漏风现象。
1.5.3　堵漏材料
　　

通常采用的石棉绳等材料长期效果差，采用密封胶、膨胀石墨等效果较好。而新产品中高分子合金材料是一种高性能的胶粘剂，由高分子聚合物(如环氧树脂)与金属粉、陶瓷粉、纤维及固化剂组成，其应用时会形成具有很强粘接力的涂层，固化后的产物属热固性物质，不会因温度升高而软化产生漏风。

1.6　水泥质量问题
　　

在水泥厂的水泥粉磨控制中，有的厂家就认为筛余低(80μm)或比表面积高的水泥质量就好，其实这是一种片面的认识。对于同一套稳定工况的粉磨系统而言，水泥的筛余低或比表面积高可以反映出水泥的强度水平，但并不能说明其应用于混凝土中也一定具备优越的性能。
　　

因为在混凝土的施工中，不仅仅考虑水泥的强度等性能指标，也同样重视水泥的用水量即和易性。尽管国标中对水泥用水量没有明确规定，但作为水泥企业应重视这个方面。水泥标准稠度用水量同混凝土用水量一般呈相同趋势，低用水量的水泥可以减少混凝土拌和用水，这对于混凝土的耐久性非常重要。配制相同标号的混凝土，用水量高的水泥或者增加水泥用量，或者增加减水剂的用量才能实现，这无疑会增加施工成本。在粉磨工艺措施未十分完善的情况下，筛余值低有可能导致水泥颗粒分布窄，堆积密度小，孔隙率大，水泥浆所需的填充水多；而比表面积高即颗粒中微细粉多，水化用水和表面润湿水则增多。这些都会导致水泥标准稠度用水量的加大。所以对于水泥粉磨的成品质量控制应当树立微观意识，有条件的企业可以定期做水泥颗粒分布测试，尤其是改变工艺条件后，应及时了解水泥质量的微观变化。
　　

建议厂家加强与施工应用部门的交流，切实了解施工单位对高品质水泥的要求，以此来改进粉磨工艺和装备，使我国水泥质量真正与国际接轨。

2　结语

　　以上几种典型现象在部分水泥厂中普遍存在，还有一些本文不一一列举。在市场竞争日益激烈的情况下，依靠技术进步、提高产品质量和降低生产成本是企业生存与发展的关键，而粉磨工序是水泥厂关键工序之一，因此水泥厂应认识到以上问题对生产所造成的影响，加大技改力度，强化内部管理，必将获得良好的经济效益和社会效益。