第七届中国水泥工业粉磨技术研讨会将在绵阳召开
由成都建筑材料工业设计研究院有限公司、西南科技大学、西南水泥有限公司联合主办的以“绿色低碳 科技赋能”为主题的第七届中国水泥工业粉磨技术研讨会将于2024年4月24日-26日在绵阳绵州酒店举办。
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目前管磨机粉磨系统基本上都是干法磨，磨内物料水份含量对粉内工况和粉磨效率都有很大影响。如何正确处理入磨物料的水份问题，是各粉体制造公司经常碰到的难题。我们在实际工作中积累的一些经验，或许对解决该问题有所裨益。
1 水份含量与糊磨的关系
津巴布韦Pacstar水泥公司有一台Φ2.2×7.0m开流水泥磨，它第一仓经常饱磨，打开磨门观察，我们发现物料在隔仓板篦孔内结块，篦孔堵塞，钢球、衬板表面包裹严重。进一步调查发现，入磨物料平均水份含量高达5～6%，我们它是磨机糊磨的主要原因。为了探求物料水份含量与糊磨的关系，该公司一起用Φ500×500mm球磨机进行了试验，试验用研磨体级配为： 球: Φ50 30kg; Φ40 25kg; Φ30 16.5kg 段: Φ20 15kg; Φ16 13kg; Φ12 10.5kg 试验物料及其配比与实际生产相同，熟料为津巴布韦华津水泥厂湿法窑熟料，矿渣取自津巴布韦钢铁公司，物料配比为：熟料：矿渣：石膏=61.7 : 36.2 : 2.1。粉磨30分钟后，得到如下结果：
随着物料水份含量提高，糊磨现象越来越严重，同时可见钢段较之于球与衬板，有较好的抗糊性。 Pacstar公司在实际生产时发现，如果物料水份超过2.8%，会发生糊球、糊衬板和隔仓板篦孔堵塞现象。但水份在2.5%时，磨机并未发生这些糊磨现象。这与上述小磨试验结果有所不同，可能是因为实际生产时磨机有良好的通风，并且物料在磨内停留时间较短，使得糊磨难以发生。
综合水份
结果
1.0%
球、段、衬板皆不糊，磨内光洁如洗
2.0%
球、衬板轻度糊、段不糊
2.5%
球、衬板严重糊、段轻度糊
3.0%
球、衬板、段严重糊
5.0%
球、衬板、段严重糊，结块严重可见
2 水份含量过低的影响
Pacstar公司在生产中还发现，入磨水份小于1.5%时，产品比表面积由350㎡/㎏降至310㎡/㎏，其7天、28天龄期的抗压、抗折强度也有所下降。我们在国内的一些粉体公司，也经常碰到类似的情况。如天津环津建材公司，有一台Φ3.0×13m开流管磨机，粉磨100%矿渣粉，入磨矿渣水份一般控制在1.5～1.8%，台时产量达到21t/h，比表面积420㎡/㎏，但当入磨物料水份降到1.0%以下时，比表面积会降到380㎡/㎏以下。还有江苏某矿粉公司，有时因为矿渣烘得太干，产品比表面积难以达到400㎡/㎏以上的要求，但此时只要在入磨物料上喷洒适量水份，问题就迎刃而解。总之，水可以提高管磨机粉磨效率，这是什么缘故呢？原来，一般SiO2或其它硅酸盐材料，其表面断裂的Si－O－Si键和未断裂的Si－O－Si键都可以和水蒸气实现化学吸附，形成带OH-基团的表面吸附层，随后再通过OH-层上的氢键吸附水分子。吸附膜的形成降低了粉体的表面自由焓，使之较难结团成球，较难粘附于衬板和研磨体上。其次吸附膜还显著降低材料的机械强度。根据Griffith的玻璃断裂理论，材料实际断裂强度R与表面自由焓α的关系：
R=（2Eα/πC）0.５
式中E为弹性模量，C为微裂纹长度。
由于吸附膜使固体表面微裂纹内壁的表面能降低，其断裂强度大隔下降。例如普通钠钙硅酸盐玻璃在真空中的强度为25000磅/英寸2，而在饱和水蒸气中仅为12000磅/英寸2。所以水可以提高粉磨效率。
3 影响最佳水分含量的相关因素
入磨物料水份无论过高或偏低，都会对管磨机的生产带来不良影响，即存在一个最佳的水份含量。它的范围与具体的磨机、物料、粉磨工艺等密切相关，在长期的工作中，我们总结了如下一些规律：
⑴ 物料流动性越好，越不易糊磨。例如在矿渣中掺5%的粉煤灰，物料流动性大大提高，其入磨物料适宜水份也可相对提高；
⑵ 存放时间过长的物料特别易于糊磨。我们在津巴布韦遇到一种矿渣，存放时间达10年之久，即使物料经强力烘干，达到0.8%以下，也容易糊磨；
⑶ 隔仓板篦孔越小，越易堵塞，从而导致糊磨。扩大篦孔可以提高入磨物料适宜水份含量； ⑷ 磨内风量越大，风速越高，入磨物料适宜水份可越高；
⑷ 磨内温度越高，入磨物料水份含量也可越高；
⑸钢段较之于钢球、细磨仓较之于粗磨仓，难以糊磨。
总之，入磨物料的适宜水份含量并非一成不变的，可以通过对以上各项的优化而加以提高，从而提高烘干设备和粉磨设备的效率。
4 结论
水份含量过高，会导致磨机糊磨，水份含量过低，不但降低烘干机产量，增加煤耗，而且降低管磨机产、质量。水份含量存在一个最佳的范围，这个范围与管磨机内部结构及工艺条件，与实际生产时的外部环境密切相关。各个工厂应根据具体条件，寻找最佳值，并在磨机工艺设计时，充分考虑物料流动、通风、研磨体等对水份要求的影响。
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