水泥輥壓機半終粉磨系統(tǒng)新工藝及其裝備的研究與應用

水泥粉磨工藝、設(shè)備的優(yōu)劣對水泥生產(chǎn)的經(jīng)濟效益影響極大，為提高水泥粉磨工藝水平，江蘇吉能達建材設(shè)備有限公司工程技術(shù)人員潛心研究，研發(fā)了水泥輥壓機（立磨）部分終粉磨系統(tǒng)新工藝新技術(shù)。采用多級分選、分段粉磨的新工藝，將專用分級機設(shè)置在輥壓機預粉磨系統(tǒng)中的v型選粉機出風口。該項新工藝新設(shè)備在中材蘇州天山建材有限公司成功應用，生產(chǎn)P·O42.5水泥由技改前的220~230t/h提高到目前的290~320t/h，比表面積380m²/kg以上，粉磨電耗由35kwh/t降至27kWh/h。為水泥輥壓機（立磨）粉磨系統(tǒng)的節(jié)能降耗探索了一條新路子。

1 新工藝新技術(shù)開發(fā)研究過程

（1） 配套分級設(shè)備對球破磨-球磨機粉磨系統(tǒng)進行過研究。大鋼球破碎，在破碎過程中采用風選原理，把細小顆粒及時帶走，實現(xiàn)邊粉磨邊分選，減少墊層產(chǎn)生的無功浪費，同時減少了過粉磨。集破碎、研磨、分級功能為一體，提高破碎效率，粉磨能力，而且具有自動粗細分級功能，分級精度高，可不再單獨配套分級設(shè)備。

（2） 配套雙分離高效選粉機對某公司160-140輥壓機+V型靜態(tài)分級機（V型選粉機）+雙分離高效選粉機+Φ4.2×13m雙倉管磨機組成的半終粉磨閉路工藝水泥成品制備系統(tǒng)改造。其具體工藝流程為：物料經(jīng)過配料站由高速板鏈斗式提升機輸送至穩(wěn)流稱重倉，進入輥壓機擠壓后通過V型選粉機分級出細粉（＜80um以下顆粒占70%~85%、＜30um以下水泥成品顆粒所占比例約為20%以上），V型選粉機細粉出口聯(lián)接下進風的雙分離高效選粉機(負壓抽吸式進入高濃度布袋收塵器收集成品)，首先分離出由輥壓機擠壓過程中產(chǎn)生的成品，分選出成品后的粗粉輸送至管磨機粉磨，出磨物料經(jīng)輸送設(shè)備由上部喂入雙分離高效選粉機再次分選。系統(tǒng)主、輔機設(shè)備配置及技術(shù)性能參數(shù)如下表示：

實施前、后效果： 水泥粉磨系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)對比表

（3）配套預粉磨系統(tǒng)專用分級機改造輥壓機+V型靜態(tài)選粉機+雙倉管磨機+O-SAPE選粉機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。2009年以來，我們以“多級分選，分段粉磨”理論及系統(tǒng)工程方法為指導依據(jù)，對數(shù)家公司水泥制成輥壓機+V型靜態(tài)選粉機+雙倉管磨機+O-SAPE選粉機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)采用預粉磨系統(tǒng)專用分級機實施了相應的半終粉磨技改措施，并對粉磨系統(tǒng)中各段存在的技術(shù)問題進行了診斷分析，進而充分挖掘了粉磨系統(tǒng)中每一段生產(chǎn)潛力，均取得了理想的效果。特別是蘇州天山技改項目，經(jīng)過我們與天山人的共同努力，水泥成品制備系統(tǒng)配用1812輥壓機+V型靜態(tài)分級機（V型選粉機）+預粉磨系統(tǒng)專用分級機+Φ4.2×13m雙倉管磨機組成的半終粉磨閉路工藝，達到生產(chǎn)P·O42.5水 泥產(chǎn)量由技改前220~230 t/h提高到290~320t/h，水泥比表面積≥380m²/kg，粉磨電耗由35kWh／t降低到27kWh／t。

　2 在蘇州天山建材有限公司項目實施情況

　2.1  水泥粉磨工藝線基本概況

水泥成品制備系統(tǒng)配用1812輥壓機+V型靜態(tài)分級機（V型選粉機）+預粉磨系統(tǒng)專用分級機+Φ4.2×13m雙倉管磨機組成的半終粉磨閉路工藝；其具體工藝流程為：物料經(jīng)過配料站由高速板鏈斗式提升機輸送至V型選粉機再入穩(wěn)流稱重倉，進入輥壓機擠壓后通過V型選粉機分級出細粉（＜80um以下顆粒占70%~85%、＜30um以下水泥成品顆粒所占比例約為20%以上），V型選粉機細粉出口聯(lián)接下進風式預粉磨系統(tǒng)專用分級機，首先分離出由輥壓機擠壓過程中產(chǎn)生的≤30um的成品。分選出成品后，≥1mm大顆粒和1~200um的粗粉回輥壓機重新擠壓（也可根據(jù)磨機負荷將部分1~200um的粗粉至管磨機粉磨），30~200um細粉入管磨機粉磨。出磨物料經(jīng)輸送設(shè)備由上部喂入O-Sape選粉機分選，選出的成品和由輥壓機擠壓過程中產(chǎn)生的成品一同入庫，粗粉回磨頭入磨機再次粉磨。

該部分終粉磨工藝系統(tǒng)僅增加一臺喂料、分選能力大的下進風式預粉磨系統(tǒng)專用分級機，V型選粉機與預粉磨系統(tǒng)專用分級機則共用一臺循環(huán)風機。該系統(tǒng)取消了原系統(tǒng)中部分管道和輸送設(shè)備，直接采用原雙旋風筒收集由輥壓機段擠壓所產(chǎn)生的水泥成品，避免了大量＜30um細粉進入管磨機內(nèi)部，導致細磨倉出現(xiàn)“過粉磨”所引起的研磨體及襯板表面嚴重粘附現(xiàn)象，使管磨機系統(tǒng)始終保持較高而穩(wěn)定的粉磨效率。     

由于水泥成品經(jīng)過雙旋風筒收集，后續(xù)管道與系統(tǒng)風機中的粉塵濃度顯著降低，消除了原粉磨工藝系統(tǒng)中導致管道與循環(huán)風機葉輪磨損嚴重的因素，降低了系統(tǒng)設(shè)備磨損，設(shè)備磨耗量明顯降低、整個系統(tǒng)粉磨電耗低。

蘇州天山系統(tǒng)工藝一期改造流程圖：

　　工藝系統(tǒng)主、輔機設(shè)備配置及技術(shù)性能參數(shù)見表

2.2、生產(chǎn)調(diào)試中遇到的問題

a、輥壓機工作輥縫較小

 投產(chǎn)調(diào)整初期，由于入輥壓機原因以及熟料中含有較多粉料，導致工作輥縫偏小，只有15mm左右，輥壓機主電機工作電流較低（50A-60A），即使調(diào)節(jié)入料斜插板比例（95%左右），工作電流變化仍不大，輥壓機擠壓出力能力較差。

b、輥壓機工作壓力偏低     

受輥壓機工作輥縫偏小的影響，工作壓力上不去，擠壓效果較差，輥壓機工作壓力在7.0-8.0MPa左右波動，擠壓后細粉明顯偏少。

 c、脫硫石膏水份大

 由于入輥壓機的脫硫石膏水份達到8%-12%不易下料、計量，稱重倉粘附、掛壁現(xiàn)象嚴重，甚至造成擠壓后的料餅進入V型選粉機內(nèi)部不易散開，影響分級效果。

d、管磨機做功能力差

 一般來講，帶有選粉機的水泥半終粉磨系統(tǒng)，由于預先分離出成品，入磨物料中的細粉量極大地減少，較好地避免了細粉在磨內(nèi)產(chǎn)生的“過粉磨”與細磨倉研磨體與襯板表面粘附現(xiàn)象，研磨體磨細做功能力提高，每米研磨體創(chuàng)造出磨物料比表面積能力至少應≥10m²/kg/m。由預粉磨系統(tǒng)專用分級機分離出成品后的入磨物料（粗粉）比表面積平均在130m²/kg左右，而在管磨機有效長度12.5m范圍內(nèi)研磨體做功少，出磨水泥比表面積僅在200m²/kg左右，計算得知：每米研磨體粉磨出的比表面積為220m²/kg-130m²/kg/12.5m=7.2m²/kg/m，說明管磨機段研磨能力不足。

e、選粉機用風量小

輥壓機段與管磨機段做功能力均不理想，即擠壓處理與研磨兩段的成品量不足，以致不能增加V選與四分離高效選粉機拉風量，一般在50%左右。中控操作增加系統(tǒng)風機風量時，造成水泥成品比表面積低、細度粗；由此判斷：輥壓機與管磨機兩段創(chuàng)造成品量低時，系統(tǒng)風機拉風量必須降低，最終導致系統(tǒng)產(chǎn)量低。

2.3、技術(shù)分析及處理措施

（1）、輥壓機工作壓力及輥縫

輥壓機水泥部分終粉磨工藝系統(tǒng)（或聯(lián)合粉磨工藝系統(tǒng)）的共同特點是：輥壓機及分級設(shè)備的投入，實現(xiàn)了系統(tǒng)中的“分段粉磨”，必須充分發(fā)揮輥壓機系統(tǒng)料床粉磨的技術(shù)優(yōu)勢及其較大的處理能力，輥壓機段做功越多，對系統(tǒng)增產(chǎn)節(jié)電越有利；輥壓機的吸收功耗越多，后續(xù)管磨機段節(jié)電效果越顯著；輥壓機吸收功耗一般在7.5kwh/t-13kwh/t，在此范圍內(nèi)吸收功耗越多，管磨機段節(jié)電幅度越大?；疽?guī)律是：輥壓機吸收功多投入1kwh/t，則后續(xù)管磨機系統(tǒng)節(jié)電1.5kwh/t--2kwh/t；

在相對穩(wěn)定的工藝條件下，輥壓機工作壓力越大，擠壓處理物料過程中產(chǎn)生的粉料越多，成品量顯著增加，被分離出的合格品也越多。      

a、 首先，對入輥壓機熟料采取先進入V選分選的措施，多采用顆粒狀料、減少粉狀料；其次，稱重倉必須保持一定的倉容，料位比例一般控制在70%-80%，以有效形成入機料壓，實現(xiàn)過飽和喂料，確保擠壓效果；同時將輥壓機工作壓力由7.0.0MPa-8.0MPa，調(diào)整至8.0MPa-8.5.MPa；輥壓機工作輥縫由原15mm左右，調(diào)整至30mm左右；入料斜插板比例拉開至85%以上，以實現(xiàn)過飽和喂料；調(diào)整后輥壓機主電機工作電流（額定電流105A）由50A-60A提高至70A-80A擠壓做功能力顯著提高，經(jīng)由V型選粉機分級后的物料R80um、R45um篩余量明顯減少，比表面積提高，合格品比例大幅度增加。 

b、最大限度的提高進輥壓機物料的堆積密度，特別是細料的量應控制在一定的范圍，過多的細料量（特別是＜0.2mm以下的細料）會極大的影響輥壓機的做功；通過調(diào)整，預粉磨系統(tǒng)專用分級機的粗料回料量（風翅角度增大，回料量增多，回料變細；風翅角度減小，回料量減少，回料變粗），找到一個最佳的平衡點，讓輥壓機多出合格的成品料（確保細度指標）產(chǎn)量進一步增加。

（2）、脫硫石膏水份及下料處理       

進廠脫硫石膏水份較大，實施入堆棚預先存放措施、分批周轉(zhuǎn)取用。目前，已著手籌備將脫硫石膏由庫底而直接入磨機。         （3）、V型選粉機及預粉磨系統(tǒng)專用分級機用風量

在部分終粉磨系統(tǒng)中，由于V型選粉機與預粉磨系統(tǒng)專用分級機共用一臺循環(huán)風機，在滿足水泥質(zhì)量控制指標的前提下，應盡量采用大風操作方式，最大程度上將輥壓機段及管磨機段創(chuàng)造的成品分選出來，系統(tǒng)風機的拉風比例由原60%提高至80%以上。

（4）、管磨機研磨體級配及通風參數(shù)     

 管磨機的特點是磨細能力有余而粗碎能力較差，而由輥壓機+V型靜態(tài)分級設(shè)備組成的磨前預粉磨系統(tǒng)，能夠充分發(fā)揮輥壓機高效率料床粉磨優(yōu)勢，高壓擠壓處理后的入磨物料易磨性明顯提高，物料在輥壓機段處理時產(chǎn)生的成品已被V型選粉機與預粉磨系統(tǒng)專用分級機預先分選出來，粗粉再進入管磨機粉磨，由此實現(xiàn)了良好的“分段粉磨”。生產(chǎn)實踐早已證明：采用“分段粉磨”工藝比一段粉磨工藝所需能量更低、系統(tǒng)增產(chǎn)、節(jié)電效果更顯著。      

管磨機一倉采用提升能力較好的曲面階梯襯板，本次技改增加了隔倉板、出磨篦板的通風面積。       

投產(chǎn)初期，由于設(shè)備磨合及研磨體級配等方面的原因，管磨機粉磨效果較差，我們根據(jù)入磨物料細度、比表面積等參數(shù)，重新設(shè)計、調(diào)整了各倉級配，       

在管磨機段粉磨過程中，主要依靠研磨體的“集群研磨效應”實現(xiàn)物料磨細，同時，我們根據(jù)磨機主電機及主減速機的驅(qū)動功率富裕系數(shù)，合理增加細磨倉微鍛研磨體裝載量、增大填充率，能夠有效提高微鍛的總研磨面積，提高細磨倉內(nèi)微型研磨體對物料的細研磨能力；總之，在管磨機段必須凸顯“磨內(nèi)磨細”為根本要素；調(diào)整研磨體級配后，出磨物料比表面積達到300m²/kg，已接近一般成品水泥的比表面積，在管磨機有效長度范圍內(nèi)平均每米研磨體創(chuàng)造比表面積為：300m²/kg-130m²/kg/12.5m=13.6m²/kg/m，比調(diào)整前提高了6.4m²/kg/m。

改進前、后水泥產(chǎn)量及系統(tǒng)粉磨電耗對比：

由上表可知：系統(tǒng)改進后P.O42.5級水泥較改進前增產(chǎn)80t/h、增幅34.7%；電耗降低7kwh/t、比表面積提高5m2/kg；通過合理的改進與調(diào)整，該部分終粉磨工藝系統(tǒng)增產(chǎn)、節(jié)電效果顯著，水泥實物質(zhì)量指標較改進前有所提高。

3、預粉磨專用分級機詳細介紹

國內(nèi)常規(guī)配置的輥壓機、輥式磨（立磨）預粉磨系統(tǒng)成品中小于80μm的細粉占65-75%，含有少部分0.5mm以上的粗顆粒。預粉磨系統(tǒng)專用分級機設(shè)置在輥壓機、輥式磨（立磨）預粉磨系統(tǒng)中的V型選粉機出口，將V選粉機出口物料分為0-32μm、32-60μm、60-200μm及200mm以上四份。0-32μm直接進入成品水泥，32-60μm、進球磨機粉磨，60-200μm部分進球磨機粉磨，部分回輥壓機或輥式磨（立磨）重新碾壓，200μm以上的粗顆粒全部回輥壓機或輥式磨（立磨）重新碾壓。      

0-32μm的細粉不進磨機，直接進成品，不僅可提高系統(tǒng)產(chǎn)量，還可以大幅度降低磨機的過粉磨現(xiàn)象。       

入磨物料的粒度為32-200μm之間，物料粒度更為均齊，可以有效提高磨機產(chǎn)量。       

200μm以上的粗粉回輥壓機可以大幅度降低入磨物料的最大粒度，提高了球磨機的粉磨效率，同時提高輥壓機的效率。       四種不同粒度范圍物料的選凈度均達到80%以上。其中進成品的細粉45μm篩余小于3%，比表面積達到420m2/kg以上。       經(jīng)多廠家使用，水泥強度可提高2-3MPa，控制同樣齡期強度可增加混合材摻入2-3%，水泥的標準稠度需水量雖有所上升（0.2-0.5%）仍然達標，滿足砼的使用要求。

4、技術(shù)可行性和經(jīng)濟分析

水泥生產(chǎn)是一個高能耗的行業(yè)，尤其以水泥粉磨是高電耗。所以，想在當前激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢，可以在水泥粉磨中做文章，通過節(jié)約能源來降低成本。      

 經(jīng)過我們多年的研究總結(jié)凡是輥壓機功率/球磨機功率大于0.5就適合進行輥壓機預分選技術(shù)改造。傳統(tǒng)的水泥粉磨電耗在38～45千瓦時/噸水泥，而實施預分選技術(shù)改造后水泥粉磨電耗在26～28kWh/t水泥。復合水泥的混合材摻加量增加5％～10％，這樣，每粉磨1t水泥可以降低成本20～30元。         

 以蘇州天山系統(tǒng)為例，全部技改約200萬元，技改周期10天，水泥產(chǎn)量提高80t/h,水泥粉磨電耗下降7.0kWh/t，水泥的混合材摻加量增加2%～3%。這樣，每粉磨1t水泥可以降低成本15元左右。

5、總結(jié)與提高

研究表明，水泥顆粒圓形系數(shù)(平均)由0.65提高至0.73時，水泥膠砂流動度最大可提高25%，并且隨圓形系數(shù)的提高，有不斷增大的趨勢。在相同膠砂流動度下，圓形系數(shù)由0.67提高至0.72，W/C可減少8%，且各齡期水泥強度提高均20%以上。球形化水泥的凝結(jié)時間比一般水泥長。球形化水泥顆粒堆積密實，水泥膠砂試體中總孔隙率低、中位孔徑小，細孔(15.1mm～39mm)或微細孔(3.4mm～15.1mm)含量增多；相同水灰比下中后期強度較一般水泥可提高6～10MPa。      

為了控制水泥W/C，我們?nèi)≡嘈杷蔢，并做了旋風筒下不同提取量的水泥標準稠度需水量如下表：

蘇州天山建材公司根據(jù)客戶的需求，最終將提取的成品量控制在50-60t/h，比表面積380-400m²/kg。針對蘇州天山公司向更高產(chǎn)量提升的要求，我們開發(fā)了帶回流的部分終粉磨工藝（已申請專利），并將在6月中旬的水泥淡季期間實施，具體流程如下：

蘇州天山系統(tǒng)工藝二期改造流程圖

（1）將原料配料站的物料首先通過輸送機和第一提升機送入稱重倉；

（2） 將步驟（1）中稱重倉中的物料控制送量送入輥壓機，經(jīng)輥壓機輥壓后形成料餅，料餅通過第二提升機送入V形選粉機的進料口，經(jīng)V形選粉機分選成粗物料和細物料；

（3） 將步驟（2）中的粗物料送入步驟（1）中的稱重倉中，步驟（2）中的細物料隨V形選粉機中的氣流進入組合動態(tài)選粉機中，細物料經(jīng)組合動態(tài)選粉機分選成大顆粒粉、粗粉、中粗粉和細粉；

（4） 步驟（3）中的大顆粒粉落入所述V形選粉機中，步驟（3）中的粗粉通過管道送入內(nèi)循環(huán)球磨機中經(jīng)研磨后成為成品經(jīng)第三提升機輸送入庫，或粗粉通過管道送入所述的稱重倉中，或粗粉分別通過管道送入所述的稱重倉中和內(nèi)循環(huán)球磨機中、其中進入內(nèi)循環(huán)球磨機中的粗粉經(jīng)研磨后成為成品經(jīng)第三提升機輸送入庫，步驟（3）中的中粗粉通過管道送入內(nèi)循球磨機中，經(jīng)研磨后成為成品經(jīng)第三提升機輸送入庫，步驟（3）中的細粉經(jīng)旋風筒收集后，經(jīng)斜槽輸送裝置送入動態(tài)選粉機中，經(jīng)動態(tài)選粉機分選成合格物料和不合格物料；

步驟（4）中的合格物料經(jīng)收塵器收集后，經(jīng)所述第三提升機輸送入庫，步驟（4）中的不合格物料通過設(shè)置在所述內(nèi)循環(huán)球磨機后端的導料裝置和內(nèi)螺旋輸送機，將不合格物料輸入內(nèi)循環(huán)球磨機二倉中部，經(jīng)研磨后成為成品通過第三提升機輸送入庫。       

該內(nèi)置管螺旋由管螺旋和給料裝置組成。管螺旋固定于磨內(nèi)，其中心線與磨機中心線一致，依磨機旋轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)工作原理是在圓筒形機體內(nèi)焊有連續(xù)螺旋葉片，由于筒體的轉(zhuǎn)動及物料與筒體的摩擦力作用，物料提升后，在重力的作用下，沿葉片螺旋面向下滾動而作軸向移動。當物料由進料口送入時，即由進口螺旋引入機體，隨筒體的轉(zhuǎn)動，物料輸送至出料口。給料裝置位于磨尾出料口。給料裝置的旋轉(zhuǎn)部分隨磨機一同旋轉(zhuǎn)，接取兼掏取物料并送入管螺旋進料口。固定部分含進料管和密封罩。        

經(jīng)過提升后的工藝技術(shù)，有望進一步提高產(chǎn)量5%~10%，并且水泥需水率保持不增加。