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水泥聯(lián)合粉磨和半終粉磨優(yōu)化試驗
2020-06-29

水泥聯(lián)合粉磨和半終粉磨優(yōu)化試驗

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摘要在“輥壓機+V型選粉機+球磨機+高效選粉機”聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中,輥壓機系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉(3~32μm)可達(dá)到35%~40%,為此,通過分流閥將輥壓機系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉按不同比例加入成品形成半終粉磨。對原材料細(xì)度、成品顆粒級配和物理性能進(jìn)行分析驗證,通過試驗調(diào)整細(xì)度指標(biāo),可找出輥壓機系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉最佳摻入量,在保持水泥強度和與外加劑相容性基本不改變前提下,實現(xiàn)提高產(chǎn)量和降低電耗的目的。
目前,水泥企業(yè)普遍應(yīng)用的帶輥壓機雙閉路聯(lián)合粉磨工藝存在著產(chǎn)量偏低的情況,將聯(lián)合粉磨工藝改造為半終粉磨工藝可提升15%~30%的產(chǎn)量,但在生產(chǎn)P·O42.5及其以上等級水泥時會由于水泥中片狀和不規(guī)則狀物料顆粒增多,造成成品水泥的需水量增大,與外加劑相容性變差。
本文總結(jié)的是我公司通過分流閥將輥壓機系統(tǒng)產(chǎn)生的微粉按不同比例加入成品形成半終粉磨的試驗情況,供同行參考。
1 試驗粉磨系統(tǒng)基本情況主要設(shè)備配置及性能見表1,物料配比及細(xì)度指標(biāo)見表2。
表1 主要設(shè)備配置及性能
 
表2 P·O42.5水泥物料配比及細(xì)度指標(biāo)
 
注:粉煤灰直接喂入選粉機。
2 粉磨流程改進(jìn)我們在出V型選粉機與入磨溜子之間安裝可調(diào)節(jié)翻板式分料閥(以下簡稱分料閥),該分料閥可將物料分為兩路,一路入磨機,另一路經(jīng)空氣輸送斜槽入高效選粉機,同時,該分料閥還可進(jìn)行10格調(diào)節(jié)(0%~100%)。試驗前后工藝流程簡圖及照片分別見圖1~圖3。
 
圖1 改造前聯(lián)合粉磨工藝流程
 
圖2 改造后半終粉磨工藝流程
圖3 兩路分料閥3 試驗步驟(1)在設(shè)備運行穩(wěn)定、產(chǎn)質(zhì)量正常情況下,出V型選粉機微粉全部入磨機,即以聯(lián)合粉磨方式為基準(zhǔn),簡稱為試驗1;
(2)將分料閥閥桿調(diào)至2格,出V型選粉機微粉約有80%入磨機,簡稱為試驗2;
(3)將分料閥閥桿調(diào)至4格,出V型選粉機微粉約有60%入磨機,簡稱為試驗3;
(4)將分料閥閥桿調(diào)至5格,出V型選粉機微粉約有50%入磨機,簡稱為試驗4;
(5) 質(zhì)量指標(biāo)的調(diào)整為試驗5。

生產(chǎn)P·O42.5水泥時開始試驗,在設(shè)備運行穩(wěn)定、產(chǎn)質(zhì)量正常(試驗1)情況下將分料閥調(diào)至5格(試驗4),通過中控調(diào)整,磨機產(chǎn)量雖然提高15%,但出磨提升機電流由正常的82~85 A上升至報警狀態(tài)(92~95 A),出磨水泥比表面積也下降15~20 m2/kg,分析認(rèn)為由于提升機入料中含有較多未經(jīng)過粉磨的粗顆粒,造成選粉機回粉(粗粉)含量增多,球磨機破碎和研磨效率降低,循環(huán)負(fù)荷增大,因此未進(jìn)行開啟分料閥5格以上的試驗。為此,將分料閥降至4格進(jìn)行試驗(試驗3),經(jīng)中控調(diào)整,出磨提升機電流處于穩(wěn)定安全運行范圍,出磨水泥比表面積也符合質(zhì)量指標(biāo)要求,可將分料閥降至2格進(jìn)行試驗(試驗2)。
 
關(guān)閉和開啟不同格數(shù)的分料閥進(jìn)行生產(chǎn),分別標(biāo)定磨機產(chǎn)量,并對粉磨過程中各點物料進(jìn)行取樣,測定物料顆粒組成及物理性能、與外加劑相容性。然后對加工過程中各點物料粒度變化情況進(jìn)行比較后進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的調(diào)整(試驗5)。
4 試驗數(shù)據(jù)的比較和說明4.1 試驗過程中輥壓機物料顆粒組成變化
入輥壓機熟料篩分粒度組成變化見表3,出V型選粉機微粉顆粒組成變化見表4。其中,出V型選粉機微粉是指物料經(jīng)輥壓機擠壓,由V型選粉機進(jìn)行分選后的細(xì)料,也就是輥壓機加工后的產(chǎn)品。
表4 出V型選粉機微粉顆粒組成變化情況
 
從表3和表4比較可知,四種試驗運行情況下,試驗原始物料配比不變,熟料粒度差別不大的情況下,隨著投料量的增加,出V型選粉機微粉總體變粗。
4.2 成品水泥顆粒組成變化
成品水泥顆粒組成變化分析見表5,成品水泥物理性能變化見表6。其中,(1)水泥凈漿流動度和混凝土坍落度試驗中減水劑均使用JY公司生產(chǎn)的PS-1型聚羧酸減水劑;(2)水泥凈漿流動度試驗依照GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》進(jìn)行,減水劑摻入量為水泥質(zhì)量的0.8%;(3)混凝土強度等級為C30,依照J(rèn)GJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進(jìn)行的相同配合比設(shè)計,減水劑摻入量為膠凝材料質(zhì)量(水泥、粉煤灰和礦粉)的2.0%,膠凝材料和骨料均為同一進(jìn)廠批次,坍落度試驗依照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。


由表5和表6可以看出,成品水泥隨著產(chǎn)量的增加,相對基準(zhǔn)試驗1,試驗2和試驗3中<3 μm和3~32 μm顆粒含量增加,≥32 μm顆粒含量減少,特征粒徑X'和中位徑D50變小,均勻性系數(shù)n增大,顆粒分布更為集中;在比表面積基本相同情況下,成品水泥的凈漿經(jīng)時損失和混凝土坍落度損失增大,說明成品水泥與外加劑的相容性變差,但水泥和混凝土的抗壓強度有所提高。
由于部分V型選粉機微粉中達(dá)到成品粒徑的細(xì)粉直接入成品,成品水泥顆粒分布變窄,顆粒堆積密度下降,空隙率增大;<3 μm顆粒含量增加,水化速度加快。水泥顆粒形貌中片狀和不規(guī)則狀物料顆粒增多,球形度顆粒相對減少,球形度相對變差,顆粒間的內(nèi)摩擦角增大,相同質(zhì)量的顆粒表面積相應(yīng)增大,導(dǎo)致顆粒表面濕潤的吸附水增加,造成成品水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量相應(yīng)增加,水泥與外加劑的相容性變差。

在相同細(xì)度指標(biāo)(比表面積)的情況下,寬顆粒分布的水泥早期水化稍快些,窄顆粒分布的水泥后期水化快些,28d齡期的水化程度也稍高些,根據(jù)成品水泥強度和外加劑相容性的變化,我們進(jìn)行了試驗5,在試驗3的基礎(chǔ)上,將質(zhì)量(比表面積)指標(biāo)下調(diào)10 m2/kg,擴(kuò)大顆粒分布的寬度和減少<3 μm顆粒含量,由表6可以看出,通過調(diào)整,試驗5成品水泥強度和與外加劑相容性基本保持和基準(zhǔn)試驗1相同。
4.3 對產(chǎn)量的影響及分析
SX3000型選粉機系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷率和選粉效率對比見表7。
 
由表7可知,基準(zhǔn)試驗1中選粉效率較低,說明磨機存在過粉磨情況。部分V型選粉機微粉直接進(jìn)入高效選粉機,相對于基準(zhǔn)試驗1,試驗2、試驗3和試驗5提供給選粉機的物料中合格細(xì)粉量增加,降低了回磨的循環(huán)料量,經(jīng)過高效選粉機分選后,成品率提高,磨內(nèi)通過料量相應(yīng)減少,降低了循環(huán)負(fù)荷率,減緩了對研磨體的襯墊作用,避免了過粉磨現(xiàn)象,使粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量提高。

5 效益分析試驗過程中粉磨系統(tǒng)的電耗及產(chǎn)量變化見表8。
相對于基準(zhǔn)試驗1,試驗5水泥產(chǎn)量提高10.9%,水泥單位電耗32.0 kWh/t,水泥每噸節(jié)電2.5 kWh/t,2017年此磨機生產(chǎn)P·O42.5水泥34.8萬t,電價按0.58元/kWh計算,同比創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益50.5萬元,其中不包括增產(chǎn)水泥3.6萬t增加的銷售利潤。
 
注:總耗電量是指粉磨系統(tǒng)中密封變壓器、磨主電動機、動輥電動機、定輥電動機、系統(tǒng)風(fēng)機、循環(huán)風(fēng)機的耗電量總和。
6 結(jié)論在聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中,出V型選粉機微粉經(jīng)分料閥按最佳比例直接喂入選粉機,形成部分半終粉磨工藝,可有效減少球磨機內(nèi)“軟墊”和“過粉磨”現(xiàn)象,能夠增加球磨機破碎和研磨效率,水泥產(chǎn)量提高10.9%,且噸水泥電耗降低2.5kWh/t。

進(jìn)入成品的V型選粉機微粉中球形顆粒減少和<3 μm顆粒含量增多,使成品水泥與外加劑相容性變差,可通過調(diào)整質(zhì)量指標(biāo)(比表面積)方法,擴(kuò)大水泥顆粒分布的寬度和減少<3 μm顆粒含量,使成品水泥保持和聯(lián)合粉磨工藝基本一致的強度和與外加劑相容性。

本試驗僅是通過分料閥用空氣輸送斜槽將部分出V型選粉機微粉輸送至高效選粉機進(jìn)行分選形成半終粉磨工藝,未對其他設(shè)備進(jìn)行改造,此工藝改造簡單,實施方便。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道,其他通過調(diào)整磨機級配、重新分配磨機倉長、改造O-Sepa選粉機等措施也可有效提高半終粉磨工藝的磨機產(chǎn)量。
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