生料制备的节能工艺展望

贾华平

（天瑞集团水泥公司，河南 汝州市 467500）

众所周知，水泥行业是能耗大户，能源消耗伴随着水泥生产的全过程，在激烈的市场竞争和紧迫的节能压力下，节能措施不断推陈出新。在生料立磨、辊压机联合粉磨水泥、悬浮预热和预分解烧成等工艺技术，已经成熟并得到快速推广的今天，是否还有效果显著的工艺节能措施呢？本文就自己了解的一些不全面的生料制备的情况，作一下技术展望。

1 关于生料的分别粉磨

分别粉磨这个概念起源于水泥粉磨系统，国内外在这方面已有诸多室内试验和工业使用案例，主要是针对易磨性相差较大的不同组分采取的措施，目前在国内外仍有使用的案例。而对于生料粉磨系统，目前尚未见到这方面的报道。

实际上，就生料粉磨来讲，在不少的厂家，同样存在着易磨性相差较大的配料组分。比如硅质原料，特别是采用硬质砂岩配料的企业，其砂岩与石灰石等其他组分，其易磨性就相差很大。这一点在窑灰的成分上有很好的体现，窑灰的KH明显高于生料的，就说明砂岩与石灰石的易磨性相差很大。

当砂岩与其他组分的易磨性相差较大时，其生料中的组分细度就会有较大差别。生料就会在预热器内发生分选现象，导致窑灰与生料的成分产生了较大的差别，给窑灰的使用带来一定的麻烦，最终导致了含窑灰的入窑生料在成分上的不稳定，严重干扰了窑系统热工制度的稳定。

更重要的是，较大的砂岩颗粒形成了制约固相反应的瓶颈。我们都知道，水泥熟料矿物都是通过固相反应完成的，生料磨的愈细、物料的颗粒愈小、比表面积愈大、组分间的接触面积就愈大、表面质点的自由能也就愈大，就能使扩散和反应能力增强，反应速度加快。

有人做过试验，当生料中粒度大于0.2mm的颗粒占到4.6%时，在1400℃烧成的熟料fCaO为4.7%；当生料中粒度大于0.2mm的颗粒减少到0.6%时，同样在1400℃烧成的熟料，其fCaO竟然减少到1.5%以下。可见粒度对生料易烧性的影响有多么大！

理论上，物料的固相反应速度与其颗粒尺寸的平方成反比，即使有少量较大尺寸的颗粒存在，都会显著延缓其反应过程的完成。所以，生产上，要尽量使生料的颗粒控制在较窄的范围内，特别是要控制好0.2mm以上的颗粒。

但在实际生产中，生料粉磨得越细电耗就会越高。我们怎么样在尽量减少生料粗颗粒的同时又少增加电耗呢？就是要将生料细度控制在较窄的范围内；对于易磨性相差较大的原料组分，怎么样在将砂岩磨细的同时，又不会把其他组分磨得过细呢？将砂岩与其他组分进行分别粉磨，就是完全必要的了。

在这方面，亚东水泥的江西公司已进行了工业尝试，实践证明，对于同样细度的生料，其易烧性得到了大幅度提高，可以节约燃料。换句话说，在同样易烧性的情况下，可以将生料细度放粗，实现节电的目的。

江西亚东由原来外购软砂岩，改采用自有砂岩（硬质结晶），降低成本约21元/t(生料）。 使用一套原有RM56.4立磨，既研磨砂岩粉又磨石灰石粉，不增加主设备投资。采用砂岩分磨技术后，初步的结果显示，对于熟料的强度有较大的提高，电耗下降，具体对比见表1。

表1 砂岩分磨前后数据对比

2 生料辊压机终粉磨系统

目前生料制备有中卸烘干磨、立磨、辊压机终粉磨三种方案，由于中卸磨能耗较高（22～26kWh/t），目前大都采用电耗较低的立磨粉磨生料（～18kWh/t），近几年将辊压机终粉磨用于粉磨生料，进一步降低了电耗（11～13kWh/t）。

辊压机终粉磨用于生料制备，不但节电效果显著，而且操作和维护都较容易，备品备件费用也低得多，应该是今后的一个发展方向。

下面以2500t/d窑系统所配生料制备系统的不同方案作一下对比，见表2。

表2 2500t/d窑生料制备系统配置对比

就粉磨系统来讲，生料的比表面积一般在200m2/kg左右，在这个阶段根本就谈不上易磨性，影响产质量的主要是易碎性；受易磨性影响的阶段，比表面积一般在320m2/kg以上，这就是水泥了。所以，对原料关注的应该是易碎性，而不是易磨性，辊压机用于生料粉磨比用于水泥粉磨更适合。

图1 河南嵩基5000t/d线辊压机终粉磨中控操作画面

鉴于生料辊压机终粉磨系统具有显著的节电效益，而且后续维护维修简单、运行成本低，我也作了一些调查，了解的几家公司的情况大致如下：

陕西满意水泥，采用Φ2000×1600mm 2×1800kWh 辊压机，台时430t/h，电耗10.7kWh/t生料；四川亚东水泥，采用Φ1700×1800mm 2×1800kWh 辊压机，台时340～350t/h，电耗15～16 kWh/t生料；登封嵩基水泥，采用Φ2000×1600mm 2×1800kWh 辊压机，台时430～450t/h，电耗12kWh/t生料左右；邯郸太行水泥，采用 Φ1700×1000mm 2×1120kWh 辊压机，台时250t/h，电耗13.5kWh/t生料；采用钢渣配料时，台时200t/h，电耗17kWh/t生料；山西智海水泥，采用Φ1800×1000mm 2×900kW辊压机，台时210～230t／h，电耗12kWh／t左右。

图2 辊压机终粉磨示意图

仔细分析各公司的情况，有成功的、有不理想的、也有失败的，但总体上节电效果都是肯定的，问题主要出在辊压机的粘堵上。在北方干旱地区没有太大问题，而同样在南方多雨地区为什么有成功有失败呢，进一步分析发现：辊压机终粉磨系统并不怕雨水多、也不怕含土多，怕的是两者都多，导致辊压机粘堵。

就目前的运行情况来看，台湾花莲是雨水多，但含土少，运行良好；邯郸太行是含土多，但雨水少，运行良好；登封嵩基是新厂设计，加大了物料堆存，具有较强的抗雨能力，也运行良好；四川亚东是雨水多、含土多、天气潮湿，经常发生粘堵现象，台时产量较低，但由于节电效果还是有的，目前仍在使用。

因此，在选择辊压机生料终粉磨系统时，一定要慎重考虑辊压机的粘堵问题，适当加大防雨库存、加强系统保温措施、加强系统的烘干能力、甚至在破碎系统引入烘干功能，以确保在节电的同时能正常生产。对于雨水多而且原料含土多的生产条件，最好不要采用！