新型粉磨工艺对水泥颗粒分布特性的影响

（淮南舜岳水泥有限责任公司，安徽 淮南 232072）

0 引言

新型粉磨设备的应用诞生了诸多新型粉磨工艺，为了探究新型粉磨工艺的效果与适用工程范围，研究新型粉磨工艺对水泥颗粒分布特性的影响很有必要。本次主要选择了四种常见的新型粉磨工艺进行研究，并将这四种工艺分别编号，通过对水泥细度的测定，分析出水泥颗粒的分布特性，进而研究出新型粉磨工艺对水泥颗粒分布特性的影响规律，达到合理选择粉磨工艺、提升成品水泥性能的目的。

1 新型粉磨工艺内容及水泥颗粒含量组成

颗粒组成含量（%）编号 新型粉磨工艺内容熟料 石灰石 矿渣 石膏 矿粉A 辊压机+球磨机闭路+V 型选粉机 74 9 6 6 5 B 辊压机+球磨机开路+V 型选粉机 80 4 0 6 10 C 立式磨+球磨机闭路 74 3 17.2 5.8 0 D 立式磨终粉磨 77.9 4.5 12.7 4.9 0

2 新型粉磨工艺流程

2.1 A：辊压机+球磨机闭路+V 型选粉机

配合料经过提升机后进入物料中间仓中，随后从中间仓进入到辊压机中。配合料经过辊压机的粉碎操作后再经过提升机将物料运送到V 型选粉机中，选出来的粗粉进入辊压机中进行二次粉碎，粉碎成的细粉随着气流进入细粉分离器。经过细粉分离器的物料随后进入球磨机中进行更加精细的粉磨，接着由提升机送入综合选粉机完成物料的粗细分离操作，分离出来的细粉即可以被用作成品水泥，粗粉需要再次进入球磨机反复粉磨。成品水泥需要经过空气运输到斜槽等设备中将成品水泥输送进水泥库中。

2.2 B：辊压机+球磨机开路+V 型选粉机

与编号A 的新型粉磨工艺相同，都是先用提升机将配合料运送至粉磨中间仓中，后直接进入辊压机中进行粉碎，粉碎完成的物料再进入V 型选粉机，区分出粗粉及细粉，选择出来的细粉随着气流的运动全部进入旋风收尘器中，而粗粉则需要进入辊压机进行二次粉碎。进入旋风收尘器中的细粉此时并没有达到成品水泥的标准，而是要进入球磨机中进行粉磨，完成后即可成为成品水泥进入水泥库备用。在进行物料粉碎及粉磨的过程中，必须要设置多个扬尘点，并将扬尘点产生的气流引入进高效收尘器中，随后将其与成品水泥一同进入水泥库中。

2.3 C：立式磨+球磨机闭路

与前两种新型粉磨工艺不同，配合料无需进入中间仓即可直接被提升机输送到立式磨中，从立式磨中出来的已经经过预处理粉碎的物料再次经过提升机，输送到选粉机中，完成对物料的粗细分离。选粉机分离出来的粗料再次输送到立式磨中继续完成粉磨操作，而分离出来的细粉随着空气通过斜槽输送至球磨机中进行细磨。从球磨机中粉磨完成后的物料再次进入选粉机分离粗细物料，分离出来的粗料接着利用球磨机反复粉磨，细粉在选粉机产生的气流带动下进入除尘器中，随后在除尘袋中实现对细粉的收集处理。在除尘袋中收集到的细粉就是成品水泥，成品水泥再通过空气输送到斜槽设备后进入水泥库。

2.4 D：立式磨终粉磨

立式磨终粉磨这一新型粉磨工艺流程相对简单，只需要将配合料通过胶带输送机直接送进立式磨中完成粉磨操作，立式磨中磨出的细粉将会随着立式磨工作产生的气流全部进入收尘器中，收尘器收集到的物料就是最终的水泥成品，而粗粉将会从立式磨的底部排出来，在提升机的作用下再次进入到立式磨设备中粉磨，反复进行这个流程，直至全部物料被磨成细粉水泥状态。同样，成品水泥通过空气输送到斜槽设备后进入水泥库。

3 新型粉磨工艺对水泥颗粒分布特性的影响分析

3.1 研究结论

应用传统的开路粉磨工艺方法制备出来的水泥产品中会同时含有较大的物料颗粒及过细的颗粒，水泥颗粒分布不均匀，均匀性系数较小。传统的闭路球磨机粉磨工艺，经过初步粉磨的物料会经过选粉机完成粗料与细料的分离，细料可以作为成品水泥输入水泥库备用，而粗料则需要再次返回球磨机中进行粉磨，直到达到细料标准。在这种粉磨工艺下，物料只能在球磨机中停留较短的时间，不容易产生过度粉磨现象，因此不会出现过粗或过细的颗粒，具有较为理想的均匀性系数。

对编号A 与编号B 的两种新型粉磨工艺相关数据进行比较发现，编号A工艺所生产出来的水泥成品的均匀性系数并不高于编号B 工艺所生产出来的水泥成品，出现这种结果的主要原因就是新型的球磨机开路系统与传统的球磨机粉磨工艺不同，物料在真正进入球磨机进行粉磨之前，就已经经过了由辊压机与选粉机共同构成的原料粉碎系统，因此进入球磨机的物料已经是被均匀粉碎过的。基于此，新型粉磨工艺B 在流程上与传统的粉磨工艺有着巨大的差异，也就导致最终的粉磨的水泥颗粒分布情况也存在差异，相比较而言，粉磨工艺B 生产出来的水泥颗粒分布情况更加均匀。

立式磨工艺实际上就是一种将粉磨与选粉两个环节相结合的一体化新型粉磨工艺，实践研究表明，物料在立式磨内能够得到超过百分之六百以上的循环负荷，这个循环负荷的效果要远优于传统的粉磨工艺，因此从根本上杜绝了过度粉磨的现象发生，生产出的水泥粉磨产品相对均匀，无论是粗粒还是过细粉的含量都不高。对不同新型粉磨工艺的均匀性系数进行计算发现，立式磨工艺具有更高的均匀性系数，同时新型粉磨工艺D 的特征粒径要小于新型粉磨工艺C。我们可以明确，采用新型粉磨工艺D 所生产出来的水泥具有完全符合标准及要求的性能，由此可见，立式磨可以被用作水泥生产的最终粉磨系统。

新型粉磨工艺C 可以被当作对双闭路粉磨系统的串联处理，进而达到提升水泥颗粒均匀性的目的。在参与研究的四种新型粉磨工艺中，C 工艺有着最大的均匀性系数。综上，得出以下结论：B 工艺生产出来的水泥产品的颗粒分布均匀度远高于传统的粉磨工艺，而立式磨可以被应用于水泥的终端粉磨系统中，有利于提升水泥颗粒的均匀性。不同新型粉磨工艺的均匀性系数及特征粒径详见下表：

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3.2 分析讨论

一般情况下，水泥的完全水化时间越短，速度越快，这就意味着水泥的细度越高，同时，有效利用水泥凝胶性质的概率更高。并且，水泥的强度对水泥的性能也有着直接的影响，包括水泥的粘结力与泌水性，水泥的早期强度值与水泥的性能成正比例增长关系。水泥水化后的产物密度极高，因此大颗粒的水泥物质在水化过程中只能完成颗粒表面的水化作用，如果水泥没有得到完全水化则只能被用作于填料。与此同时，还要保证水泥的细度符合要求，如果水泥颗粒过细，虽然提升了水泥的水化速度，提高了水泥的利用率，但是水泥的浆体想要达到与面积相匹配的流动性，就需要更大的水量，水泥浆体容易产生更多的孔隙，进而降低水泥强度，影响水泥质量。四种新型粉磨工艺下生产的水泥在特定粒径单位下的粒度分布所占比详见下表：

粒径范围 <3µm 3µm-10µm 30µm-60µm 60µm-90µm >90µm A 12.1% 73.12% 13.13% 1.51% 0.14%B 11.95% 71.89% 16.16% 0 0 C 14.75% 68.37% 14.48% 2.24% 0.16%D 16.35% 67.51% 14.58% 1.42% 0.13%

一般条件下，水泥颗粒的大小与水化速度的关系如下：当水泥颗粒为10µm 时，水化速度最快，当水泥颗粒处于3µm-30µm 之间时，是水泥的主要水化活性部分，当水泥颗粒大于60µm 时，水化速度极为缓慢。对上表中的数据进行分析可以明确的看出，利用这四种新型粉磨技术生产的水泥中大于60µm 的水泥颗粒含量都很低，甚至，B 工艺中的含量为零。这些数据都能够反映出同一个结论，那就是我国现有的粉磨工艺都能够很轻松的将水泥颗粒粉磨至60µm 以下的粒径颗粒，代表新型粉磨工艺可以在一定程度上实现对水泥利用率的综合提升。这四种新型粉磨工艺生产的水泥在均匀性系数上有着较为明显的差异，但是百分之九十以上的水泥颗粒粒径都能够小于40µm，并且水泥的颗粒分布情况也能够达到较为理想的均匀状态，由此说明，新型粉磨工艺的应用有利于提升水泥颗粒分布均匀性。

对新型粉磨工艺A、B 所生产的水泥性能进行对比发现，两者无论是在水泥颗粒的特性上、粒径大小上、均匀度上、性能上都没有明显的差别。如果单纯的考虑水泥颗粒的分布角度需求，只需要应用辊压机与球磨机开路系统即可实现。相对来说，辊压机与球磨机闭路系统的工艺应用流程较为繁琐、复杂，涉及到的设备较多且难以操作，需要水泥生产商投入大量的前期资金，因此可以应用球磨机开路与V 型选粉机的工艺来代替球磨机闭路工艺。

对新型粉磨工艺C、D 所生产的水泥性能进行对比发现，两者的颗粒分布情况也并无明显差别。同样的单纯考虑水泥颗粒的分布角度需求，立式磨可以被用作终粉磨操作。同时，这两种新型粉磨工艺生产出来的水泥成品在物理性能上与力学性能上的差异较小，能够达到对水泥性能的预期目标要求。因此，我们可以认为，将立式磨应用于水泥终粉磨工作中，能够从根本上达到节约成本、简化流程、提升水泥生产率与性能的目的。通过对四种新型粉磨工艺的研究实验发现，在选择终磨粉工艺时，立式磨工艺与球磨机工艺在水泥颗粒分布特性上存在一些差异，粒径小于3µm 的颗粒含量增加，而粒径处于3µm-30µm 的颗粒含量减少，但是所生产的水泥性能几乎一致。

4 结束语

综上所述，这四种新型粉磨工艺都能够从根本上提升生产水泥颗粒分布的均匀性，使水泥的整体性能稳定，质量相同。其次，研究中所采用的这四种新型粉磨工艺均能在一定程度上实现对水泥利用率的提升，使水泥生产企业获得更多的经济效益与社会效益。同时，新型粉磨工艺都是由传统的球磨机工艺演变而来的，在其基础上，增加辊压机装置与选粉机装置，构成一个对物料进行预粉磨的系统，使开路与闭路球磨机系统的水泥颗粒分布特性上存在的差异最小化。最后，作为终粉磨工艺，立式磨工艺的重要性不言而喻，相比较而言，单纯的应用立式磨工艺与组合应用辊压机与球磨机工艺在生产的水泥产品颗粒分布特征层面上并无明显的差异。