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。對原材料細度、成品顆粒級配和物理性能進行分析驗證，通過試驗調(diào)整細度指標，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)基本情況主要設備配置及性能見表1，物料配比及細度指標見表2。
表1 主要設備配置及性能
表2 P·O42.5水泥物料配比及細度指標
注：粉煤灰直接喂入選粉機。
2 粉磨流程改進我們在出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，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)量指標的調(diào)整為試驗5。
生產(chǎn)P·O42.5水泥時開始試驗，在設備運行穩(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)負荷增大，因此未進行開啟分料閥5格以上的試驗。為此，將分料閥降至4格進行試驗（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)量指標要求，可將分料閥降至2格進行試驗（試驗2）。
關閉和開啟不同格數(shù)的分料閥進行生產(chǎn)，分別標定磨機產(chǎn)量，并對粉磨過程中各點物料進行取樣，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行比較后進行質(zhì)量指標的調(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型選粉機進行分選后的細料，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JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》進行的相同配合比設計，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準》進行。
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型選粉機微粉中達到成品粒徑的細粉直接入成品，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增大，導致顆粒表面濕潤的吸附水增加，造成成品水泥的標準稠度用水量相應增加，水泥與外加劑的相容性變差。
在相同細度指標（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，我們進行了試驗5，在試驗3的基礎上，將質(zhì)量（比表面積）指標下調(diào)10 m2/kg，擴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)負荷率和選粉效率對比見表7。
由表7可知，基準試驗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入高效選粉機，相對于基準試驗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)通過料量相應減少，降低了循環(huán)負荷率，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)風機、循環(huán)風機的耗電量總和。
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（比表面積）方法，擴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行分選形成半終粉磨工藝，未對其他設備進行改造，此工藝改造簡單，實施方便。根據(jù)相關文獻報道，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。
