首页 > 新闻快讯 > 行业动态 > 探讨水泥粉磨系统的节能创新、持续保持水泥粉磨系统的科技创新活力

探讨水泥粉磨系统的节能创新、持续保持水泥粉磨系统的科技创新活力

2015-06-10 发布者:

在我们不遗余力地绞尽脑汁进行创新的同时,为什么要将“已有成熟的、而且有效的节能措施弃之不用呢?有一句戏词唱得好:“打了俺旧缸赔新缸,新缸没有俺旧缸光”。今天,我就跟大家唱个反调,不谈创新谈谈用旧,谈谈我们上世纪就有的水泥分别粉磨。分别粉磨这个概念,在水泥粉磨系统早有应用,是普通开流磨年代的主要增效措施之一。后来,由于选粉机的出现,特别是由于辊压机的出现,直至发展到目前的联合粉磨系统,分别粉磨的光环逐渐被掩盖。而实际上,选粉机和辊压机与分别粉磨技术并不冲突,它们可以互相叠加使用,在节电(降低电耗)、节料(减少熟料消耗)、降碳(减少碳排放)的情况下,优化水泥的性能。另外,在各组分的易磨性相差很大的情况下,实现对水泥中熟料等各组分的最佳颗粒分布,应该说分别粉磨是目前的最佳选择。分别粉磨可以分别设定和实现水泥各组分的最佳粒度分布,以达到熟料活性的最大利用,实现混合材活性潜能的充分挖掘。目前,先进国家的水泥厂已经很少再用混合粉磨工艺了,日本的矿渣水泥几乎全部采用了分别粉磨。分别粉磨不仅能根据各组分的易磨性优化工艺,提高粉磨效率降低电耗;根据各组分的成本和对水泥强度的贡献优化配比,把关键的熟料用在刀刃上,降低熟料消耗;分别粉磨还能根据各组分在不同粒级下的不同特性,设计和控制水泥颗粒级配中各粒级段的组份权重,满足用户对水泥性能的不同要求,这是其他粉磨系统做不到的。

以需水量为例,我们知道,水泥的需水量除与其组份的特性有关外,还与其颗粒级配以及颗粒形状有关,分别粉磨的优势之一,就是能方便的调节颗粒级配;水泥中的微粉既由于其能增加水泥的流动性降低需水量,又由于其能加快水化速度增大需水量,分别粉磨为我们平衡这一对矛盾创造了条件。进一步分析就会发现,影响水泥水化速度的主要是熟料组份,只要我们减少熟料的微粉、增加其他惰性混合材(比如石灰石)的微粉,就能满足矛盾双方对降低水泥需水量的要求。

一、分别粉磨对能效、质效的意义

德国的研究表明,在混合粉磨的矿渣水泥中,熟料的特征粒径小于水泥,矿渣的特征粒径大于水泥,石膏的特征粒径远小于水泥;而在分别粉磨的水泥中,在物料组成和比表面积相同的情况下,熟料的特征粒径平均降低了2.0μm,矿渣的特征粒径平均降低了7.5μm

而所谓“特征粒径”,实际上是“体积平均粒径”的一种近似体现方式,这就是说在同样比表面积的情况下,分别粉磨能将熟料和矿渣磨的更细,这正是我们所期望的。对于水泥在混凝土中的使用性能来讲,应该说0~80μm的颗粒都是必要的,但对于水泥强度的贡献,则主要是3μm~32μm的熟料颗粒。熟料颗粒>32μm就会影响到其水化速度,影响到其活性的发挥,影响到其对水泥强度的贡献,应该尽量控制;<3μm的颗粒虽能显着提高水泥的早期强度,但会导致水泥的后期强度降低,引起水泥强度的前后不平衡,也是水泥需水量高的原因之一,是应该努力减少的。另外,由于熟料是水泥配料中成本最高的组分,所以水泥中的其他粒级应该尽量减少对熟料的占用,而由其他成本较低的组分来补足。用于粉磨水泥的不同组分的易磨性是相差很大的。目前的配料后共同粉磨工艺,对水泥强度起主要贡献的熟料,很难被磨到最佳的细度,造成一定的潜能浪费。而比较易磨的其他组分,又很难做到不产生过粉磨现象,增加了除尘难度,影响磨内通风,产生包球及糊蓖缝,最终是降低了台时和增加了电耗。对于比熟料更难磨的矿渣,也要求以分别粉磨为好。就普遍采用的共同粉磨工艺,当水泥的比表面积已达到350m2/kg时,矿渣的比表面积一般只能达到230280m2/kg左右。而矿渣的活性潜力应该磨至450m2/kg以上,才能使矿渣的活性得到充分发挥。如果对矿渣进行单独粉磨,将其磨至最佳的活性细度,它就发挥出下面的作用:

 

1)将矿渣粉磨至最佳活性细度,按配比掺入水泥中拌匀,既可把矿渣的活性发挥到最大,又可优化水泥的最终颗粒级配,提高水泥的性能,或降低熟料的消耗。

 

2)磨细的矿渣在混凝土水化时,能够承担起混凝土的填充作用,减小孔隙率,提高密实度。不但能起到矿物减水剂的作用,有利于减小需水量,提高混凝土的流动性和保塑性,而且能提高混凝土的抗渗性、抗冻性,提高抗腐蚀性、减小收缩率。(3)将矿渣磨细到最佳细度,就能够提高矿渣的掺加量,减小熟料的消耗量。不但能降低水泥的碱度,提高混凝土的抗腐蚀性,而且能降低水泥的早期水化热,减少因水化热对外加剂的消耗,减小混凝土的温度裂缝和温度收缩。实际上,还有一个没有引起大家重视的问题,选粉机虽然与易磨性关系不大,但其选粉性能与各组分的体积密度和容重相关联。选粉机的分选原理是按物料的粒径切割分离的,一般讲某台选粉机在某种特定情况下都存在一个切割粒径,小于切割粒径的物料进入成品,大于切割粒径的物料则进入回粉当中,被视为不合格品返回粉磨系统继续研磨。

选粉机对粒径的切割,依赖于气流施予物料的速度、以及选粉机转笼叶片(或导风板)作用于物料的失速回弹,而这两个因素对不同容重的物料其效率是不同的。对于容重大的熟料,由于其表面积小,获得的速度较小,受到的回弹力较大,通过选粉机转笼的难度就较大;对于容重小的粉煤灰则不同,由于其表面积大,获得的速度较大,受到的回弹力较小,通过选粉机转笼的机会就大。所以同样的选粉机选出的水泥,熟料的粗细和粉煤灰的粗细是不一样的。所以,如果你采用粉煤灰做混合材,由于粉煤灰与熟料的容重相差较大,选粉机对粉煤灰和熟料的选粉性能就不会“一碗水端平”的。即使用同一台选粉机,在相同的工况下对两者的切割粒径也是不一样的,其选出的产品中熟料较细,而粉煤灰较粗,就不能够按照我们理想的设计进行不同组分的颗粒级配,这一点也是以分别粉磨为好。因此,我们要对水泥进行整个颗粒级配的设计,并以此作为生产依据。

 

二、水泥的颗粒调配试验现代水泥粉磨系统的高效改进,大都带来了水泥颗粒分布过于集中的问题,导致了水泥使用性能变差,用户对水泥也提出了更高的要求,水泥厂就被迫采取了一些措施:如降低磨内风速,降低闭路循环负荷,向水泥中掺加出磨物料,多台磨分别控制不同的细度再混合入库,甚至将闭路磨改为开路磨等。上述措施都在一定程度上改善了水泥的使用性能,但却降低了系统的粉磨效率,而分别粉磨却为我们提供了另外一条路径。分别粉磨不怕颗粒分布集中、不怕选粉效率高,而且选粉效率越高越好,既能改善水泥的使用性能,又能提高系统的粉磨效率。分别粉磨还为调整水泥的最终颗粒分布提供了条件,可以将不同的物料,别粉磨成不同颗粒分布的水泥组分,然后根据设计进行不同的调配组合,生产出完全符合设计需要的颗粒分布的水泥,从而满足不同用户的不同需要——这就是所谓的“水泥颗粒调配法生产工艺”。天津水泥设计研究院的李鹏儒等曾进行过“颗粒调配法”生产水泥的专题研究,对颗粒分布窄、水泥需水量高、外加剂适应性差的联合粉磨P.O42.5水泥,进行了外掺调配试验。试验表明,“颗粒调配法”生产水泥,能够在保持甚至提高水泥强度的条件下,有效改善水泥的需水量、改善与外加剂的适应性。

18新利官网平台