王學(xué)敏：水泥生產(chǎn)中新型粉磨技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

合肥水泥研究設(shè)計(jì)院教授級(jí)高工王學(xué)敏

　　一、水泥廠各種原料的物性各不相同

　　我國(guó)水泥原料分布廣泛，種類繁多，且賦存年代、形態(tài)差異很大，物料易磨性、磨蝕性、水分含量、粘結(jié)性差異都很大。

　　鈣質(zhì)原料主要是大理石、石灰石，水泥灰?guī)r等等；石灰石易磨性5.1kW/t至18.9kWh/t之間；大理石易磨性在5.6 kWh/t至11.5kWh/t之間。

　　硅鋁質(zhì)原料主要有粘土、頁(yè)巖、油頁(yè)巖、凝灰?guī)r、凝灰?guī)r等等；砂巖易磨性在4.2 kWh/t至29.5kWh/t之間。

　　鐵質(zhì)原料有鐵礦石、鐵粉、鋼渣等等。

　　熟料：粒度5mm至60mm之間，基本不含水分，易磨性為13kWh/t至23kWh/t之間；

　　礦渣：粒度5mm以下，水分含量較高15%左右，易磨性為18kWh/t至33kWh/t之間；

　　粉煤灰：分干排灰，濕排灰；原灰，1級(jí)灰，2級(jí)灰，3級(jí)灰，易磨性、粒度、水分差異很大。

　　石膏：分天然石膏，化學(xué)石膏等等。

　　二、水泥廠各種物料的粉磨要求各不相同

　　水泥生料：顆粒均齊，控制最大粒徑。與窯能力平衡，運(yùn)轉(zhuǎn)同步。

　　煤    粉：根據(jù)其性能控制最大粒徑。

　　粉 煤 灰：最大限度地獲得表面光滑的玻璃微珠。

　　高爐礦渣：為發(fā)揮其活性以及作為細(xì)顆粒填充料，追求其細(xì)度，在條件允許的情況下，比表面積盡可能高。

　　水    泥：合理的顆粒組成，最大限度地發(fā)揮熟料的膠凝性和具有最緊密堆積密度。面向水泥用戶和混凝土用戶，市場(chǎng)。

　　三、新型粉磨技術(shù)的原理及其主要特點(diǎn)

　　球磨機(jī)：以數(shù)量巨大的研磨體粉碎物料，小能量多次沖擊，產(chǎn)品形狀趨于球形；

　　立式磨：料層粉碎（約30～50MPa），但擠壓后的物料呈松散狀，物料靠離心力甩出，粉磨與選粉同時(shí)進(jìn)行；

　　輥壓機(jī)：高壓料層粉碎（約80～150MPa），被充分?jǐn)D壓后的物料一般呈餅狀，物料靠重力排除，為當(dāng)前粉碎效率最高的設(shè)備；

　　選粉機(jī)：以某一切割粒徑對(duì)物料進(jìn)行分級(jí)，選出細(xì)粉，間接提高磨機(jī)效率。

　　各粉磨設(shè)備的特點(diǎn)：

　　——球磨機(jī)破碎、研磨物料具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，因此，成品的顆粒分布較寬；

　　——立磨、輥壓機(jī)（包括筒輥磨）采用料層粉碎原理，在擠壓物料時(shí)具有選擇性粉碎的特點(diǎn)，硬的或缺陷少的物料顆粒最后被粉碎，甚至未能破壞而直接排除，因此，同樣顆粒半成品的細(xì)顆粒更難研磨；

　　——球磨機(jī)、立磨或輥壓機(jī)（包括筒輥磨） ，隨著物料循環(huán)量加大，其成品顆粒分布都朝著均齊的方向發(fā)展。

　　四、新型粉磨技術(shù)應(yīng)用的主要工藝

　　1、球磨機(jī)：?jiǎn)为?dú)的開(kāi)流磨；與選粉機(jī)組成閉流粉磨。較為傳統(tǒng)工藝。

　　2、立式磨：與選粉機(jī)配套使用，即立磨終粉磨系統(tǒng)；置于球磨機(jī)前作預(yù)粉磨的CKP系統(tǒng)。生料、煤粉大多適合采用立磨終粉磨制備。

　　3、輥壓機(jī)：與選粉機(jī)配套使用，輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)；與球磨機(jī)、選粉機(jī)等構(gòu)成預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨系統(tǒng)。水泥制成優(yōu)選輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。[Page]

　　五、合肥院近期粉磨技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

　　1.“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃 “綠色制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備”項(xiàng)目鑒定驗(yàn)收

　　1.1 生料大型立式磨

　　本課題實(shí)施點(diǎn)--寶雞市眾喜金陵河水泥有限公司5000t/d熟料生產(chǎn)線上2010年4月檢測(cè)結(jié)果：

　?、?系統(tǒng)產(chǎn)量：450t/h，0.08mm篩余為9.6%，

　?、?系統(tǒng)電耗為13.81kWh/t。

　　技術(shù)成果：

　　1.1.1 特殊的磨輥與磨盤(pán)形狀結(jié)合，將研磨區(qū)域分為粗磨區(qū)與細(xì)磨區(qū)，減少過(guò)粉磨，粉磨效率高，電耗低。

　　1.1.2 磨輥能翻出機(jī)外，檢修及更換易損件十分方便

　　1.1.3 應(yīng)用業(yè)績(jī)：

　　該規(guī)格大型立式磨現(xiàn)銷售20臺(tái)套，投入運(yùn)行11臺(tái)套。設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。系統(tǒng)產(chǎn)量均在450t/h以上，可以滿足5000t/d～7000t/d生產(chǎn)線的需要。

　　1.2 HFCG160大型輥壓機(jī)及粉磨系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)

　　2010年8月28日在安徽省合肥市由中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)和安徽省科技廳共同組織。

　　專家組成：中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)、中國(guó)水泥協(xié)會(huì)、中材國(guó)際工程股份有限公司、武漢理工大學(xué)、亞洲水泥（中國(guó)）控股公司、中國(guó)聯(lián)合水泥集團(tuán)、海螺水泥公司、上海建材集團(tuán)、全國(guó)建材裝備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院等單位的專家。

　　1.2.1 驗(yàn)收項(xiàng)目：在寶雞市眾喜金陵河水泥有限公司的5000t/d熟料生產(chǎn)線上。

　　——2009年10月20日投入運(yùn)行。

　　——2010年4月完成測(cè)試

　　⑴ 系統(tǒng)產(chǎn)量為190t/h。

　?、?0.08mm篩余為0.8%。

　?、?水泥成品比表面積為372m²/kg。

　　⑷ 粉磨系統(tǒng)電耗為27.62kWh/t。

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　　1.2.2本課題已取得的成果：

　?、?自主開(kāi)發(fā)的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型輥壓機(jī)，通過(guò)了中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)的鑒定和國(guó)家科技部（國(guó)家“863”）的驗(yàn)收。其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　?、?研發(fā)新設(shè)備5項(xiàng)。

　?、?發(fā)表學(xué)術(shù)著作、論文共計(jì)11篇。

　?、?申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利8項(xiàng)，獲得授權(quán)7項(xiàng)。

　　1.2.3成果應(yīng)用：

　　采用大型工程分析商用計(jì)算軟件，確定磨輥輥套的最大應(yīng)力。

　　三亞華盛天涯水泥公司應(yīng)用結(jié)果：

　　磨輥輥面耐磨層使用壽命已達(dá)到1.5年（超過(guò)12000h），

　　實(shí)現(xiàn)了輥壓機(jī)磨輥輥面的現(xiàn)場(chǎng)半自動(dòng)修復(fù)。

　　大型輥壓機(jī)鑲套技術(shù)不僅為本課題使用，還成功為武漢亞?wèn)|、江西亞?wèn)|和四川亞?wèn)|更換德國(guó)KHD的φ1700×1800輥壓機(jī)磨輥輥套四只，其中兩套已成功投入運(yùn)行。

　　截至2010年底每年已有累計(jì)1.5億噸水泥是采用本課題研究的成果生產(chǎn)，年節(jié)電12億度。

　　包括冀東、亞?wèn)|、海螺、紅獅、臺(tái)泥、南方、中聯(lián)、天瑞、華潤(rùn)等大型水泥公司均采用了本課題的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)已經(jīng)投運(yùn)260套。[Page]

　　1.2.4 獲得中國(guó)名牌和行業(yè)名牌各1項(xiàng)。

　　1.2.5合肥院輥壓機(jī)應(yīng)用業(yè)績(jī)。

2006年以來(lái)累計(jì)銷售，合計(jì)1000多套

　　2. 國(guó)產(chǎn)最大規(guī)格輥壓機(jī)HFCG180-160應(yīng)用簡(jiǎn)介

　　湖南益陽(yáng)東方水泥有限公司5000t/d熟料生產(chǎn)線上，配套φ3.8*13.0m閉路磨。

　　2010年5月投產(chǎn)，2010年9月測(cè)試，測(cè)試標(biāo)定結(jié)果：超額完成合同指標(biāo)：

　　配比--熟料78%：脫硫石膏6%：石灰石6.5：爐渣9.5%

　　水泥品種——PO42.5；

　　系統(tǒng)標(biāo)定產(chǎn)量——199.75t/h；

　　標(biāo)定比表面積——357 m²/kg ；

　　0.08mm篩余——0.86%；

　　系統(tǒng)標(biāo)定電耗——29.41kWh/t；

　　折算后（比表面積折合為340 m²/kg）；

　　PO42.5  產(chǎn)量——208.5t/h。

　　電耗——28.071kWh/t。

　　四川峨勝水泥有限公司5000t/d熟料生產(chǎn)線上，配套φ4.2*13.0m閉路磨。2010年4月投產(chǎn)兩套，完成合同指標(biāo)。2010年11月又新建了兩套相同的水泥粉磨系統(tǒng)及裝備。

　　浙江新都水泥有限公司，粉磨站一套粉磨系統(tǒng)春節(jié)前投產(chǎn)，配套φ4.2*13.0m開(kāi)路磨，選擇運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)較高。

　　廣東羅浮山水泥集團(tuán)即將有兩套投產(chǎn)。

　　至今HFC180-160輥壓機(jī)銷售二十多套。[Page]

　　3. 比較具有示范性的水泥粉磨系統(tǒng)情況簡(jiǎn)介

　　3.1亞?wèn)|水泥以追求高可靠性、高穩(wěn)定性、高合理性、高效率以及高度的人性化著稱：黃岡亞?wèn)|采用德國(guó)萊歇公司的生料磨、煤磨，德國(guó)KHD公司的預(yù)分解和短窯燒成系統(tǒng)，丹麥FLS公司的冷卻機(jī)和合肥院水泥輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)。這是整個(gè)生產(chǎn)線中唯一國(guó)產(chǎn)化的主機(jī)及其系統(tǒng)。在此之前，該公司采用德國(guó)KHD公司輥壓機(jī)已有超過(guò)20年的歷史。 亞?wèn)|高度贊揚(yáng)了合肥院的技術(shù)及產(chǎn)品，稱“達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到歐洲水平”。

　　目前黃岡亞?wèn)|1#﹠2#、湖北亞?wèn)|4#、江西亞?wèn)|5#、揚(yáng)州亞?wèn)|1#都完成了標(biāo)定驗(yàn)收。系統(tǒng)產(chǎn)能、電耗等全面達(dá)到并優(yōu)于設(shè)計(jì)合同規(guī)定值，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到德國(guó)KHD輥壓機(jī)水泥粉磨系統(tǒng)的水平，并具有系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，維護(hù)工作量小，工人操作管理容易等優(yōu)點(diǎn)。此外，我院高效選粉機(jī)、大型水泥磨收塵器也都得到亞?wèn)|水泥的較高評(píng)價(jià) 。四川亞?wèn)|本月初也已經(jīng)投產(chǎn)。

　　3.2 三亞華盛天涯、?？谌A盛澄邁公司廠內(nèi)清潔美麗，廠外環(huán)境友好，毗鄰大學(xué)和高爾夫球場(chǎng)，且運(yùn)行指標(biāo)高，效益好。目前有5套系統(tǒng)運(yùn)行，兩套正在建設(shè)。

　　3.3合肥東華建材有限公司：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，輥壓機(jī)+打散分級(jí)機(jī)+開(kāi)流磨+磨內(nèi)噴水，整個(gè)系統(tǒng)電機(jī)不到十臺(tái)。占地少，土建工程量少，投資省，維護(hù)少，檢修量少，運(yùn)行費(fèi)用低，電耗低。

　　運(yùn)行指標(biāo)先進(jìn)：生產(chǎn)PO42.5水泥190t/h,水泥比表面積360m²/kg。生產(chǎn)純硅水泥，產(chǎn)量183t/h，比表面積350m²/kg。月均粉磨系統(tǒng)電耗27kwh/t，粉磨站綜合電耗32kwh/t。

　　3.4海螺集團(tuán)，管理水平高，運(yùn)行平穩(wěn)，指標(biāo)穩(wěn)定且高。

　　寧海強(qiáng)蛟海螺：PⅡ42.5產(chǎn)量200t/h，PO42.5產(chǎn)量210t/h，PC32.5產(chǎn)量240t/h。

　　繼浙江寧海強(qiáng)蛟海螺投產(chǎn)后，陜西千陽(yáng)海螺、江蘇淮安楚州海螺、山東濟(jì)寧海螺、安徽淮南海螺先后投產(chǎn)。

　　4. 高爐礦渣立式磨鑒定驗(yàn)收（崛榮）

　　產(chǎn)量：50.1t/h

　　入磨水分：10.63%

　　成品水分：0.13%

　　功指數(shù)：27.47kWh/t

　　比表面積：420m²/kg

　　粉磨系統(tǒng)電耗：41.74kWh/t

　　生產(chǎn)線電耗：44.40kWh/t

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　?、?生料粉磨技術(shù)的發(fā)展

　　以提高熟料性能，降低熱耗、電耗、減小粉塵排放等為

　　宗旨的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)。

　　⑵ 煤粉磨技術(shù)發(fā)展

　　研發(fā)CO₂低成本捕集提純技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水泥窯CO₂的再利用

　?、?水泥粉磨技術(shù)發(fā)展將伴同混凝土技術(shù)共同發(fā)展

　　在提高水泥作為混凝土原材料性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水泥節(jié)

　　能降耗、降低成本。

　?、?水泥工廠將融入人類社會(huì)的循環(huán)中

　　工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾替代原燃材料