對(duì)水泥原料易磨性試驗(yàn)的P1取值探討

1　粉磨功指數(shù)與水泥原料的易磨性

以粉磨功指數(shù)表征的物料易磨性在我國水泥生產(chǎn)和工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但對(duì)于試驗(yàn)成品篩孔徑即P1的取值，長(zhǎng)期以來仍一直存在爭(zhēng)論。本文探討這一問題，有助于提高試驗(yàn)精度，縮小生產(chǎn)應(yīng)用的誤差。 按照邦德粉磨原理，物料粉磨功指數(shù)Wi（kWh/t）由下式確定。 式中：P1—試驗(yàn)用成品篩孔徑,μm； G—磨機(jī)平均每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的成品量,g/r； F80—80%通過的入磨物料粒徑,μm； P80—80%通過的產(chǎn)品粒徑,μm。 式中的F80由破碎機(jī)產(chǎn)生，磨機(jī)成品量G和成品細(xì)度P80由所取的P1決定，Wi表示在G值 達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)所需的粉磨功（kWh/t），其引入實(shí)際生產(chǎn)工況加以修正，即可用于磨機(jī)粉磨效率評(píng)估和產(chǎn)量、電耗和研磨體規(guī)格及其配比等參數(shù)的計(jì)算。在世界范圍內(nèi)，這種評(píng)價(jià)物 料易磨性的方法被普遍采用，我國1988年發(fā)布實(shí)施的《水泥原料易磨性試驗(yàn)方法》也基于這一原理，只是各國對(duì)所取成品篩孔徑P1有所不同。邦德（F.C.Bond）對(duì)此定義為“物料由粒度F粉磨至100μm所需的粉磨功”，即P1=100μm；日本JIS4002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“除特殊情況使用1 49μm外，P1值應(yīng)選用相當(dāng)于實(shí)際產(chǎn)品細(xì)度的篩孔直徑作為試驗(yàn)成品篩”；我國標(biāo)準(zhǔn)（JC/T7 34—1988）規(guī)定“試驗(yàn)用成品篩孔徑為80μm”。這些方法由于所取P1值不同，上式的計(jì)算結(jié)果必然發(fā)生改變，使易磨性表述的單位粉磨電耗由于成品細(xì)度不同而產(chǎn)生偏差。本文按P1 =80μm測(cè)試的部分廠的原料易磨性見表1

。 成品篩孔徑P1值對(duì)原料易磨性Wi的影響，在于Wi不是一個(gè)物料常數(shù)，而是隨式中由P1 值決定的各因數(shù)的變量而變量。水泥生產(chǎn)中，粉磨不同的物料如生料、熟料、煤粉以及混合材中的鋼渣、礦渣、粉煤灰等，要求的細(xì)度各有不同，尤其是其他許多行業(yè)的產(chǎn)品要求范圍 更寬，P1作為它們的細(xì)度控制值，首先決定了其成品的過篩粒徑P80與其成品生成量G，由此足以改變物料的易磨性。其關(guān)系在理論上通常解釋為：P1值愈大（控制的粒度愈粗），成品量愈大，所需的粉磨功Wi減小，粉磨愈顯得相對(duì)容易。然而，這并不能概括所有粒度的基本 規(guī)律，國外學(xué)者N.M.Magdalinovie早在80年代進(jìn)行的試驗(yàn)就表明，P1值的大小與所需的粉磨功并非完全按這一規(guī)律發(fā)展，對(duì)于某些粒度的粗粉磨電耗要比細(xì)粉磨大得多。但其試驗(yàn)的P1 取值過寬，未能直接反映60μm～150μm常規(guī)控制粒度的變化情況。對(duì)此，筆者在其試驗(yàn)基 礎(chǔ)上進(jìn)行了補(bǔ)充論證，也得出相近的結(jié)論。本文通過不同P1值的試驗(yàn)對(duì)比，探討了P1和G、W i三者間的關(guān)系，提出合理取值的基本措施。

2　粉磨功指數(shù)試驗(yàn)及其變量關(guān)系

2.1　不同Pl值的物料易磨性

粉磨功指數(shù)Wi隨試驗(yàn)成品篩孔徑Pl的改變，存在的變化趨勢(shì)見表2。

試驗(yàn)得出：粉磨功指數(shù)Wi不是隨產(chǎn)品細(xì)度變粗成直線下降，而是以某一粒徑的粉磨能 耗為最高值呈不同程度的起伏變化，且隨P1值增大有逐漸增高的趨勢(shì)。表2的試驗(yàn)結(jié)果，普遍以P1=60μm的粉磨能耗為最高，當(dāng)P1值放寬至100μm時(shí)，Wi值也處于較高點(diǎn)，幾乎達(dá)到Pl ＝60μm的水平。P1為80μm和154μm的功指數(shù)十分接近并相對(duì)偏低。在此基礎(chǔ)上，對(duì)石灰石 、水泥生料和熟料分別將P1增大至180μm和250μm進(jìn)一步試驗(yàn)，其功指數(shù)Wi均持續(xù)升高，粉磨能耗達(dá)到P1＝80μm時(shí)的1～1.2倍，甚至接近或高于粉磨至60μm所需的功。不同P1值的試驗(yàn)結(jié)果曲線如圖1所示?？梢?，選擇P1＝80μm或P1＝154μm來控制成品細(xì)度時(shí)，其粉磨電耗 最低，物料呈相對(duì)而言的易磨狀態(tài)。 N.M.Magdalinovie進(jìn)行的類似試驗(yàn)得出的結(jié)論是，粉磨功指數(shù)在P1＝80～500μm范圍內(nèi)起伏變化，隨著成品變粗（P1＝250μm），功耗開始逐漸增高，在P1＝500μm時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)。其中，P1＝80μm和P1＝160μm的粉磨電耗相近并呈較低值，顯示此時(shí)的易磨性較好， 試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

從上述結(jié)果看，合理選擇Pl篩是易磨性試驗(yàn)的先決條件，在試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)視粉磨工藝、 成品細(xì)度要求不同區(qū)別對(duì)待。兩個(gè)試驗(yàn)得到的易磨性曲線發(fā)展趨勢(shì)基本相似，說明粉磨過程 要求的成品愈細(xì)，電耗愈高，反映于生產(chǎn)即為物料易磨性愈差，這符合于粉磨的一般規(guī)律； 但對(duì)于成品較粗（如P1＝250μm以上）的粉磨，同一原料在給定的入磨粒度范圍內(nèi)其所需電 耗卻并不一定就小。分析認(rèn)為，這種超乎常理之處，在于P1＝250μm～500μm（80目～20目 ）的粒度要求，已不適應(yīng)于球磨機(jī)一類的研磨設(shè)備來獲得，若強(qiáng)求生產(chǎn)這種粒度，粉磨必然 事半功倍。實(shí)際粉磨也表明，采用常規(guī)配球的球磨、振動(dòng)磨生產(chǎn)60目～80目（177μm～210 μm）的產(chǎn)品只占正常生產(chǎn)能力的20%左右，其余主要為小于此粒度段的細(xì)粉，要實(shí)現(xiàn)80%的 成品量，其粉磨的難度顯而易見。因此可以認(rèn)為，無論是粉磨生產(chǎn)或是易磨性試驗(yàn)，都存在 一個(gè)相宜的細(xì)度控制范圍，偏離這一范圍就有可能導(dǎo)致粉磨功的無謂消耗，試驗(yàn)結(jié)果也失去 意義。上述試驗(yàn)顯示的粉磨適宜粒徑為不大于180μm，在此范圍內(nèi)用作易磨性試驗(yàn)的P1取值 ，具有較高的準(zhǔn)確性。因此，水泥原料易磨性所取P1＝80μm來作為試驗(yàn)控制篩，完全符合于生產(chǎn)過程中的粉磨細(xì)度控制要求，故其試驗(yàn)值向生產(chǎn)值的轉(zhuǎn)化也切合實(shí)際；但對(duì)于煤粉制 備和其他非金屬礦的粉磨，則按生產(chǎn)要求的細(xì)度來確定P1篩孔徑，才能使試驗(yàn)值更具真實(shí)性 。

2.2　不同Pl值的成品量及其成品粒徑

由P1值決定的產(chǎn)品80%通過粒徑P80和成品量G，是影響物料易磨性的兩個(gè)重要指標(biāo)。 三者的關(guān)系為：在相同入磨粒度條件下的P1值越大，成品量G相應(yīng)增大，兩者基本成直線發(fā)展。按照粉磨功指數(shù)試驗(yàn)原理，雖然從總體上可以說G值越大的物料易磨性相對(duì)越好，但對(duì)于同一物料，由于P1值增大，其成品粒徑P80卻開始變粗，因此，粉磨功指數(shù)Wi并不一定隨 產(chǎn)品細(xì)度變粗而成比例降低；對(duì)于不同的原料，無論其性質(zhì)如何，相同P1值的成品粒徑則保 持穩(wěn)定，粉磨功指數(shù)總是以成品量愈大而愈低，兩者具有良好的線性規(guī)律，見圖3。按照這一規(guī)律，不同P1值產(chǎn)生的成品量，60μm與154μm相差約30%，與250μm則相差達(dá)60%。換言之，只有使兩者的成品量保持一致，粉磨功指數(shù)才具備隨粉磨細(xì)度變粗而降低的可能性，這 在相同的粉磨條件下很難達(dá)到。這是構(gòu)成不同P1值產(chǎn)生原料易磨性變化的主要原因。水泥原料中石灰石的粉磨成品量較高，其功指數(shù)多在8～12kWh/t之間，故粉磨相對(duì)容易。但生料隨著一定量的煤、礦渣以及鋼渣、熔渣等難磨物料的配入，粉磨成品量驟減，在同一粉 磨細(xì)度下，其難磨程度要比石灰石大得多。測(cè)定表明，這類物料的粉磨功指數(shù)大多高達(dá)15kW h/t以上，據(jù)100多組生料配料測(cè)定結(jié)果，石灰石中配入煤或礦渣量大于12％時(shí)，同一粉磨細(xì) 度的成品量可較石灰石降低30%～40%，粉磨功指數(shù)增大近25%，一些大組份配料相差更為懸殊，配入鋼渣、礦渣或熔渣量總量大于30%的粉磨功指數(shù)增大幅度可達(dá)50%以上；某些高硅質(zhì) 物料即使配入量較低，也對(duì)易磨性產(chǎn)生影響，在石灰石中配入硅砂約5%的粉磨功指數(shù)可增大 近10%。這些配料，均因其難磨組份的增加導(dǎo)致成品量減少，使得粉磨功指數(shù)增大，易磨性變差，而粉磨細(xì)度則是最直接的決定因素。

3　對(duì)Pl取值的探討

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摘自《中國水泥》2004年07月號(hào)