水泥粉磨工藝的創(chuàng)新及應用

　　山東魯碧建材有限公司（簡稱魯碧公司）1號水泥線主機設備為Φ2×11m內篩分高細開流磨兩臺，近年來通過不斷的技術改進，實際產能已超過了設計能力。生產中熟料、礦渣、石膏計量后按比例混合共同入磨進行粉磨，出磨成品經倉式泵輸送入水泥庫儲存?zhèn)溆?，水泥各原料配比中礦渣摻入量一般在26%左右，再進一步提高礦渣摻量將會影響水泥強度。在現(xiàn)有條件下，就設備潛能而言，通過近年來的不斷技術改進，使該線設備產能已取得了較大提高，再進一步提高設備潛能的可能性比較有限。就混合材摻入量看，水泥中礦渣摻入量遠遠未達到國家標準中上限要求，礦渣成本較低，資源豐富，通過提高水泥中礦渣摻入量的途徑，來降低水泥成本潛力較大。從生產工藝看，利用現(xiàn)有的混磨工藝進行生產，水泥中礦渣摻入量只能控制在20%～40%，再進一步提高的難度較大，因此必須考慮進一步優(yōu)化工藝、技術創(chuàng)新。從魯碧公司近年來配制水泥工業(yè)性試驗和試生產情況看，轉變粉磨工藝、配制生產水泥完全可以使礦渣摻入量提高到50%以上。因此，為了進一步降低水泥生產成本，適應生產發(fā)展的需要，我們提出并實施了"水泥粉磨工藝創(chuàng)新及應用"項目。

　　一、實施過程
　　1.工藝方案1號粉磨線共有5個水泥儲存庫，方案中考慮利用這幾個庫設計實施水泥配制攪拌系統(tǒng)，以適應轉變粉磨工藝之后配制水泥的基本條件。具體做法是：將1號、2號水泥庫進行清庫后分別作為實施后的礦渣粉庫、熟料粉庫，緊傍此兩庫設置4個鋼板倉，分別用于熟料粉、礦渣粉、粉煤灰儲存。其中熟料粉鋼倉、礦渣粉鋼倉僅作為熟料粉庫、礦渣粉庫庫側卸料時緩沖倉使用，倉容量偏小，在這兩倉內各設高低料位計，與各對應庫側卸料器、儲存庫之間形成庫側卸料自動控制回路：倉滿高料位顯示，庫側卸料器停止向鋼板倉內供料；倉空低料位顯示，庫側卸料器開始向鋼板倉供料，從而保持熟料粉、礦渣粉供料連續(xù)性。兩個粉煤灰鋼倉作為儲存?zhèn)}考慮2～3天儲期，倉容量稍大一些。各鋼板倉下設置計量輸送設備、雙軸攪拌機、攪拌后成品輸送設備等，保證配制生產正常進行及配制生產后成品入庫。同時適應水泥配制生產的需要，將1號線原兩臺水泥磨進行研磨體級配調整，保持研磨體總裝載量不變，適當調整各倉球徑大小，適應熟料、礦渣的單獨粉磨。礦渣粉按生產要求部分由本地區(qū)厚澤公司供應，部分為魯碧公司生產，粉煤灰來自本地區(qū)電廠的Ⅰ級粉煤灰（細度80μm方孔篩篩余12%左右），二者均由散裝罐車輸送進廠，并直接打入各自的儲存庫。

　　2.可行性分析
　　（1）為掌握不同摻量礦渣進行配制生產對水泥性能的影響，我們利用一臺Φ2×11m開流磨生產熟料粉（摻石膏），一臺Φ3×11m閉路磨生產的礦渣粉（摻石膏）進行了配制水泥試驗、試生產，結果表明：利用單獨磨制的礦渣粉、熟料粉配制水泥，其中礦渣粉配入的比例達到了60%以上，各項技術指標仍然符合國家標準要求，比混磨生產工藝下礦渣摻入量要大得多，這主要是因為單獨磨制的礦渣粉的比表面積較大，其活性得到了充分的發(fā)揮造成的，充分說明了配制生產新工藝是可行的。同時在配制水泥過程中加入3%左右的粉煤灰對水泥的各項物理性能影響不大，但隨著粉煤灰摻量的增大，對水泥的性能凝結時間、強度會產生明顯影響，這主要是粉煤灰細度較粗、活性較礦渣粉差造成的，故其在水泥中的摻入量注意不宜太大，否則會直接影響水泥性能。

　?。?）兩種生產方式下水泥水化分析?；炷シ绞较掠捎诘V渣顆粒粗大，潛在的水硬活性難以得到正常發(fā)揮，其在水泥水化過程僅作為一種填充材料使用，其摻加量必然受到限制，否則直接會影響到水泥物理性能；而新生產工藝下的礦渣經過單獨粉磨后，其比表面積顯著增大，微粉中20μm以下高反應活性顆粒比例大幅度增加，在水泥粉體中被充分、均勻的分散分布，水泥水化過程中均勻地穿插于水泥石空隙間的礦渣微顆粒堵塞了毛細孔（水孔）通道，改變了材料內部微觀孔結構狀態(tài)，降低了水泥石的空隙率，其次，由于填充在水泥粉體中的礦渣微粉顆粒表面圓潤光滑，可以起到較好的物理減水作用，大大減少了水泥石結構中有害孔數量及水孔空隙，從而顯著提高了水泥石的密實度及物理力學強度。

　?。?）除各物料滿足細度要求外，水泥新生產工藝中，關鍵注意的兩個問題，一是計量要準確，二是配制中攪拌混合要均勻。我們在設計實施的新生產工藝配制系統(tǒng)中，選擇螺旋計量稱作為各物料的計量設備，螺旋計量稱分為溢流單管螺旋和計量單管螺旋兩部分，前者起到穩(wěn)流作用，確保給料均勻、及時，后者進行各物料計量，確保計量準確、穩(wěn)定；采用適合2～4種干物料進行攪拌混勻的雙軸攪拌機作為攪拌設備，適當改變攪拌葉片角度和延長攪拌混合時間，確保攪拌充分、均勻，攪拌機能力為60～80t/h，生產控制上采取設定各物料配比與成品中實測礦渣摻入量數值比較，來檢驗配制生產過程中各物料混勻情況，確保新生產工藝下水泥質量穩(wěn)定性。

　　二、實施效果及效益
　　1.實施效果實施后，1號線水泥生產由傳統(tǒng)的共同粉磨工藝改為熟料、礦渣單獨粉磨（粉磨中摻入適量石膏），之后進行配制生產的新粉磨工藝，實際生產中，一般熟料粉細度比表面積控制在320m²/kg～350m²/kg，礦渣粉細度比表面積控制在400m²/kg～450m²/kg.水泥中礦渣摻入量由原來控制在26%左右提高到50%以上，由于采用單獨粉磨方式生產的礦渣粉細度細，20μm以下的微粉量大大增多，礦渣活性得以發(fā)揮，較好地改善了水泥性能。同時，在基本不影響水泥性能情況下配制水泥過程中直接摻入了3%左右Ⅰ級粉煤灰，資源綜合利用的同時降低了水泥生產成本。

　　新粉磨工藝下生產的水泥各項物理性能指標均優(yōu)于國家標準要求，與混磨生產工藝相比后期強度明顯偏高，這主要與礦渣粉細度細、活性充分發(fā)揮有關。

　　2、經濟效益該項目實施后，水泥中礦渣摻入量由原來的26%左右提高到50%以上，同時生產過程中直接摻入了3%左右的粉煤灰。從而使1號粉磨線水泥成本降低19.45元/噸。水泥，魯碧公司2005年1號粉磨線計劃完成配制生產水泥130000噸，故因成本降低帶來的年直接經濟效益為：19.45×130000=2528500（元）。

　　此外，項目實施后，若按新設計實施的生產工藝系統(tǒng)配制能力65t/h、設備運轉率80%計算，實際配制生產能力能達到365×24×65×80%≈45.55萬噸/年，若不考慮市場等因素影響，由生產規(guī)模增大帶來的經濟效益更為可觀。