水泥工业粉磨工艺技术与装备

破碎与粉磨统称为粉碎。行业内习惯将大块物料加工变为小块物料的过程称之为破碎；将粗颗粒物料变为细粉的过程称之为粉磨。 

水泥生产过程中的粉磨工艺分为：生料制备工艺和水泥制成工艺两大部分，简称为生料粉磨和水泥粉磨。 

石灰石、粘土、铁粉等配合磨细称为生料；熟料、石膏、混合材料配合磨细称为水泥。  

一、水泥生产物料粉碎的目的 

（1）物料经过粉碎后，单位质量的物料表面积（比表面）增加，因而可以提高物理作用的效果及化学反应的速度； 

（2）几种不同物料在粉体状态下，容易达到混合均匀的效果。 

（3）粉状物料也为烘干、运输和储存等提供了方便，并为煅烧熟料和制成水泥，保证出厂水泥的合格率创造了条件。 

二、合理控制 

生料细度 

当粉磨细度在0.08mm方孔筛筛余10％以下时，随着筛余量的减少，粉磨单位产品的电耗将显著增加，产量也相应降低；因此，生料粉磨细度，通常控制在0.08mm方孔筛筛余10％左右，0.20mm方孔筛筛余小于1.0%为宜。 

用大型球磨生产时，由于产品粒度较均匀，粗大颗粒较少。在易烧性允许的前提下，0.08mm方孔筛余可放宽至12～16％，但应控0.20mm方孔筛筛小于1.5%。 

三、研磨体及其级配 

物料在粉磨过程中，一方面需要冲击作用，另一方面需要研磨作用。不同规格的研磨体配合使用，还可以减少相互之间的空隙率，使其与物料的接触机会多，有利于提高能量利用率；在研磨体装载量一定的情况下，小钢球比大钢球的总表面积大；要将大块物料击碎，就必须钢球具有较大的能量，因此，钢球（段）的尺寸应该较大；需要将物料磨得细一些，就应选择小些的钢球（段）。因此在粉磨作业时，要正确选择研磨体且必须进行合理的级配。 

四、研磨体级配基本原则 

（1）入磨物料的平均粒径大，硬度高，或要求产品粗时，钢球的平均径应大些，反之应小些。磨机直径小，钢球平均球径也应小。一般生料磨比水泥磨的钢球平均球径大些。 

（2）开路磨机，前一仓用钢球，后一仓用钢段。 

（3）研磨体大小必须按一定比例配合使用。钢球的规格通常用3～5级。钢段一般用2～3级，若相邻两仓用钢球时，则前一仓的最小规格应作为后一仓的最大规格（交叉一级）。 

（4）各级钢球的比例可按“两头小、中间大”的原则配合，用两种钢段时，各占一半即可。用三种钢段时，可根据具体情况适当配合。 

（5）在满足物料细度要求前提下，平均球径应小些，借以增加接触面积和单位时间的冲击次数，提高粉磨效率。 

五、预粉碎技术及其对于粉磨作业的作用

以降低入磨物料粒度为主要手段，使球磨机节能高产的技术称之为预粉碎技术。它把球磨机第一仓的粉碎工作，部分或全部由其他能量利用率高于球磨机的粉碎设备来完成，让入磨物料粒度降低到5mm以下或更小，可使磨机台时产量提高30%以上、单产电耗降低15～20%，产品颗粒组成更加合理。  

应用预粉碎技术要采取的配套措施：  

（1）选用振动筛或回转筛，对粉碎后的入磨物料采用检查筛分闭路流程，合格物料入磨，粒度过大的物料重新预粉碎；  

（2）入磨粒度缩小后，第一仓研磨体平均球径也要缩小；第一仓长度要缩短，隔仓板前移；  

（3）磨内风速要提高，磨机通风量加大；  

（4）闭路粉磨系统辅助设备的生产能力要加大，系统循环负荷率要降低，选粉效率要提高。  

六、严格控制入磨物料的水份  

为了保证磨机正常操作、配料的准确和提高磨机的产、质量。当物料含水量大时，容易产生糊磨现象，磨内细粉粘附在研磨体和衬板上，使粉磨效率降低，严重时会使隔仓板篦孔堵塞造成磨机通风不良，物料难以通过，产量急剧下降，质量也引起较大的波动。  根据生产实践经验，各种物料的水份可控制在下列范围内：石灰石＜1%，粘土＜2％，铁粉＜8％，混合材＜2％，石膏＜8％，熟料＜0.5％，煤＜4％，综合水分控制在1.5％以内。   

七、粉磨系统  

物料一次通过磨机即为产品的粉磨系统，称之为开路系统（简称：开流）；物料出磨后必须经过分级设备分选，合格细粉作为成品，不合格的粗粉重新返回磨机再粉磨的粉磨系统，称之为闭路系统（简称：圈流）。  

选粉机是闭路粉磨系统的分级设备。它及时对出磨物料进行分选，合格细粉作为成品，不合格的粗粉重新返回磨机再粉磨；它能调节成品颗粒组成，满足工艺要求，保证粉磨产品质量，选粉机的性能是影响闭路粉磨系统产、质量的主要因素之一。  

开路系统的优点是：流程简单，操作简便，基建投资少。其缺点是：容易产生过粉磨现象；即：磨内物料必须全部达到合格细度后才能出磨；当一些容易磨细的物料提前磨细后，在磨内形成缓冲层，防碍其它物料的粉磨，有时甚至出现细粉包球现象，从而降低了粉磨效率，使磨机产量降低、电耗升高。  闭路系统与开路系统正好相反。其优点是：可以消除过粉磨现象，可降低磨内温度，因而粉磨效率高、产量高，同规格的水泥磨机产量一般可提高10～20％，生料磨可提高30％左右。其缺点是：流程复杂、设备多，操作管理技术要求也高，基建投资大。   

八、加强磨机通风  

加强磨机通风是提高磨机生产能力的主要途径之一，有以下优点：  

（1）减少球磨机内的过粉磨现象。使磨内微细粉，及时地被气流带走，消除了细粉结团、糊球、糊衬板现象以及对研磨体的缓冲作用。  

（2）磨内的水蒸汽能及时的排除，使隔仓板篦缝不易堵塞，减少饱磨、糊磨现象。

（3）能降低磨内温度，防止石膏脱水、出磨水泥假凝，有利于磨机正常运转和保证水泥质量。  

（4）有利于车间环保和清洁生产。 

九、“饱磨”原因（磨音发闷，电流表读数下降，卸料很少） 

（1）喂料量过多或入磨物料粒度变大、变硬，而未及时调整喂料量。 

（2）入磨物料的水份过大，通风不良，水汽不能及时排出，造成“糊磨”，使钢球的冲击减弱，物料流速减慢。 

（3）钢球级配不当，一仓小球过多，平均球径太低，冲击力不强，或钢球加得太少；或钢球磨损严重，而没有及时补球或倒球清仓，以及粉磨作用减弱。 

（4）隔仓板损坏，研磨体窜仓，钢球钢段混合，级配失调。 

（5）闭路磨机，由于选粉机的回料量过多，增加了磨机负荷。 

十、 影响球磨机产、质量的因素 

（1）入磨物料的粒度。由于立窑水泥厂使用的球磨机规格普遍偏小，所以，入磨物料粒度的大小对磨机的产、质量影响很大，粒度小，则磨机的产、质量高，电耗低；粒度大，则磨机的产、质量低，电耗高。 

（2）物料的易磨性。物料的易磨性，是指物料被粉磨的难易程度，国家标准规定使用粉碎功指数Wi（kwh/t）表示。该数值愈小，说明物料愈好磨，反之愈难磨。水泥厂习惯使用相对易磨性系数，来表示物料被粉磨的难易程度。它是利用试验小磨，将被测物料与标准砂对比，达到规定细度值，计算被粉磨的时间，与标准砂粉磨时间相同的为1，大于1的难磨；小于1的容易磨；比值越大越难磨，越小越好磨。 

（3）入磨物料的水份。对于干磨法来说，入磨物料的水份对磨机的产、质量影响很大，入磨物料的水份越高，容易引起饱磨或糊磨，降低粉磨效率，磨机产量越低。因此，含水份较大的物料，入磨前的烘干是十分必要的。 

（4）入磨物料的温度。入磨物料的温度过高再加上研磨体的冲击摩擦，会使磨内温度过度，发生粘球现象，降低粉磨效率，影响磨机产量。同时磨机筒体受热膨胀影响磨机长期安全运转。因此，必须严格控制入磨物料温度。 

（5）出磨物料的细度要求。出磨物料的细度要求愈细，产量愈低，反之，产量则愈高。 

（6）粉磨工艺流程。同规格的球磨机，闭路流程比开路流程产量高15～20%；在闭路操作时，选择恰当的选粉效率与循环负荷率，是提高磨机产量的重要因素。 

（7）添加助磨剂。常用助磨剂大多是表面活性较强的有机物质，在物料粉磨过程中，能够吸附在物料表面，加速物料粉碎中的裂纹扩展、减少细粉之间的相互粘结，提高粉磨效率，有利于球磨机的节能高产。国家标准规定：在水泥生产过程中允许加入助磨剂，但掺加量不得超过1%。 

机械因素有： 

（1）磨机各仓长度。各仓长度选择不当，使各仓能力不平衡，从而影响粉磨效率。 

（2）磨机通风。加强通风可排出磨内水蒸汽和微细粉，防止粘球和堵塞，减少磨内过粉磨现象，降低磨内温度，改善粉磨条件，提高粉磨效率，以利于磨机产、质量提高。

（3）磨机结构。球磨机筒体内的衬板、隔仓板、进、出料装置、主轴承形式、传动方式等，对磨机产、质量影响很大，目前改进方法很多，效果明显。  

（4）研磨体的种类、级配、平均球径和装载量。球磨机粉碎物料的过程，主要是通过研磨体的运动来实现的，合理地选择和使用研磨体是球磨机节能高产的重要环节。  

（5）高效选粉机的选用。闭路粉磨系统中，选粉机是物料细度控制的重要设备，也是节能高产的主要帮手；其结构、性能和系统组成，对磨机生产过程的影响至关重要。  

（6）磨机操作自动化。粉磨系统的率值配料在线控制、球磨机负荷自动控制、变频调速控制等现代高新技术已经成熟，在立窑水泥企业发挥了重要作用；它不仅有利于球磨机的节能高产，而且有利于立窑水泥企业生产管理水平与新型干法水泥生产接轨。  

十一、研磨体装载量和级配的检验  

（1）磨机产量低，产品细度较粗：一般是装载量不足所致，应该增加研磨体装载量； 

（2）磨机产量较高，但产品细度较粗：是由于磨内物料流速太快，冲击能力过强而研磨能力不足所致。应该在装载量不变的情况下，减大球，加小球，降低平均球径；   

（3）磨机产量低，产品细度较细：一般是大钢球太少，填充率偏大，导致冲击破碎作用减弱，应该在装载量不变的情况下，减小球，加大球，提高平均球径 。  

（4）产量高、细度合格：研磨体装载量和级配都比较合理。 十二、水泥颗粒的大小对水泥的性能的影响   水泥的水化速率和浆体强度的作用发挥，与水泥（熟料）颗粒的大小有直接的关系。 0～10μm的水泥颗粒在7天内起主要作用； 10～30μm的在7天～3个月期间其主要作用； 30～60μm的在28天以后起一定的作用； 大于60μm的3个月后可能起一些作用；因此水泥具有较好耐久性和较高强度的最佳颗粒组成是3～30μm的含量、并占65%以上。