半終粉磨系統(tǒng)的成品比例與熟料含量分析

隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，水泥行業(yè)綠色低碳發(fā)展是必然趨勢(shì)。半終粉磨系統(tǒng)作為聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的分支，有著良好的提產(chǎn)降耗效果。半終粉磨直接選出的一部分成品沒(méi)有經(jīng)過(guò)球磨機(jī)粉磨，球形度差，片狀和不規(guī)則狀顆粒增多，造成入庫(kù)終成品的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增大，與外加劑相容性變差，因此存在一個(gè)合適比例。半終成品選出的量占終成品的比例難以檢測(cè)，目前仍主要采用沖板流量計(jì)計(jì)量，精度偏低，波動(dòng)較大。如何測(cè)量并計(jì)算半終粉磨系統(tǒng)半終成品與入磨物料所含熟料比例也沒(méi)有統(tǒng)一的方法。本文針對(duì)半終粉磨系統(tǒng)的半終成品比例計(jì)算、熟料比例摻量的定量測(cè)試方法以及如何改善成品標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量進(jìn)行了探討分析。

1、半終粉磨系統(tǒng)半終成品比例的計(jì)算半終粉磨系統(tǒng)中的準(zhǔn)確計(jì)量應(yīng)用較少。參照美國(guó)瀝青學(xué)會(huì)提出的用于計(jì)算礦質(zhì)混合料比表面積的公式，即以各種篩孔通過(guò)量乘以表面積系數(shù)，得到集料的總表面積系數(shù)。集料的比表面積SA用下式計(jì)算：SA=∑（Pi×FAi）式中：Pi——各種粒徑的通過(guò)百分率，%；FAi——各種粒徑的集料的表面積系數(shù)。根據(jù)集料比表面積計(jì)算方法和思路，用比表面積和R0.045數(shù)據(jù)對(duì)選出的半成品占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)列方程求解。表1和表2列舉了不同廠家半終粉磨系統(tǒng)的配置和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。由表2可知，粗物料粉磨效率高，磨內(nèi)比表面積增長(zhǎng)150~180m2/kg，但細(xì)度篩余大。對(duì)于開路系統(tǒng)，出磨比表面積280~300m2/kg，R0.045=16%~20%，R0.08=4.0%~4.5%，與半終成品混合后（或摻加礦粉后）成品比表面積≤330m2/kg，R0.045=13%~15%，R0.08=3.0%~4.0%。表2顯示，半終成品占終成品比例≤25%時(shí)，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與切換為聯(lián)合粉磨時(shí)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水基本相同。

2、半終成品與入磨物料的熟料含量分析半終粉磨系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)擠壓、V型選粉機(jī)（V選）及選粉機(jī)風(fēng)選的半終成品物料主要是石灰石、石膏、爐渣等密度較輕的、易磨性較好的微細(xì)粉混合材。針對(duì)半終成品與入磨物料的熟料比例定量分析，下面以江西WN廠和安徽TP廠為例分別闡述具體方法。2.1江西WN廠圖1是江西WN廠粉磨工藝流程。物料由來(lái)料提升機(jī)送至輥壓機(jī)擠壓，通過(guò)V選風(fēng)選、旋風(fēng)筒收集后，經(jīng)提升機(jī)輸送至O-Sepa選粉機(jī)，細(xì)粉作為半終成品，與經(jīng)過(guò)粉磨后的O-Sepa粗粉物料混合入庫(kù)。物料分析結(jié)果如表3所示。圖1江西WN廠粉磨工藝流程表3江西WN廠物料分析結(jié)果基于半終成品比表面積為597.9m2/kg，分別將水泥原料、旋風(fēng)筒樣品和選粉機(jī)粗粉（入磨）三種原料分別用Φ305mm×305mm球磨機(jī)粉磨至600m2/kg左右，各樣品3d、28d強(qiáng)度及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量見(jiàn)表4，激光粒度分布見(jiàn)表5。表4江西WN廠水泥強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量從表4可以看出，3d抗壓強(qiáng)度值：選粉粗粉入磨＞旋風(fēng)筒＞半終成品＞原料配比水泥；28d抗壓強(qiáng)度值：選粉粗粉入磨＞旋風(fēng)筒＞原料配比水泥＞半終成品。選粉機(jī)粗粉入磨物料密度最大，熟料含量最高。旋風(fēng)筒物料與原料配比水泥密度理論上相當(dāng)，但旋風(fēng)筒分離器中部分微細(xì)粉經(jīng)大布袋收塵器后直接作為成品入庫(kù)，因此旋風(fēng)筒物料密度略大于原料配料水泥。半終成品密度最小，熟料含量最少。假設(shè)以上物料的強(qiáng)度都只由熟料提供，不考慮由于顆粒分布寬窄等其他因素帶來(lái)的強(qiáng)度差別，以旋風(fēng)筒物料為基準(zhǔn)，半終成品強(qiáng)度占比=（53.3/56.9）×100=94%，選粉機(jī)粗粉入磨強(qiáng)度占比=（60.4/56.9）×100=106%。根據(jù)P·O42.5水泥熟料配比82.5%，半終成品中的熟料比例=82.5%×94%×100=77.55%，選粉機(jī)粗粉的熟料比例=82.5%×106%×100=87.45%。兩者相比，入磨熟料含量比半終成品高約10%左右。2.2安徽TP廠圖2是安徽TP廠半終粉磨系統(tǒng)工藝流程，熟料、石膏、錳渣、石粉通過(guò)來(lái)料提升機(jī)進(jìn)入輥壓機(jī)擠壓，經(jīng)V選風(fēng)選，再進(jìn)風(fēng)選粉機(jī)風(fēng)選后的成品為半終成品，選粉機(jī)粗粉入磨，經(jīng)球磨機(jī)粉磨后的物料與半終成品經(jīng)三通閥混合后進(jìn)入斜槽，入庫(kù)前添加礦粉。采用氧化物含量加和法列方程定量計(jì)算熟料的含量，使用X射線熒光光譜儀ARLAdvant’XIntellipower?3600型掃描，分別測(cè)試各原料及半終成品的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO含量，結(jié)果見(jiàn)表6。以SiO2含量為例，入磨物料中SiO2含量=熟料占比×熟料中SiO2含量+錳渣占比×錳渣中SiO2含量+石子占比×石子中SiO2含量；半終成品中SiO2含量=半終成品中熟料占比×熟料中SiO2含量+半終成品中錳渣占比×錳渣中SiO2含量+半終成品中石粉SiO2占比×石粉SiO2含量。圖2安徽TP廠工藝流程假設(shè)半終成品的熟料、錳渣和石粉的比例分別為x、y、z。則：計(jì)算各物料比例分別為：x=0.76，y=0.006?8，z=0.20。同理，計(jì)算半終粉磨系統(tǒng)入磨含量分別為：x=0.78，y=0.033，z=0.17。結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了半終粉磨系統(tǒng)的入磨含有較多比例的熟料和錳渣，而半終成品含有的石粉比例較高。表6安徽TP廠物料測(cè)定結(jié)果

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3、半終成品比例對(duì)水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影響及調(diào)整方法半終成品粒徑分布集中，比表面積高，若占終成品比例過(guò)高，勢(shì)必提高水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。為合理有效降低標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，安徽TP廠半終粉磨系統(tǒng)合理控制成品比表面積，適當(dāng)放粗R0.08細(xì)度，且入庫(kù)前添加礦粉摻合料。針對(duì)出磨、半終成品與出磨混合后、加礦粉后的入庫(kù)水泥三種樣品測(cè)試激光粒度后擬合得到RRSB方程，n值呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，即出磨平均n值為0.86，混合后為0.94，摻礦粉后填充了部分空隙，拉寬了粒徑的顆粒分布，降低了n值，入庫(kù)水泥的平均n值降低為0.85，有利于改善水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，安徽TP廠RRSB方程n值曲線見(jiàn)圖3，RRSB方程見(jiàn)表7。如表2生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示，安徽TP半終粉磨系統(tǒng)成品水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與聯(lián)合粉磨系統(tǒng)基本持平。表7安徽TP廠半終粉磨系統(tǒng)物料RRSB的n值圖3安徽TP廠RRSB方程n值曲線

4、結(jié)束語(yǔ)（1）可以根據(jù)半終成品、出磨與入庫(kù)水泥的比表面積和R0.045，列方程計(jì)算半終成品摻加比例。一般地，半終粉磨系統(tǒng)操作時(shí)，半終成品比例控制在25%以內(nèi)。半終成品比表面積350~500m2/kg，入磨比表面積80~100m2/kg，出磨磨尾比表面積280~300m2/kg，混合后比表面積310~320m2/kg，以控制細(xì)度為主。入庫(kù)前可以加入礦粉等超細(xì)摻合料，提高比表面積的同時(shí)降低標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。（2）半終粉