生料制備的節(jié)能工藝展望

賈華平

（天瑞集團(tuán)水泥公司，河南 汝州市 467500）

眾所周知，水泥行業(yè)是能耗大戶，能源消耗伴隨著水泥生產(chǎn)的全過(guò)程，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和緊迫的節(jié)能壓力下，節(jié)能措施不斷推陳出新。在生料立磨、輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨水泥、懸浮預(yù)熱和預(yù)分解燒成等工藝技術(shù)，已經(jīng)成熟并得到快速推廣的今天，是否還有效果顯著的工藝節(jié)能措施呢？本文就自己了解的一些不全面的生料制備的情況，作一下技術(shù)展望。

1 關(guān)于生料的分別粉磨

分別粉磨這個(gè)概念起源于水泥粉磨系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外在這方面已有諸多室內(nèi)試驗(yàn)和工業(yè)使用案例，主要是針對(duì)易磨性相差較大的不同組分采取的措施，目前在國(guó)內(nèi)外仍有使用的案例。而對(duì)于生料粉磨系統(tǒng)，目前尚未見到這方面的報(bào)道。

實(shí)際上，就生料粉磨來(lái)講，在不少的廠家，同樣存在著易磨性相差較大的配料組分。比如硅質(zhì)原料，特別是采用硬質(zhì)砂巖配料的企業(yè)，其砂巖與石灰石等其他組分，其易磨性就相差很大。這一點(diǎn)在窯灰的成分上有很好的體現(xiàn)，窯灰的KH明顯高于生料的，就說(shuō)明砂巖與石灰石的易磨性相差很大。

當(dāng)砂巖與其他組分的易磨性相差較大時(shí)，其生料中的組分細(xì)度就會(huì)有較大差別。生料就會(huì)在預(yù)熱器內(nèi)發(fā)生分選現(xiàn)象，導(dǎo)致窯灰與生料的成分產(chǎn)生了較大的差別，給窯灰的使用帶來(lái)一定的麻煩，最終導(dǎo)致了含窯灰的入窯生料在成分上的不穩(wěn)定，嚴(yán)重干擾了窯系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定。

更重要的是，較大的砂巖顆粒形成了制約固相反應(yīng)的瓶頸。我們都知道，水泥熟料礦物都是通過(guò)固相反應(yīng)完成的，生料磨的愈細(xì)、物料的顆粒愈小、比表面積愈大、組分間的接觸面積就愈大、表面質(zhì)點(diǎn)的自由能也就愈大，就能使擴(kuò)散和反應(yīng)能力增強(qiáng)，反應(yīng)速度加快。

有人做過(guò)試驗(yàn)，當(dāng)生料中粒度大于0.2mm的顆粒占到4.6%時(shí)，在1400℃燒成的熟料fCaO為4.7%；當(dāng)生料中粒度大于0.2mm的顆粒減少到0.6%時(shí)，同樣在1400℃燒成的熟料，其fCaO竟然減少到1.5%以下?？梢娏６葘?duì)生料易燒性的影響有多么大！

理論上，物料的固相反應(yīng)速度與其顆粒尺寸的平方成反比，即使有少量較大尺寸的顆粒存在，都會(huì)顯著延緩其反應(yīng)過(guò)程的完成。所以，生產(chǎn)上，要盡量使生料的顆粒控制在較窄的范圍內(nèi)，特別是要控制好0.2mm以上的顆粒。

但在實(shí)際生產(chǎn)中，生料粉磨得越細(xì)電耗就會(huì)越高。我們?cè)趺礃釉诒M量減少生料粗顆粒的同時(shí)又少增加電耗呢？就是要將生料細(xì)度控制在較窄的范圍內(nèi)；對(duì)于易磨性相差較大的原料組分，怎么樣在將砂巖磨細(xì)的同時(shí)，又不會(huì)把其他組分磨得過(guò)細(xì)呢？將砂巖與其他組分進(jìn)行分別粉磨，就是完全必要的了。

在這方面，亞?wèn)|水泥的江西公司已進(jìn)行了工業(yè)嘗試，實(shí)踐證明，對(duì)于同樣細(xì)度的生料，其易燒性得到了大幅度提高，可以節(jié)約燃料。換句話說(shuō)，在同樣易燒性的情況下，可以將生料細(xì)度放粗，實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目的。

江西亞?wèn)|由原來(lái)外購(gòu)軟砂巖，改采用自有砂巖（硬質(zhì)結(jié)晶），降低成本約21元/t(生料）。 使用一套原有RM56.4立磨，既研磨砂巖粉又磨石灰石粉，不增加主設(shè)備投資。采用砂巖分磨技術(shù)后，初步的結(jié)果顯示，對(duì)于熟料的強(qiáng)度有較大的提高，電耗下降，具體對(duì)比見表1。

表1 砂巖分磨前后數(shù)據(jù)對(duì)比

2 生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)

目前生料制備有中卸烘干磨、立磨、輥壓機(jī)終粉磨三種方案，由于中卸磨能耗較高（22～26kWh/t），目前大都采用電耗較低的立磨粉磨生料（～18kWh/t），近幾年將輥壓機(jī)終粉磨用于粉磨生料，進(jìn)一步降低了電耗（11～13kWh/t）。

輥壓機(jī)終粉磨用于生料制備，不但節(jié)電效果顯著，而且操作和維護(hù)都較容易，備品備件費(fèi)用也低得多，應(yīng)該是今后的一個(gè)發(fā)展方向。

下面以2500t/d窯系統(tǒng)所配生料制備系統(tǒng)的不同方案作一下對(duì)比，見表2。

表2 2500t/d窯生料制備系統(tǒng)配置對(duì)比

就粉磨系統(tǒng)來(lái)講，生料的比表面積一般在200m2/kg左右，在這個(gè)階段根本就談不上易磨性，影響產(chǎn)質(zhì)量的主要是易碎性；受易磨性影響的階段，比表面積一般在320m2/kg以上，這就是水泥了。所以，對(duì)原料關(guān)注的應(yīng)該是易碎性，而不是易磨性，輥壓機(jī)用于生料粉磨比用于水泥粉磨更適合。

圖1 河南嵩基5000t/d線輥壓機(jī)終粉磨中控操作畫面

鑒于生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)具有顯著的節(jié)電效益，而且后續(xù)維護(hù)維修簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低，我也作了一些調(diào)查，了解的幾家公司的情況大致如下：

陜西滿意水泥，采用Φ2000×1600mm 2×1800kWh 輥壓機(jī)，臺(tái)時(shí)430t/h，電耗10.7kWh/t生料；四川亞?wèn)|水泥，采用Φ1700×1800mm 2×1800kWh 輥壓機(jī)，臺(tái)時(shí)340～350t/h，電耗15～16 kWh/t生料；登封嵩基水泥，采用Φ2000×1600mm 2×1800kWh 輥壓機(jī)，臺(tái)時(shí)430～450t/h，電耗12kWh/t生料左右；邯鄲太行水泥，采用 Φ1700×1000mm 2×1120kWh 輥壓機(jī)，臺(tái)時(shí)250t/h，電耗13.5kWh/t生料；采用鋼渣配料時(shí)，臺(tái)時(shí)200t/h，電耗17kWh/t生料；山西智海水泥，采用Φ1800×1000mm 2×900kW輥壓機(jī)，臺(tái)時(shí)210～230t／h，電耗12kWh／t左右。

圖2 輥壓機(jī)終粉磨示意圖

仔細(xì)分析各公司的情況，有成功的、有不理想的、也有失敗的，但總體上節(jié)電效果都是肯定的，問(wèn)題主要出在輥壓機(jī)的粘堵上。在北方干旱地區(qū)沒(méi)有太大問(wèn)題，而同樣在南方多雨地區(qū)為什么有成功有失敗呢，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)并不怕雨水多、也不怕含土多，怕的是兩者都多，導(dǎo)致輥壓機(jī)粘堵。

就目前的運(yùn)行情況來(lái)看，臺(tái)灣花蓮是雨水多，但含土少，運(yùn)行良好；邯鄲太行是含土多，但雨水少，運(yùn)行良好；登封嵩基是新廠設(shè)計(jì)，加大了物料堆存，具有較強(qiáng)的抗雨能力，也運(yùn)行良好；四川亞?wèn)|是雨水多、含土多、天氣潮濕，經(jīng)常發(fā)生粘堵現(xiàn)象，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量較低，但由于節(jié)電效果還是有的，目前仍在使用。

因此，在選擇輥壓機(jī)生料終粉磨系統(tǒng)時(shí)，一定要慎重考慮輥壓機(jī)的粘堵問(wèn)題，適當(dāng)加大防雨庫(kù)存、加強(qiáng)系統(tǒng)保溫措施、加強(qiáng)系統(tǒng)的烘干能力、甚至在破碎系統(tǒng)引入烘干功能，以確保在節(jié)電的同時(shí)能正常生產(chǎn)。對(duì)于雨水多而且原料含土多的生產(chǎn)條件，最好不要采用！