磨內(nèi)結(jié)構(gòu)對(duì)水泥流動(dòng)度的影響

肖靜，曹凱，賀孝一

1 前言

廣州某水泥廠原有三套開流水泥粉磨系統(tǒng)，磨機(jī)規(guī)格均為φ4.2m×14m，配置3 800kW電機(jī)，系統(tǒng)編號(hào)分別為3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)，主要生產(chǎn)P·O42.5R和P·II52.5R型水泥。后為節(jié)能降耗的需要，將這三套開流粉磨系統(tǒng)改為輥壓機(jī)聯(lián)合開流系統(tǒng)，配用φ 1 800mm×1 400mm輥壓機(jī)，并按照輥壓機(jī)供貨商的圖紙要求，對(duì)磨內(nèi)進(jìn)行了相應(yīng)改造。

5號(hào)水泥磨系統(tǒng)最先改造完成，但是開機(jī)投料后，即出現(xiàn)磨內(nèi)料流不暢、堵料等現(xiàn)象，同時(shí)水泥流動(dòng)度也大大降低。項(xiàng)目承包方隨即修改了4號(hào)磨磨內(nèi)改造方案。

我們通過(guò)對(duì)比4號(hào)和5號(hào)兩臺(tái)磨機(jī)的磨內(nèi)結(jié)構(gòu)及水泥顆粒級(jí)配，探討了其對(duì)水泥流動(dòng)度的影響，供業(yè)界同仁改造水泥磨參考。

2 系統(tǒng)配置及流程圖

圖1和表1分別為改造后的系統(tǒng)流程圖和設(shè)備表。

3 主要問(wèn)題

改造后，P·O和P·II兩種水泥的流動(dòng)度均下降明顯，攪拌站投訴增多。表2是改造前后4號(hào)和5號(hào)磨系統(tǒng)水泥流動(dòng)度對(duì)比。

圖1 系統(tǒng)流程圖（技改后）

表1 4號(hào)和5號(hào)磨系統(tǒng)配置

表2 改造前后水泥磨系統(tǒng)流動(dòng)度對(duì)比

從表2的對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，4號(hào)磨和5號(hào)磨系統(tǒng)的水泥性能與之前比較，流動(dòng)度都出現(xiàn)了下降，5號(hào)磨系統(tǒng)比4號(hào)磨系統(tǒng)下降更為明顯，其中5號(hào)磨P·II52.5R水泥流動(dòng)度下降達(dá)100mm。

4 水泥流動(dòng)度的影響因素

水泥凈漿流動(dòng)度是表示水泥靜漿流動(dòng)特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，以水泥凈漿在流動(dòng)桌上擴(kuò)展的平均直徑來(lái)表示。在一定加水量下，流動(dòng)度取決于水泥的需水性，需水性越大，水泥靜漿流動(dòng)度越小，反之亦然。

水泥凈漿流動(dòng)度的影響因素非常多，包括水泥的細(xì)度、顆粒級(jí)配、熟料礦物組成和堿含量等。通常認(rèn)為：水泥細(xì)度越細(xì)、顆粒級(jí)配越窄、熟料礦物中C3A和堿含量越高，水泥流動(dòng)度越差。此外，也有學(xué)者研究了不同混合材對(duì)水泥流動(dòng)度的影響[1]，顯示不同類型的混合材對(duì)水泥流動(dòng)度會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。

各種影響因素關(guān)系復(fù)雜，相同物料在不同企業(yè)的影響因素也不盡相同，本文根據(jù)該企業(yè)的現(xiàn)象，僅從水泥顆粒分布方面進(jìn)行探討。

表3是同一時(shí)期，4號(hào)和5號(hào)磨生產(chǎn)P·O42.5R水泥時(shí)的顆粒分布對(duì)比情況，圖2是兩樣品各個(gè)粒徑含量的差別情況。

從圖2的對(duì)比中可以看出，5號(hào)磨中的粒徑在5μm以下，尤其是3μm以下的含量要大于4號(hào)磨，即5號(hào)磨的過(guò)粉磨現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

表3 4號(hào)和5號(hào)磨P·O42.5R水泥的顆粒分布

表4 過(guò)粉磨對(duì)水泥流動(dòng)度的影響

圖2 兩樣品在各個(gè)粒徑含量的差別

天津院曾用小球磨試驗(yàn)過(guò)水泥過(guò)粉磨現(xiàn)象對(duì)水泥流動(dòng)度的影響，其結(jié)果列于表4。試驗(yàn)表明，水泥的過(guò)粉磨對(duì)水泥的流動(dòng)度影響較大，嚴(yán)重的過(guò)粉磨使得水泥的流動(dòng)度減小25%以上。

另外，我們對(duì)兩樣品的均勻性系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，4號(hào)和5號(hào)磨兩樣品的均勻系數(shù)分別為0.99和0.89。按照經(jīng)典顆粒堆積理論，5號(hào)磨樣品顆粒分布較寬，顆粒堆積緊密，對(duì)流動(dòng)度應(yīng)有正面作用；而4號(hào)磨樣品顆粒分布窄，顆粒堆積孔隙率大，對(duì)流動(dòng)度應(yīng)有負(fù)面作用。而宏觀表現(xiàn)卻是4號(hào)磨流動(dòng)度大，5號(hào)磨流動(dòng)度小，與經(jīng)典理論相左。

因此，在顆粒分布對(duì)該廠流動(dòng)度的影響因素中，細(xì)粉含量的影響要大于顆粒級(jí)配均勻性的影響。

5 解決措施

改造后的輥壓機(jī)聯(lián)合開流系統(tǒng)入磨半成品比表面積可達(dá)2 500cm2/g左右，磨機(jī)主要承擔(dān)細(xì)磨任務(wù)，而非原先的破碎和細(xì)磨任務(wù)，因此，需同時(shí)對(duì)球磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以適應(yīng)物料粒度的要求。磨內(nèi)結(jié)構(gòu)會(huì)影響水泥的顆粒分布組成，不適宜的磨內(nèi)結(jié)構(gòu)會(huì)加劇水泥過(guò)粉磨現(xiàn)象，尤其反映在磨內(nèi)流速稍慢的開流系統(tǒng)。

4號(hào)與5號(hào)球磨機(jī)分倉(cāng)、襯板、配球等基本一致，只有在雙隔倉(cāng)和出料裝置上存在不同，見表5。從表5可看出，5號(hào)球磨機(jī)的雙隔倉(cāng)和出料裝置都帶有篩分裝置，并且篩縫較小。如果對(duì)于單純開流系統(tǒng)，磨內(nèi)物料通過(guò)量相對(duì)較小，為了降低磨內(nèi)的物料流速，提高粉磨效率，這種布置可能是合理的，但是對(duì)于改造后的輥壓機(jī)聯(lián)合開流系統(tǒng)，由于產(chǎn)量提高了100%～150%，如仍舊采用磨內(nèi)細(xì)篩板的設(shè)計(jì)方法，會(huì)嚴(yán)重阻礙料流，使水泥產(chǎn)生過(guò)粉磨現(xiàn)象，從而對(duì)水泥性能產(chǎn)生影響。

表5 4號(hào)和5號(hào)磨磨內(nèi)結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)

根據(jù)分析結(jié)果，停磨后，拆除了5號(hào)磨系統(tǒng)的雙隔倉(cāng)的篩分槽和出料裝置的篩板。

6 改進(jìn)效果

對(duì)5號(hào)磨磨內(nèi)篩板進(jìn)行拆除后，水泥的流動(dòng)度得到了改善，P·O42.5R水泥的流動(dòng)度從179.1mm提高到204.8mm。結(jié)果表明，對(duì)輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨球磨機(jī)開流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，隔倉(cāng)板和出料隔倉(cāng)板的細(xì)篩板會(huì)降低物料流速，加劇過(guò)粉磨，影響水泥的流動(dòng)度性能，宜謹(jǐn)慎使用。

[1]馬明.黏土和石粉對(duì)水泥漿體性能的影響[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2014，（9）：67-70.■