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水泥粉磨工艺发展趋势及改造要点
邹伟斌
中 图 分 类 号： ＴＱ１７２．６３ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号： １００７－ ６３４４ （ ２００８ ） ０２－ ００２３－ ０５
０ 前言
水泥系由水泥熟料、混合材、石膏及其它材料 （如助磨剂）共同或分别磨细而成的具有水硬性的微 米级粉体。现代水泥粉磨技术新观点认为：好水泥 是“磨”出来的。当今世界水泥粉磨技术已呈现多元 化趋势，且粉磨设备也向大型化、低耗高效及自动 化方向发展。随着科学技术的不断进步，水泥粉磨 机理已不再局限于传统的低效率球、段研磨方式， 而是逐步向高效节能的辊磨过渡。
大型管磨机内部应采用提升、分级衬板、筛分 装置、活化装置、研磨体防串装置。基于大型管磨机 研磨体装载量多的缘故，为使系统能够长期保持稳 产、高产，要求采用质量优良的硬质合金研磨体，如 高、中铬合金材质（磨耗＜ ５０ｇ／ｔ、破损率＜ １．０％）。同 时，磨内其它部位易损件，如衬板、隔仓板等，也宜 选用与研磨体相同的材质与其匹配，以获得最佳抗 磨效果和良好的表面光洁度，为稳定系统产、质量 创造条件。
立磨由于其系统产量高、电耗低而被广泛应用 于生料制备过程。目前，国际上已有采用立磨粉磨 水泥（终粉磨）的报道。立磨的粉磨机理与辊压机有 相似之处，均为料床粉碎。所不同的是，立磨磨辊对 物料的接触方式是柱面与平面，而辊压机辊子与物 料间的接触方式为柱面与柱面。此外，立磨自身不 须另外设置选粉分级系统，而辊压机则必须单独设 置，系统比立磨复杂。现阶段世界上最大的立磨单 产已在 ６００ｔ／ｈ，这是管磨机和辊压机粉磨系统所不 能比拟的。同时，立磨粉磨系统电耗明显低于辊压 机系统。
为了改善粉磨作业条件，提高磨机系统产量、
降低粉磨电耗，水泥工程技术人员从缩小入磨物料
粒度入手，通过优化设计衬板工作表面形状、改变
磨内各仓研磨体的提升，抛落轨迹以及采用助磨剂
等技术手段，在一定程度上，大幅度提高了磨机的
生产效率。
由管磨机的粉磨特性分析可知，这种工艺流程
磨细功能有余，破碎能力不足，大粒度物料由磨机
采用开路高细磨技术磨制的矿渣水泥强度见表 ３。
表 ３ 开路高细磨矿渣水泥强度（ ＧＢ 法）
矿渣掺 比表面积 抗折强度 ／ＭＰａ 量 ／％ （／ ｍ２／ｋｇ） ３ｄ ７ｄ ２８ｄ
０
３９５ ６．６ ８．４ ８．３
１５
３７２ ５．９ ８．０ ８．５
３０
３７８ ４．６ ６．２ ８．０
抗压强度 ／ＭＰａ ３ｄ ７ｄ ２８ｄ ３５．０ ５０．４ ５９．７ ２９．０ ４２．１ ５８．２ ２５．９ ３７．９ ５５．１
还有一种高效的水泥粉磨系统，采用法国 ＦＣＢ 公司研制开发的 Ｈｏｒｏｍｉｌ（ｌ 筒辊磨），配用高效选粉 机组成闭路水泥粉磨工艺，系统产量高、电耗低于 ２５ｋＷｈ／ｔ。牡丹江水泥厂采用 Ｈｏｒｏｍｉｌｌ 闭路粉磨系 统，配用 ＴＳＶＲ４５００ＨＦ 选粉机，台时产量最高达 １６６．６ｔ／ｈ（设计 １２０ｔ／ｈ，经调试后达 １３０ｔ／ｈ），水泥比 表面积 ３６６ｍ２／ｋｇ。冀东水泥公司二分厂，则采用 !２．６ｍ 筒辊磨预磨新型干法窑熟料，预磨后的熟 料＜ ０．９ｍｍ 颗 粒 占 ５０％ 左 右 ， 切 割 粒 径 大 致 在 ２ｍｍ， 与 "３ ×１１ｍ 闭 路 管 磨 机 配 套 （ 配 用 Ｏ－ＳｅｐａＮ１０００ 选粉机），生产比表面积 ３５０ｍ２／ｋｇ 的 Ｐ·Ｏ３２．５ 级水泥，粉磨系统增产 ３０％，电耗下降 ２４％。
２．２．１ 预处理开路高细磨系统
众所周知，水泥成品中 ３０"ｍ 以下颗粒所占比 例决定胶砂强度的发挥，特征粒径 １６￣２４#ｍ的含量 越多越好。中小型磨机一般磨身较短，物料在磨内 停留被粉磨的时间也短，完全依靠磨内研磨体对物 料的破碎与粉磨，物料往往不易被磨细，导致成品 中粗颗粒含量偏多，严重制约水泥水化活性的发 挥。预处理工艺的设置对开路粉磨系统的增产、节 电及提高水泥的磨细程度意义重大。
当今水泥工业生产中，管磨机仍占粉磨设备的 主导地位。如前所述，管磨机电能利用率低，粉磨电 耗高于辊压机、立磨及筒辊磨系统。为了降低粉磨 电耗，多数企业在管磨机前增设物料预处理工艺， 通过预处理设备缩小入磨物料粒度，在大幅度提高 磨机产量（３０％￣５０％）的同时，显著降低粉磨系统电 耗（２０％￣３０％）及生产成本，提高水泥实物质量。以 辊压机 ＋ 打散分级＋ 管磨机预处理粉磨系统 （闭 路） 为 例 ， 粉 磨 新 型 干 法 窑 熟 料 ， 电 耗 在 ２８￣３２ｋＷｈ／ｔ，比单独采用管磨机，不设置预处理工 艺时的电耗要低 ８￣１２ｋＷｈ／ｔ。由此可见，强化对入磨 物料的预处理，才能使粉磨系统长期保持较高而稳 定的粉磨效率及较低的粉磨电耗。同时，由于入磨 物料粒度缩小，可优化设计磨内研磨体级配、降低 研磨体平均尺寸，更有利于显著提高水泥的磨细程 度（比表面积）和胶砂强度。
表 ３ 数据表明：采用开路高细磨工艺，提高水 泥的磨细程度后，即使矿渣掺量在３０％左右，仍能制 备物理力学性能优良的 ５２５ 号水泥。混合材掺量增 加，水泥成本降低。
２．２．２ 预处理闭路粉磨工艺
闭路粉磨工艺是在开路粉磨基础上通过增设 高效选粉设备改造而成。闭路粉磨工艺最重要的技 术环节是所选用的选粉机的分级精度一定要高（如 选粉效率达 ８５％以上）、性能稳定、长期运行可靠， 否则难以达到最佳技术效果。该工艺最佳配置为： 磨前预处理 ＋ 磨内筛分 ＋ 磨外高效选粉，可以避免 闭路粉磨水泥颗粒级配变宽的现象，力求使特征粒 径的粉体含量更多些，利于水泥水化活性及力学强 度的进一步发挥。闭路粉磨系统电耗低于开路系 统，一般为≤２８ｋＷｈ／ｔ。
入磨物料经过预处理，磨机一仓的功能由预处 理设备完成，磨内研磨体平均尺寸缩小，增强了对 物料的细磨能力，水泥成品中 ３０$ｍ以下颗粒比例 显著增加。
预处理开路高细磨工艺形成后，宜对磨内进行 相应改造，安装筛分分级隔仓板，同时对细磨仓衬 板进行活化处理，以充分激活微形研磨体的粉磨能 量，显著提高水泥的磨细程度和胶凝活性。经开路
Ｌｏｆａｒｇｅ 评价 ０．０ ５．４ ５．４
６．９ ７．４ ７．４
川崎重工评价 ６．６ ２．１ ２．１ ９．４ ６．２ ８．９
综合评价 ０．０ ４．６ ２．０ ０．０ ７．８ ９．６ ７．７ ７．１
比较 ／％ ０．０
０
５０４ ９８
２ 水泥粉磨工艺改造要点
在此着重探讨对现有水泥管磨机系统的改造。 管磨机粉磨工艺分为开路和闭路两种系统，其中闭 路系统一般以一级居多。由于水泥的胶凝活性与其 自身的磨细程度和颗粒级配、形貌密切相关，故在 对现有粉磨工艺进行改造时可以采取针对性措施。 ２．１ 大型管磨机的改造（ !４ｍ 以上）
工艺磨细后的水泥颗粒级配中某一粒径的含量相 对集中，即通常所说的“窄级配水泥”。磨内隔仓板 及出料篦板篦缝一般≤６ｍｍ。
开路高细磨系统必须强化通风与收尘措施，磨 内风速保持 ０．５￣０．８ｍ／ｓ，宜选择布袋收尘工艺。如果 出现研磨体表面因静电吸附细物料而影响粉磨效 率时，可考虑引入助磨剂解决，该工艺粉磨电耗一 般在 ３０￣３３ｋＷｈ／ｔ。
Ｇ１、Ｇ２—— —给料粒度分别为 ｄ１、ｄ２ 时磨机的产
量，ｔ／ｈ；
Ｘ —— —指数，与物料特征、产品细度、粉磨条件
有关，一般在 ０．１０￣０．２５。
现以 Ｘ＝０．２０ 为例计算出不同给料粒度时磨机
的相对生产率 Ｋ（ｄ 见表 １）。
表 １ 不同给料粒度时磨机的相对生产率
ｄ２／ｍｍ ｄ１／ｍｍ
２５ ２０ １５ １０ ５
总而言之，最佳的水泥粉磨工艺，是由多项实 用技术组合而成的系统工程。作为水泥工程技术人 员，不可忽视技术细节对整个系统带来的不利影 响，只有不断改进与创新，才能使粉磨系统始终处 于良性循环状态。 ２． ２ 中小型水泥粉磨工艺的改造（ !４ｍ 以下）
对于中小型管磨机而言，无论是开路还是闭路 粉磨系统，必须设置磨前物料预处理工艺。可选用 的预处理方式有预破碎、预粉碎和预粉磨，三种预 处理工艺中，以预粉磨（即采用短粗型棒磨或筒辊 磨）技术效果最好，电耗低、长期运行可靠，经处理 后的物料最大粒度均稳定在 ２ｍｍ 以下，其中尚含 有 ３０％左右的成品。预处理工艺的设置，部分或全 部取代了磨机粗磨仓的功能，相当于延长了磨机的 细磨仓，更有利于提高长径比较小（Ｌ／Ｄ ≈３）的中长 磨或短磨的系统产量 （３０％￣５０％）、降低粉磨电耗 （１０％￣３０％）。现就采用预处理后的几种粉磨流程的 改造进行探讨。
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表 １ 中数据说明：入磨物料粒度越小，磨机相 对生产率越高。在其它工艺条件不变的前提下，缩 小入磨物料粒度是管磨机增产、节电的关键因素。
水泥粉磨工艺中，除管磨机流程外，２０ 世纪 ８０ 年代中期在德国问世的辊压机原主要用于水泥生 料和水泥熟料的预粉碎，即半终粉磨。辊压机的粉 磨机理为料床粉碎，现阶段已由过去的半终粉磨引 申过渡到用于水泥制备的终粉磨。被两只高压对辊 挤压的物料产生大量的裂纹和细粉。通过将挤压后 的料饼打散分级分选后形成闭路循环，成品被选 出，粗颗粒物料再入辊压机粉碎。辊压机系统的电 耗虽低于管磨机粉磨系统，但采用辊压机终粉磨制 得的水泥成品颗粒形貌呈多角形结构，标准稠度需 水量增大，在混凝土制备过程中的工作性能不如管 磨机粉磨的水泥好。
就目前水泥粉磨工艺流程而言，有以下几种： 即管磨机（开路或闭路）粉磨系统、立磨粉磨系统、 筒辊磨粉磨系统及辊压机终粉磨系统等。粉磨过程 电耗要占水泥总电耗的 ７０％以上，粉磨工艺的选择 与应用直接影响到水泥的产、质量及生产成本，在 水泥制备中占有举足轻重的地位。
本文拟就水泥粉磨工艺发展趋势及改造要点 进行相关的技术探讨，谬误之处，恳请业界各位同 仁予以批评指正。
综上所述，今后一段时间内，水泥工业高耗能 粉磨设备（如管磨机）的选用将会逐步减少，而具有 高效低耗的辊磨将成为水泥粉磨领域主机设备的