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水泥添加劑在立磨終粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用都有哪些？

貴州水泥添加劑小編和我們一起來看看：

立磨憑借其低能耗 [1]和高臺時產(chǎn)量（可達(dá)300 t/h以上）的獨特優(yōu)勢，已成為水泥工業(yè)粉磨裝置的首選設(shè)備，廣泛應(yīng)用于生料粉磨、礦渣粉磨、水泥粉磨等工藝。立磨從1990年開始在全球水泥工業(yè)生料粉磨領(lǐng)域獲全面推廣、選用，在2000年后又逐漸進(jìn)入水泥終粉磨領(lǐng)域，新建水泥終粉磨生產(chǎn)線選用立磨比例由15%增長到70%以上[2]。我國水泥工業(yè)直到約2000年才開始引入立磨，2000~2010年期間新建礦渣粉磨項目中選用立磨比例由0增長到85%，而同期新建水泥終粉磨項目中選用立磨比例則由0增長到8%，預(yù)期未來將有較大增長空間。

水泥添加劑是水泥粉磨過程中加入的工藝或性能添加劑，既能改善粉磨工況，也能降低噸水泥生產(chǎn)成本，提高水泥質(zhì)量，廣泛應(yīng)用于以球磨機(jī)為主要生產(chǎn)設(shè)備的水泥終粉磨工藝中，國內(nèi)統(tǒng)稱為“水泥助磨劑” [3]。國外在以球磨機(jī)、立磨作為水泥終粉磨設(shè)備的生產(chǎn)工藝中均廣泛采用了水泥添加劑[4]。我國在球磨終粉磨生產(chǎn)線中應(yīng)用水泥化學(xué)添加劑的比例較高，但由于立磨作為水泥終粉磨生產(chǎn)設(shè)備在國內(nèi)的應(yīng)用是近10年左右才逐漸開始，生產(chǎn)線數(shù)量少，加上國內(nèi)對于立磨水泥的應(yīng)用性能等問題仍存在部分爭議，對于水泥化學(xué)添加劑在立磨中應(yīng)用的可行性及其應(yīng)用方法均存在疑問。本文擬結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料及技術(shù)研究報告，基于立磨粉磨工藝特點及與球磨粉磨工藝的差異，就化學(xué)添加劑在水泥立磨終粉磨生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)要點及未來發(fā)展方向作一淺析。

a.水泥添加劑在立磨粉磨過程中的應(yīng)用特點

a.1　水泥添加劑在磨內(nèi)物料表面的均勻性

水泥添加劑在磨內(nèi)物料表面分布的均勻性對應(yīng)用效果影響較大。球磨機(jī)內(nèi)的物料粉磨過程也是干燥物料充分混合、攪拌的過程，水泥添加劑可借助這一工藝過程實現(xiàn)在磨內(nèi)與物料顆粒的均勻混合及表面分散。與球磨機(jī)不同的是，物料進(jìn)入立磨內(nèi)平鋪在磨盤表面，缺少物料自身的有效攪拌混合，物料在立磨粉磨過程中的相互混合、攪拌作用有限，加上料床中物料的含水量較高，傳統(tǒng)水泥助磨劑較難實現(xiàn)在物料表面的均勻分散。

a.2　立磨通風(fēng)對水泥添加劑應(yīng)用效果的影響

另外一個重要差異在于立磨與球磨的磨內(nèi)通風(fēng)對水泥添加劑應(yīng)用效果的影響。球磨中通風(fēng)的主要作用是為了實現(xiàn)磨內(nèi)負(fù)壓以防止粉塵逃逸，同時兼具加快磨內(nèi)物料流動的作用，入磨氣流也一般為常溫；而立磨中的通風(fēng)則兼具了熱風(fēng)烘干、分離及傳輸物料的多種功能，通風(fēng)量、風(fēng)速也較傳統(tǒng)球磨機(jī)大很多。添加在物料表面的水泥添加劑極易在強氣流中被“剝離”，同時高溫氣體會明顯加速水泥添加劑中有機(jī)組分的早期蒸發(fā)，這均會增加水泥添加劑的逃逸率，并影響其在立磨粉磨系統(tǒng)中的最終應(yīng)用效果。

a.3　水泥添加劑在立磨粉磨中的作用原理

在球磨工藝中，干燥細(xì)粉之間、粉體與研磨體及襯板表面的靜電作用強，進(jìn)而導(dǎo)致團(tuán)聚、過粉磨等現(xiàn)象。應(yīng)用于球磨的水泥添加劑大都為多種極性化合物組成的混合物，其原理是基于降低水泥粉體表面電荷而實現(xiàn)對微細(xì)顆粒的分散，進(jìn)而改善由于靜電作用而導(dǎo)致的包球、襯墊及磨內(nèi)通風(fēng)不良等問題，及細(xì)粉團(tuán)聚、顆粒表面裂紋再愈合等現(xiàn)象，通過改善磨機(jī)工況、提高粉磨效率以達(dá)到提高產(chǎn)量、降低能耗、改善水泥品質(zhì)的目的。因此，水泥添加劑在球磨機(jī)中的主要作用表現(xiàn)在減少顆粒團(tuán)聚、減少糊球、提高選粉效率，進(jìn)而降低選粉機(jī)的旁通量。

在立磨的粉磨過程中，物料的粉磨通過磨輥和磨盤擠壓料床而實現(xiàn)，與水泥化學(xué)添加劑加入后可能導(dǎo)致的物料移動速度加快相比較，料床的穩(wěn)定性對立磨臺時產(chǎn)量及粉磨效率影響更大；同時，熱氣流對粉磨后物料的重力預(yù)篩分效果及選粉機(jī)的選粉效率決定于粉體的分散，而微細(xì)粉之間的團(tuán)聚、微細(xì)粉在粗顆粒及大顆粒表面的吸附均影響粉體在氣流中分散程度。因此，水泥添加劑在立磨中的主要作用更多是基于極性化合物對微細(xì)物料顆粒的分散，提高粉磨后粉體在熱氣流中的分散程度，降低旁路值，進(jìn)而提高粉磨效率。

b水泥添加劑在立磨粉磨中的應(yīng)用及工藝調(diào)整

b.1　水泥添加劑在立磨中的添加位置及方式

在以球磨機(jī)為主要粉磨設(shè)備的粉磨工藝中，水泥添加劑一般滴加在入磨物料上，入磨后就會充分混合均勻。而對于立磨粉磨工藝，由于磨內(nèi)通風(fēng)兼具干燥物料、輸送等功能，加上物料在磨內(nèi)停留時間短，通過將助磨劑直接添加到入磨新鮮物料表面對應(yīng)用效果有一定影響。李正國等[7]通過自制的平鋪式加料器，將助磨劑均勻添加在立磨吐渣皮帶（外循環(huán)皮帶）上，提高了助磨劑在粉磨中的利用效率和物料中均勻性。Mapei公司的Pietro Recchi等[8]開發(fā)了一種立式粉磨系統(tǒng)專用助磨劑，除經(jīng)典組分乙醇胺、乙二醇、無機(jī)鹽之外，還在配方中引入一定量（3%~10%）的高沸點化合物和增稠劑組成的特殊混合物，確保了助磨劑不會受到立磨中較高的通風(fēng)量的影響；同時設(shè)計一種創(chuàng)新的助磨劑添加系統(tǒng)，將助磨劑輸送管路并聯(lián)到立磨輸水管路中，將助磨劑和水強制直接添加到磨輥底部（見圖1）；并在中東某水泥廠的萊歇LM56.3+3水泥立磨終粉磨系統(tǒng)中進(jìn)行了對比試驗，粉磨水泥類型為CEM I型水泥（熟料92%+石膏4%+石灰石4%），注水量2.1%

c立磨的粉磨工藝特點

立磨的粉磨是通過不直接接觸的磨輥和磨盤擠壓松散物料，形成料床并傳遞粉磨壓力，逐漸將物料粉碎并研磨成粉。與傳統(tǒng)球磨粉磨工藝相比，物料在立磨中的運動路徑、粉磨過程及分選方式上均存在較大差異。

c.1　物料在立磨內(nèi)的粉磨過程

對于傳統(tǒng)臥式球磨機(jī)，物料的破碎和粉磨通過研磨介質(zhì)和磨機(jī)筒體間的沖擊、研磨來實現(xiàn)。新鮮物料經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入磨內(nèi)后，被研磨介質(zhì)所破碎、研磨，并在磨尾負(fù)壓的作用下逐漸向磨尾移動并出磨。同時，物料在球磨機(jī)內(nèi)的粉磨過程也是物料充分混合、攪拌的過程，其在磨內(nèi)的運動路線和速度（也即物料流速）決定了其在磨內(nèi)與研磨介質(zhì)發(fā)生相互作用的時間，即磨內(nèi)停留時間。物料在球磨機(jī)內(nèi)的停留時間一般在15~20 min，物料性質(zhì)、研磨體填充率及級配、助磨劑的加入等均會影響物料在球磨機(jī)內(nèi)部的流速，進(jìn)而影響其停留時間和粉磨效率[5]。

而對于立磨而言，主要的粉磨工作部件是不直接接觸的磨輥和磨盤，物料的破碎和粉磨通過磨輥和磨盤擠壓料床而實現(xiàn)。新喂物料通過立磨的喂料口進(jìn)入磨內(nèi)并灑落在磨盤中心，在離心力作用下沿磨盤徑向以螺旋方式向磨盤邊緣移動，隨后經(jīng)磨輥擠壓、剪切而變??；在離心力作用下散出磨盤邊緣的物料被經(jīng)過噴口環(huán)的高速熱氣流吹起，物料就以分散的顆粒狀態(tài)進(jìn)行干燥；粗料掉入風(fēng)環(huán)后被轉(zhuǎn)動的刮板卸料至斗式提升機(jī)并重新進(jìn)入磨內(nèi)，微細(xì)粉進(jìn)入選粉機(jī)分選，而粗顆粒則重新進(jìn)入磨內(nèi)粉磨[6]。

與球磨工藝相比，立磨的粉磨有幾個突出的工藝特點。

一是物料在立磨內(nèi)的停留時間更短：傳統(tǒng)球磨中的物料停留時間一般為15~20 min，而立磨一般只有2~3 min。

二是物料在立磨內(nèi)基本不存在過粉磨現(xiàn)象：傳統(tǒng)球磨中的物料在磨內(nèi)的停留時間長，過粉磨問題一直存在，常采用水泥助磨劑加以改善；而立磨中物料的停留時間短，加上采用風(fēng)掃式粉磨及自身的選粉功能，能及時將細(xì)粉帶出，避免了過粉磨現(xiàn)象。

三是立磨對濕物料不敏感，由于其采用氣體輸送物料，可粉磨、烘干水分達(dá)12%~15%的物料，不會出現(xiàn)球磨機(jī)中存在的濕物料導(dǎo)致的包球、糊磨等問題。

c.2　物料在立磨內(nèi)部的運動路徑及輸送方式

物料在立磨內(nèi)部的運動路徑主要包括磨盤表面的粉磨過程、熱氣流的預(yù)篩分及物料輸送和選粉機(jī)的分選三個過程。

物料在立磨內(nèi)的粉磨過程在磨盤表面完成，磨盤同時承擔(dān)粉磨機(jī)械和撒料盤的作用。磨盤將灑落在其中心的新喂料分散并運輸至磨輥處；物料顆粒在磨盤離心力作用下以螺旋方式不斷向磨盤外圍滑動，其移動速度由磨盤離心力和物料、磨盤間摩擦力的差值決定。磨盤離心力的大小通過磨盤轉(zhuǎn)速來控制，而物料顆粒與磨盤間的摩擦力則更多取決于物料屬性如含水量、顆粒形狀等，水泥添加劑或球形度較高的礦物添加劑的加入對摩擦力的影響較大。因此，立磨內(nèi)料層的形狀和其在磨盤表面的運動情況取決于磨盤形狀、轉(zhuǎn)速、循環(huán)物料量和物料顆粒相對磨盤的摩擦力，其中化學(xué)及礦物添加劑的加入對顆粒與顆粒之間、料層與磨盤之間的摩擦力影響較大。此外，物料顆粒在磨盤表面粉磨中的相互混合、攪拌作用有限，這與球磨機(jī)是不同的。這一過程中，物料顆粒的流速對粉磨效率影響較大。

由噴口環(huán)上升的高速熱氣流對完成粉磨過程后離開磨盤邊緣的粉磨物料進(jìn)行重力預(yù)篩分，大顆粒及不合格的粗顆粒分別經(jīng)由外循環(huán)及內(nèi)循環(huán)過程再次進(jìn)入磨內(nèi)粉磨，微細(xì)粉體則由熱氣流輸送到選粉機(jī)進(jìn)行分選。在離心力作用下離開磨盤邊緣的物料由微細(xì)粉體、粗顆粒及大顆粒物料組成，在熱氣流下的粉體分散程度直接決定了這一過程的旁路值的大小，即預(yù)篩分的效率。水泥添加劑在粉體物料表面的分散則有助于提高這一預(yù)篩分過程的效率。進(jìn)入選粉機(jī)的微細(xì)粉中的合格粉體的選盡程度同樣受粉體分散程度的影響。