1. XZ公司水泥粉磨系統工藝概況

采用磨前預破碎或預粉磨技術，縮小入磨物料粒徑，是提高水泥粉磨系統產量，降低電耗最直接、最有效的途徑。目前，除了在管磨機前選擇配置高效率料床預粉磨設備--外循環立磨、輥壓機外，現階段水泥制成工序仍有選用投資較低的預破碎（反擊式錘破機）+回轉篩組成的磨前預處理閉路循環分級+開路管磨機（或配置磨尾選粉機閉路）粉磨系統。

XZ公司有兩套開路水泥粉磨系統，配置Φ3.8m×13m三倉管磨機（主電機功率2500kW-10kV-額定電流185A，實際進相運行電流175A；中心傳動方式，主減速器型號JS130-C，速比i=44.588：1，磨機筒體工作轉速n=16.6r/min；設計研磨體總裝載量175t）。磨前配有預破碎（反擊式錘破機）閉路篩分循環系統，回轉篩篩孔寬度4.0mm。所有物料由庫底配料經輸送設備進入反擊式錘破機，破碎處理后的物料通過循環提升機送至回轉篩進行篩分分級，確保入磨物料最大粒徑全部＜4.0mm，其中粗粉狀物料所占比例在10～15%左右。

正常生產過程中，磨制P.O42.5級水泥（成品細度指標：R45μm篩余10.0±1.0%、比表面積360±15m2/kg）產量達105～110t/h，系統粉磨電耗在30kWh/t左右。

  生產P.O42.5級水泥物料配比見表1。

表1  P.O42.5級水泥物料配比（%）

Φ3.8m×13m三倉開路水泥磨機各倉有效長度與襯板工作表面形狀描述見表2。

表2  磨機各倉有效長度與襯板工作表面形狀

磨機一倉應用的襯板工作表面形狀與隔倉板篦縫結構形式見圖1。

圖1  一倉溝槽階梯襯板與隔倉板（同心圓狀）

磨機一倉至二倉之間篩分隔倉板結構尺寸：一倉端（物料進口端）篦縫寬度8.0mm篦縫。隔倉板內篩板縫寬度2.0mm，二倉端（物料出口端）篦縫寬度8.0mm，即物料進口端與出口端結構形式和篦縫寬度完全相同，均為同心圓狀，內部設置揚料裝置，見圖2。

圖2  篩分隔倉板物料出口端（二倉端）結構

三倉（細磨倉）安裝有四圈（每圈19塊，共計76塊）高度1000mm活化環?；罨h的結構及磨內安裝形式見圖3。

圖3  細磨倉小波紋襯板與活化環結構形式

二倉至三倉之間采用普通雙層隔倉板，二倉端（物料進口端）篦縫寬度6.0mm，三倉端（物料出口端）篦縫寬度6.0mm，隔倉板結構形式與圖2相同，均為同心圓狀，只是篦縫寬度小2.0mm，內部設有揚料裝置。

磨尾出料篦板篦縫寬度6.0mm，結構形式見圖4。

圖4   磨尾出料篦板（同心圓狀篦縫）

2.粉磨系統出現的異常狀況

生產過程中，兩套粉磨系統同時出現細度不易控制、產量下降現象，粉磨P.O42.5級水泥，磨機產量降低至90～95t/h，降幅達20%以上，成品R45μm篩余由9%增大至13%左右（比表面積降低至340m2/kg），粉磨電耗上升至34.5kWh/t。

3.導致粉磨系統降產的影響因素分析

嚴格按照GB/T21372-2008《硅酸鹽水泥熟料》國家標準，取熟料樣品在Φ500mm×500mm小磨進行試驗，粉磨至比表面積350±10m2/kg、R80μm篩余≤4.0%。該熟料小磨粉磨時間上升至40min左右，相比正常產量時，熟料小磨時間延長12min，由此可見熟料易磨性已明顯變差。此外，通過觀察熟料外觀可知：結粒程度較差、飛砂料占有一定比例，約占30%以上。這些易磨性很差的小粒徑熟料進入破碎機，可以直接通過篦條經分級篩入磨。

依據影響產品制造過程的“人、機、料、法、環”五大要素進行分析，一般來講，在實際生產中，水泥粉磨系統發生產量降低、電耗上升現象，其90%以上因素來源于入磨物料易磨性的變化與水分增大，或物料方面多種因素的疊加，而機（設備）方面所占因素相對較少。

粉磨系統降產前、后熟料化學成分見表3、礦物組成見表4。

表4  粉磨系統降產前、后熟料礦物組成（%）

熟料KH-降低，C2S的大幅度增加以及熟料結粒程度差，飛砂料比例增多是直接導致易磨性顯著變差，引起水泥粉磨系統產量下降、電耗升高的主要原因。

有資料認為：當控制相同的水泥成品比表面積350m2/kg時，熟料礦物組成中增加10%的C2S （或減少10%的C3S時）將會增加粉磨電耗5kWh/t。此外，在緩慢升溫及緩慢冷卻制度下得到的C3S 結晶尺寸粗大（＞60μm），易磨性差。熟料在慢冷條件下在1250℃時C3S分解出C2S 及二次f-CaO，C2S實際含量增加，不但強度降低，而且易磨性將明顯變差。

按照磨機設計研磨體總裝載量為175t，一倉與二倉均采用鋼球，三倉裝載鋼段。磨機各倉研磨體級配見表5、表6、表7。

表6  磨內二倉研磨體級配

表7  磨內三倉研磨體級配

熟料小磨時間比正常生產時延長12min以上，充分說明熟料易磨性已發生了明顯變化。在水泥細度控制指標不變的前提下，最快捷的處理方法就是及時調整磨內研磨體級配，適應被磨物料性能的要求。水泥物料粉磨必須將粗顆?？ㄔ谝粋}進行粗處理，由過渡倉粉磨時再進一步降低粒徑，逐漸在細磨倉實現粒徑不斷縮小直至成品細度合格、排出磨外的延續過程中，一倉球徑的選擇與調整，將會對磨機產量、質量與粉磨電耗產生重大的影響。由表5、表6級配可以看出，正常生產狀態時，球徑能夠滿足要求。當熟料易磨性變差，一倉與二倉（過渡倉）球徑就顯小了。在同一提升、拋落高度前提下，研磨體直徑小，單個沖擊能量也小，物料粉碎效果大打折扣，對于難磨的物料適應范圍變窄，造成降產幅度增大。

(1)當入磨物料尤其是熟料的化學成分、礦物組成發生變化，慢冷時C3S結晶粗大、C2S含量增加，導致熟料易磨性明顯變差時，必須增大一倉研磨體直徑，提高研磨體對物料的沖擊、粉碎能力，降低二倉（過渡倉）的粉磨負擔。

(2)當入磨物料綜合水分大時，物料的韌性增加，同樣會導致易磨性變差，應提高一倉研磨體直徑，確保對物料有較好的沖擊、粉碎功能，為二倉能夠良好過渡創造條件。

(3)當入磨物料粒徑適中，但顯微硬度大、易磨性差與物料綜合水分大等，多種不利因素同時疊加，物料更難以粉磨時，需要加大一倉研磨體的粉碎能量，即提高研磨體尺寸，為二倉（過渡倉）奠定基礎。

(4)當入磨物料粒徑大時，要求研磨體的沖擊、粉碎能量也大，需要增大研磨體尺寸，能夠確保一倉粉碎能力的充分發揮。

(5)當入磨物料粒徑較小，物料中等易磨性、綜合水分較小，但一倉有效長度較短時，同樣需要適當提高研磨體尺寸，適應一倉物料粉碎要求。

(6)當一倉階梯（或溝槽階梯）襯板厚端（提升端）磨損量較大，對研磨體提升能力較差時，也應增大研磨體尺寸，確保物料在一倉的有效粉碎。

綜上所述，經現場取樣測試，分析論證認為：入磨物料綜合水分基本沒有變化，可以排除水分對系統產量的影響因素。一倉溝槽階梯襯板厚端（提升端）未見較大磨損，滿足對研磨體提升要求。熟料化學成分與礦物組成的變化與小磨試驗時間明顯延長，充分說明引起這次降產的主要因素是由于熟料易磨性變差所致。必須根據實際工藝狀況，針對性調整磨內研磨體級配，綜合提高各倉粉磨能力，適應熟料易磨性變化，恢復系統產量、降低電耗。

4.采取的針對性技術措施

(1)調整磨機一倉與二倉（過渡倉）研磨體級配

提高磨機一倉及二倉（過渡倉）平均球徑，增大一倉粗粉碎能力與二倉（過渡倉）粗粉磨能力，為第三倉（細磨倉）有效磨細創造條件。

根據磨內各倉研磨體裝載量及填充率，采取局部調整措施。一倉填充率與裝載量不變，增加一級大直徑鋼球，將一倉直徑Φ40mm鋼球分揀出5.0t，并等量補入Φ90mm鋼球。一倉平均球徑由60mm增至65.2mm，提高一倉研磨體對水泥物料的粉碎能力。

二倉（過渡倉）研磨體裝載量不變，分揀出Φ20mm鋼球3.0t，等量補入Φ50mm鋼球，形成五級配球，二倉（過渡倉）平均球徑增大了2.65mm，以提高過渡倉粗粉磨能力。

(2)增大第三倉（細磨倉）研磨體總表面積，倒出混合段15t，有意識加入等量Φ10mm×10mm鋼段，提高第三倉研磨體對物料的磨細能力。

(3)采用合理的磨內通風參數，適當降低磨尾收塵風機轉速，磨內風速由0.98m/s降至0.84m/s，粉磨系統運行過程中，以“磨頭不冒、磨內不飽、磨尾不跑”為操作原則。

(4)適當降低助磨劑用量，由3.0/10000降至2.0/10000，降低流速，有效延長物料在磨內停留、粉磨時間。

(5)調整生料配料方案，精細操作燒成系統，盡快扭轉熟料質量，恢復正常狀態。

5.磨機調整后的技術經濟效果

磨機調整后，開機生產P.O42.5級水泥，產量達到112t/h，比過去正常生產時，系統產量略有提高。成品R45μm篩余由13%降至10%左右（比表面積達到360m2/kg）、系統粉磨電耗降至29.8kWh/t。

6.結束語

(1)無論采用開路還是閉路系統，水泥制備均是通過機械力化學活化—粉磨方式來完成，即由顆粒物料轉變為粒徑合格的微米級粉體的延續過程。

(2)正常生產過程中，粉磨系統產量與電耗變化的主要原因，多來自物料易磨性與水分變化。本案例導致水泥細度變粗、系統產量降低、粉磨電耗增加的主要因素是熟料易磨性變差。例行檢驗中的熟料小磨時間能夠非常直觀的反映出熟料易磨性的變化。

(3)技術分析論證對制訂調整方案非常重要，通過對入磨物料相關參數測試，找出影響系統產量的主要因素。針對物料易磨性、水分變化調整磨內各倉研磨體級配，是最有效、最快捷的應變措施，實施后效果明顯。

(4)適宜的磨內物料流速取決于磨內風速、研磨體級配、助磨劑摻加量等可調節因素。調整操作過程中，可以從控制磨內風速與物料流速、研磨體級配調整入手，實現磨內磨細，磨機運行中，以“磨頭不冒、磨內不飽、磨尾不跑”為原則。