所谓白水泥传统粉磨工艺即是目前我国很多白水泥企业广泛采取两仓管磨、开流方式以及使用卵石为研磨体的粉磨工艺。上述粉磨工艺对保证与提高白度是行之有效的,但对提高产品强度、降低消耗却存在不少难题。现就此问题谈一些浅见。
(1)白水泥粉磨的重要性与特殊性。白水泥粉磨的重要性首先体现在可以有效的提高白水泥产品质量和性能。在白水泥熟料洒水的现行条件下,除非采取熟料烘干工艺,否则其熟料强度一般要下降15%～25%,如果回转窑生产不够稳定(烧煤)其熟料强度平均可能不够425号。在这种情况下,粉磨工艺的重要性尤为突出,在现有粉磨条件下,熟料强度(洒水后)基本上只能相当于水泥强度,如能在粉磨工艺中采取有效措施,并均化好熟料与石膏及石灰石混合料的配方,其水泥强度可以高于熟料强度的20%～30%,这无疑对保证水泥强度能稳定在425号以上起到重要作用。
粉磨对白度的提高在传统工艺条件下最大限度能增加2%左右,在熟料本身白度只勉强达到二级品白水泥(80%)时其效益是相当可观的。
白水泥粉磨电耗约占综合电耗的35%～40%(先进的立式磨例外),当前在电力供应十分紧张的情况下,白水泥企业的节电重点应立足研究与改进粉磨工艺中的问题。
白水泥粉磨的特殊性可以从三方面来分析,首先应分析白水泥熟料的特殊性;第二是产品要求的不同性;第三为确保产品质量而采取不同工艺设备的局限性。白水泥熟料的易磨性是随出窑熟料温度的高低、洒水量的多少与脱水工艺(即自然干燥或烘干措施)而发生差异。一般情况下白水泥熟料的易磨性在洒水、自然干燥后较前可提高2～2.5倍。而同时熟料洒水后使入磨熟料70%以上均变为细小颗料。入磨熟料的最终水分一般在3%～5%,如果熟料漂白设备控制不当,洒水熟料中剩有5%(一般为大块所占)未能受到洒水处理而混入大料中,则这一部分硬料对粉磨将造成不良后果。因此白水泥粉磨实际上有赖于熟料的烧成和洒水处理的过程。
粉磨白水泥的传统工艺在设备与材质上存在着严重的局限性,它使用的卵石没有规范,圆度极差,大小质量均不等而且不少卵石仔细观察均有细小的裂缝。在不断冲击与研磨中破碎率亦很高,这种情况随着白水泥工业的发展,卵石资源枯竭将日益严重。再者白水泥是装饰材料,使用要求产品细腻,就必须相应提高它的比表面积,这不仅有利于弥补熟料强度的不足同时又可提高白度,其难度也是显而易见的。上述三方面的特殊性是我们研究如何适应与改进粉磨工艺时必须首先要解决的问题。不少企业在粉磨中所出现的难题如产量过低、细度控制不佳乃至包球等往往是由于对特殊性认识分析不够所致。
(2)如何提高磨机的生产能力:磨机中出现的一系列问题,如果能冷静仔细地分析其原因,那么就不难解决。在Φ1.83×7m小管磨中,出现问题的主要根源往往从三个方面所引起。①入磨熟料水分＞5%,磨机生产就难以正常,所以我们严加控制入磨物料水分≤2%。②磨内温度对粉磨效率的影响。温度对物料粉磨的影响十分显著,如果出磨水泥温度低于100℃,对提高产量不利,出磨水泥温度＞130℃将影响磨机的生产,同时二水石膏开始脱水,严重时必将影响初凝时间。在正常粉磨中出磨水泥温度应波动在100～125℃。根据刘秉金工程师的测定[3],当水泥温度升高至140～150℃,粉磨效率降低了30%～40%,同时粉磨仓出现微粉相互吸附和聚结现象,磨机开始“包球”而导致不能正常生产。③卵石级配不适应亦是造成磨机不正常(效率不高)的另一原因。要使物料能充分有效地受到研磨体的冲击与研磨,研磨体的材质级配起到十分重要作用。现在有一些企业由于采购卵石达不到规定质量而影响磨机生产效率已屡见不鲜。目前我们对卵石还没有统一的配球标准,它只能控制适当的填充率与孔隙率,当填充率(35%～40%)达到要求而卵石间的孔隙率不能达到级配要求(一般应控制在15～25%),则白水泥粉磨效率同样能明显下降,严重时甚至会影响比表面积,使水泥强度降低,在这种情况下必须重新配球,否则磨机生产就极其被动。
分析以上情况,我们便可得出几项提高磨机生产能力的措施。
(1)加强磨机通风,防止篦孔堵塞。根据汤山白水泥厂的改造试验表明,只要将磨机隔仓板由石材改为耐磨钢材,使原有的通风面积由8%扩大到20%左右,磨机台产约可提高20%左右,平均台产达2.3t/h以上,而且细度由7%～8%提高至4%～5%,白度相应可提高1%～1.5%[4]。实践充分证明:磨内通风情况的改善对提高白水泥磨机的粉磨效率至关重要,因为在白水泥粉磨中突出存在水分高与磨温高的关键问题。
(2)严格控制入磨熟料水分。根据我厂多年的实践经验,出窑熟料洒水后,入库熟料的水分应控制在≤8%以内,存放3～7d后,熟料水分可降至在2%～3%,这对提高磨机产量十分有效,特别在磨机通风不畅的条件下。一般熟料水分控制在1%～2%时粉磨效率最佳。熟料水分每增加1%,产量下降3%左右。熟料水分＞5%,产量下降更严重,熟料水分＞7%磨机就很难维持正常生产。
(3)提高熟料的易磨性,并适当调整球配。提高熟料的易磨性首先在配料上使KH不低于0.9,确保C 3 S含量能在50%以上;第二必须提高出窑熟料洒水温度应不低于1200℃,采取高温熟料洒水急冷不但能有效提高白度,同时也为粉磨优质白水泥创造良好的条件;第三适当延长熟料的存放期。所谓适当调整球配指总体上控制各仓卵石球的尺寸。如果熟料在存放后,绝大部分颗粒风化成细粉,作者认为头仓的功能应趋向以研磨为主,这时球配应予以调整,否则头仓内大的卵石球(100mm以上)就失去作用,并将导致磨温升高。其二对白水泥磨机的分仓是否合适亦直接关系到粉磨效率的提高。头仓与二仓比例原则上应为1∶2,对于白水泥磨机的分仓应结合各厂的物料性能不同而予以适当调整,调整仓位比例后实际上配球也应调整,要使头仓与二仓的生产能力、细度控制达到一种新的平衡从而提高粉磨效率。上述措施有些企业已有所考虑并在试验,但不能作过大的变动,否则磨机各仓能力会失去平衡而影响产品质量。
(4)更新研磨体材质。由于白水泥品质有严格的要求,主要质量指标白度在粉磨过程中不应降低。而要提高白水泥磨机的粉磨效率就必须更新研磨体材质。对于这个课题不少学者在探索和试验,而且已取得一定成果。例如合肥水泥研究设计院在研究新型高细磨技术中[5]亦提出过,超细磨如果能应用于白水泥粉磨,将使白水泥比面积由3000cm2/g提高到4000～4500cm2/g,白度可提高5%,即可使白水泥品位提高一级。此说法虽不完全,但作者认为,如果粉磨白水泥能采取超细磨,使其产品比面积能达到4500cm 2/g以上,而且能正常生产并降低粉磨效率低主要原因是研磨体(卵石)重度低所造成的。实践证明白水泥粉磨采用耐磨高铬材质可以有效提高磨机生产能力,磨电耗,不失为是一种方向,然而采取新型超细磨亦必须使用高铬耐磨介质,否则也无法做到超细磨。
从总体上分析,白水泥粉磨效率低主要原因是研磨体（卵石）重度低所造成的。实践证明白水泥粉磨采用耐磨高铬材质可以有效提高磨机生产能力，降低粉磨电耗。但确也存在降低白度的严重问题。由此不少企业仍使用卵石粉磨。我厂1983年曾与中国建材研究院合作进行过试验,作者也为此做了各种应用尝试,如在头仓中采用部分钢球,以及二仓内使用小钢段与卵石混合使用,其效率也有提高,但混合粉磨不是方向,因为两种性质的研磨体相互干扰比较大。应该肯定更新白水泥研磨体材质不但能解决传统粉磨工艺中存在的难题,同时由于卵石资源枯竭已到了非改不可的境地。
