1. XZ公司水泥粉磨系统工艺概况

采用磨前预破碎或预粉磨技术，缩小入磨物料粒径，是提高水泥粉磨系统产量，降低电耗最直接、最有效的途径。目前，除了在管磨机前选择配置高效率料床预粉磨设备--外循环立磨、辊压机外，现阶段水泥制成工序仍有选用投资较低的预破碎（反击式锤破机）+回转筛组成的磨前预处理闭路循环分级+开路管磨机（或配置磨尾选粉机闭路）粉磨系统。

XZ公司有两套开路水泥粉磨系统，配置Φ3.8m×13m三仓管磨机（主电机功率2500kW-10kV-额定电流185A，实际进相运行电流175A；中心传动方式，主减速器型号JS130-C，速比i=44.588：1，磨机筒体工作转速n=16.6r/min；设计研磨体总装载量175t）。磨前配有预破碎（反击式锤破机）闭路筛分循环系统，回转筛筛孔宽度4.0mm。所有物料由库底配料经输送设备进入反击式锤破机，破碎处理后的物料通过循环提升机送至回转筛进行筛分分级，确保入磨物料最大粒径全部＜4.0mm，其中粗粉状物料所占比例在10～15%左右。

正常生产过程中，磨制P.O42.5级水泥（成品细度指标：R45μm筛余10.0±1.0%、比表面积360±15m2/kg）产量达105～110t/h，系统粉磨电耗在30kWh/t左右。

  生产P.O42.5级水泥物料配比见表1。

表1  P.O42.5级水泥物料配比（%）

Φ3.8m×13m三仓开路水泥磨机各仓有效长度与衬板工作表面形状描述见表2。

表2  磨机各仓有效长度与衬板工作表面形状

磨机一仓应用的衬板工作表面形状与隔仓板篦缝结构形式见图1。

图1  一仓沟槽阶梯衬板与隔仓板（同心圆状）

磨机一仓至二仓之间筛分隔仓板结构尺寸：一仓端（物料进口端）篦缝宽度8.0mm篦缝。隔仓板内筛板缝宽度2.0mm，二仓端（物料出口端）篦缝宽度8.0mm，即物料进口端与出口端结构形式和篦缝宽度完全相同，均为同心圆状，内部设置扬料装置，见图2。

图2  筛分隔仓板物料出口端（二仓端）结构

三仓（细磨仓）安装有四圈（每圈19块，共计76块）高度1000mm活化环。活化环的结构及磨内安装形式见图3。

图3  细磨仓小波纹衬板与活化环结构形式

二仓至三仓之间采用普通双层隔仓板，二仓端（物料进口端）篦缝宽度6.0mm，三仓端（物料出口端）篦缝宽度6.0mm，隔仓板结构形式与图2相同，均为同心圆状，只是篦缝宽度小2.0mm，内部设有扬料装置。

磨尾出料篦板篦缝宽度6.0mm，结构形式见图4。

图4   磨尾出料篦板（同心圆状篦缝）

2.粉磨系统出现的异常状况

生产过程中，两套粉磨系统同时出现细度不易控制、产量下降现象，粉磨P.O42.5级水泥，磨机产量降低至90～95t/h，降幅达20%以上，成品R45μm筛余由9%增大至13%左右（比表面积降低至340m2/kg），粉磨电耗上升至34.5kWh/t。

3.导致粉磨系统降产的影响因素分析

严格按照GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》国家标准，取熟料样品在Φ500mm×500mm小磨进行试验，粉磨至比表面积350±10m2/kg、R80μm筛余≤4.0%。该熟料小磨粉磨时间上升至40min左右，相比正常产量时，熟料小磨时间延长12min，由此可见熟料易磨性已明显变差。此外，通过观察熟料外观可知：结粒程度较差、飞砂料占有一定比例，约占30%以上。这些易磨性很差的小粒径熟料进入破碎机，可以直接通过篦条经分级筛入磨。

依据影响产品制造过程的“人、机、料、法、环”五大要素进行分析，一般来讲，在实际生产中，水泥粉磨系统发生产量降低、电耗上升现象，其90%以上因素来源于入磨物料易磨性的变化与水分增大，或物料方面多种因素的叠加，而机（设备）方面所占因素相对较少。

粉磨系统降产前、后熟料化学成分见表3、矿物组成见表4。

表4  粉磨系统降产前、后熟料矿物组成（%）

熟料KH-降低，C2S的大幅度增加以及熟料结粒程度差，飞砂料比例增多是直接导致易磨性显著变差，引起水泥粉磨系统产量下降、电耗升高的主要原因。

有资料认为：当控制相同的水泥成品比表面积350m2/kg时，熟料矿物组成中增加10%的C2S （或减少10%的C3S时）将会增加粉磨电耗5kWh/t。此外，在缓慢升温及缓慢冷却制度下得到的C3S 结晶尺寸粗大（＞60μm），易磨性差。熟料在慢冷条件下在1250℃时C3S分解出C2S 及二次f-CaO，C2S实际含量增加，不但强度降低，而且易磨性将明显变差。

按照磨机设计研磨体总装载量为175t，一仓与二仓均采用钢球，三仓装载钢段。磨机各仓研磨体级配见表5、表6、表7。

表6  磨内二仓研磨体级配

表7  磨内三仓研磨体级配

熟料小磨时间比正常生产时延长12min以上，充分说明熟料易磨性已发生了明显变化。在水泥细度控制指标不变的前提下，最快捷的处理方法就是及时调整磨内研磨体级配，适应被磨物料性能的要求。水泥物料粉磨必须将粗颗粒卡在一仓进行粗处理，由过渡仓粉磨时再进一步降低粒径，逐渐在细磨仓实现粒径不断缩小直至成品细度合格、排出磨外的延续过程中，一仓球径的选择与调整，将会对磨机产量、质量与粉磨电耗产生重大的影响。由表5、表6级配可以看出，正常生产状态时，球径能够满足要求。当熟料易磨性变差，一仓与二仓（过渡仓）球径就显小了。在同一提升、抛落高度前提下，研磨体直径小，单个冲击能量也小，物料粉碎效果大打折扣，对于难磨的物料适应范围变窄，造成降产幅度增大。

(1)当入磨物料尤其是熟料的化学成分、矿物组成发生变化，慢冷时C3S结晶粗大、C2S含量增加，导致熟料易磨性明显变差时，必须增大一仓研磨体直径，提高研磨体对物料的冲击、粉碎能力，降低二仓（过渡仓）的粉磨负担。

(2)当入磨物料综合水分大时，物料的韧性增加，同样会导致易磨性变差，应提高一仓研磨体直径，确保对物料有较好的冲击、粉碎功能，为二仓能够良好过渡创造条件。

(3)当入磨物料粒径适中，但显微硬度大、易磨性差与物料综合水分大等，多种不利因素同时叠加，物料更难以粉磨时，需要加大一仓研磨体的粉碎能量，即提高研磨体尺寸，为二仓（过渡仓）奠定基础。

(4)当入磨物料粒径大时，要求研磨体的冲击、粉碎能量也大，需要增大研磨体尺寸，能够确保一仓粉碎能力的充分发挥。

(5)当入磨物料粒径较小，物料中等易磨性、综合水分较小，但一仓有效长度较短时，同样需要适当提高研磨体尺寸，适应一仓物料粉碎要求。

(6)当一仓阶梯（或沟槽阶梯）衬板厚端（提升端）磨损量较大，对研磨体提升能力较差时，也应增大研磨体尺寸，确保物料在一仓的有效粉碎。

综上所述，经现场取样测试，分析论证认为：入磨物料综合水分基本没有变化，可以排除水分对系统产量的影响因素。一仓沟槽阶梯衬板厚端（提升端）未见较大磨损，满足对研磨体提升要求。熟料化学成分与矿物组成的变化与小磨试验时间明显延长，充分说明引起这次降产的主要因素是由于熟料易磨性变差所致。必须根据实际工艺状况，针对性调整磨内研磨体级配，综合提高各仓粉磨能力，适应熟料易磨性变化，恢复系统产量、降低电耗。

4.采取的针对性技术措施

(1)调整磨机一仓与二仓（过渡仓）研磨体级配

提高磨机一仓及二仓（过渡仓）平均球径，增大一仓粗粉碎能力与二仓（过渡仓）粗粉磨能力，为第三仓（细磨仓）有效磨细创造条件。

根据磨内各仓研磨体装载量及填充率，采取局部调整措施。一仓填充率与装载量不变，增加一级大直径钢球，将一仓直径Φ40mm钢球分拣出5.0t，并等量补入Φ90mm钢球。一仓平均球径由60mm增至65.2mm，提高一仓研磨体对水泥物料的粉碎能力。

二仓（过渡仓）研磨体装载量不变，分拣出Φ20mm钢球3.0t，等量补入Φ50mm钢球，形成五级配球，二仓（过渡仓）平均球径增大了2.65mm，以提高过渡仓粗粉磨能力。

(2)增大第三仓（细磨仓）研磨体总表面积，倒出混合段15t，有意识加入等量Φ10mm×10mm钢段，提高第三仓研磨体对物料的磨细能力。

(3)采用合理的磨内通风参数，适当降低磨尾收尘风机转速，磨内风速由0.98m/s降至0.84m/s，粉磨系统运行过程中，以“磨头不冒、磨内不饱、磨尾不跑”为操作原则。

(4)适当降低助磨剂用量，由3.0/10000降至2.0/10000，降低流速，有效延长物料在磨内停留、粉磨时间。

(5)调整生料配料方案，精细操作烧成系统，尽快扭转熟料质量，恢复正常状态。

5.磨机调整后的技术经济效果

磨机调整后，开机生产P.O42.5级水泥，产量达到112t/h，比过去正常生产时，系统产量略有提高。成品R45μm筛余由13%降至10%左右（比表面积达到360m2/kg）、系统粉磨电耗降至29.8kWh/t。

6.结束语

(1)无论采用开路还是闭路系统，水泥制备均是通过机械力化学活化—粉磨方式来完成，即由颗粒物料转变为粒径合格的微米级粉体的延续过程。

(2)正常生产过程中，粉磨系统产量与电耗变化的主要原因，多来自物料易磨性与水分变化。本案例导致水泥细度变粗、系统产量降低、粉磨电耗增加的主要因素是熟料易磨性变差。例行检验中的熟料小磨时间能够非常直观的反映出熟料易磨性的变化。

(3)技术分析论证对制订调整方案非常重要，通过对入磨物料相关参数测试，找出影响系统产量的主要因素。针对物料易磨性、水分变化调整磨内各仓研磨体级配，是最有效、最快捷的应变措施，实施后效果明显。

(4)适宜的磨内物料流速取决于磨内风速、研磨体级配、助磨剂掺加量等可调节因素。调整操作过程中，可以从控制磨内风速与物料流速、研磨体级配调整入手，实现磨内磨细，磨机运行中，以“磨头不冒、磨内不饱、磨尾不跑”为原则。