王学敏：水泥生产中新型粉磨技术研发与应用
合肥水泥研究设计院教授级高工王学敏
一、水泥厂各种原料的物性各不相同
我国水泥原料分布广泛，种类繁多，且赋存年代、形态差异很大，物料易磨性、磨蚀性、水分含量、粘结性差异都很大。
钙质原料主要是大理石、石灰石，水泥灰岩等等；石灰石易磨性5.1kW/t至18.9kWh/t之间；大理石易磨性在5.6 kWh/t至11.5kWh/t之间。
硅铝质原料主要有粘土、页岩、油页岩、凝灰岩、凝灰岩等等；砂岩易磨性在4.2 kWh/t至29.5kWh/t之间。
铁质原料有铁矿石、铁粉、钢渣等等。
熟料：粒度5mm至60mm之间，基本不含水分，易磨性为13kWh/t至23kWh/t之间；
矿渣：粒度5mm以下，水分含量较高15%左右，易磨性为18kWh/t至33kWh/t之间；
粉煤灰：分干排灰，湿排灰；原灰，1级灰，2级灰，3级灰，易磨性、粒度、水分差异很大。
石膏：分天然石膏，化学石膏等等。
二、水泥厂各种物料的粉磨要求各不相同
水泥生料：颗粒均齐，控制最大粒径。与窑能力平衡，运转同步。
煤 粉：根据其性能控制最大粒径。
粉 煤 灰：最大限度地获得表面光滑的玻璃微珠。
高炉矿渣：为发挥其活性以及作为细颗粒填充料，追求其细度，在条件允许的情况下，比表面积尽可能高。
水 泥：合理的颗粒组成，最大限度地发挥熟料的胶凝性和具有最紧密堆积密度。面向水泥用户和混凝土用户，市场。
三、新型粉磨技术的原理及其主要特点
球磨机：以数量巨大的研磨体粉碎物料，小能量多次冲击，产品形状趋于球形；
立式磨：料层粉碎（约30～50MPa），但挤压后的物料呈松散状，物料靠离心力甩出，粉磨与选粉同时进行；
辊压机：高压料层粉碎（约80～150MPa），被充分挤压后的物料一般呈饼状，物料靠重力排除，为当前粉碎效率最高的设备；
选粉机：以某一切割粒径对物料进行分级，选出细粉，间接提高磨机效率。
各粉磨设备的特点：
——球磨机破碎、研磨物料具有很强的随机性，因此，成品的颗粒分布较宽；
——立磨、辊压机（包括筒辊磨）采用料层粉碎原理，在挤压物料时具有选择性粉碎的特点，硬的或缺陷少的物料颗粒最后被粉碎，甚至未能破坏而直接排除，因此，同样颗粒半成品的细颗粒更难研磨；
——球磨机、立磨或辊压机（包括筒辊磨） ，随着物料循环量加大，其成品颗粒分布都朝着均齐的方向发展。
四、新型粉磨技术应用的主要工艺
1、球磨机：单独的开流磨；与选粉机组成闭流粉磨。较为传统工艺。
2、立式磨：与选粉机配套使用，即立磨终粉磨系统；置于球磨机前作预粉磨的CKP系统。生料、煤粉大多适合采用立磨终粉磨制备。
3、辊压机：与选粉机配套使用，辊压机终粉磨系统；与球磨机、选粉机等构成预粉磨、联合粉磨、半终粉磨系统。水泥制成优选辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统。[Page]
五、合肥院近期粉磨技术研发与应用
1.“十一五”国家科技支撑计划 “绿色制造关键技术与装备”项目鉴定验收
1.1 生料大型立式磨
本课题实施点--宝鸡市众喜金陵河水泥有限公司5000t/d熟料生产线上2010年4月检测结果：
⑴ 系统产量：450t/h，0.08mm筛余为9.6%，
⑵ 系统电耗为13.81kWh/t。
技术成果：
1.1.1 特殊的磨辊与磨盘形状结合，将研磨区域分为粗磨区与细磨区，减少过粉磨，粉磨效率高，电耗低。
1.1.2 磨辊能翻出机外，检修及更换易损件十分方便
1.1.3 应用业绩：
该规格大型立式磨现销售20台套，投入运行11台套。设备运行平稳、可靠。系统产量均在450t/h以上，可以满足5000t/d～7000t/d生产线的需要。
1.2 HFCG160大型辊压机及粉磨系统节能技术的研究开发
2010年8月28日在安徽省合肥市由中国建材联合会和安徽省科技厅共同组织。
专家组成：中国建材联合会、中国水泥协会、中材国际工程股份有限公司、武汉理工大学、亚洲水泥（中国）控股公司、中国联合水泥集团、海螺水泥公司、上海建材集团、全国建材装备标准化技术委员会、天津水泥工业设计研究院等单位的专家。
1.2.1 验收项目：在宝鸡市众喜金陵河水泥有限公司的5000t/d熟料生产线上。
——2009年10月20日投入运行。
——2010年4月完成测试
⑴ 系统产量为190t/h。
⑵ 0.08mm筛余为0.8%。
⑶ 水泥成品比表面积为372m2/kg。
⑷ 粉磨系统电耗为27.62kWh/t。
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1.2.2本课题已取得的成果：
⑴ 自主开发的，具有自主知识产权的大型辊压机，通过了中国建筑材料联合会的鉴定和国家科技部（国家“863”）的验收。其主要技术经济指标达到国际先进水平。
⑵ 研发新设备5项。
⑶ 发表学术着作、论文共计11篇。
⑷ 申请国家发明专利8项，获得授权7项。
1.2.3成果应用：
采用大型工程分析商用计算软件，确定磨辊辊套的最大应力。
三亚华盛天涯水泥公司应用结果：
磨辊辊面耐磨层使用寿命已达到1.5年（超过12000h），
实现了辊压机磨辊辊面的现场半自动修复。
大型辊压机镶套技术不仅为本课题使用，还成功为武汉亚东、江西亚东和四川亚东更换德国KHD的φ1700×1800辊压机磨辊辊套四只，其中两套已成功投入运行。
截至2010年底每年已有累计1.5亿吨水泥是采用本课题研究的成果生产，年节电12亿度。
包括冀东、亚东、海螺、红狮、台泥、南方、中联、天瑞、华润等大型水泥公司均采用了本课题的技术和产品，现已经投运260套。[Page]
1.2.4 获得中国名牌和行业名牌各1项。
1.2.5合肥院辊压机应用业绩。
2006年以来累计销售，合计1000多套
2. 国产最大规格辊压机HFCG180-160应用简介
湖南益阳东方水泥有限公司5000t/d熟料生产线上，配套φ3.8*13.0m闭路磨。
2010年5月投产，2010年9月测试，测试标定结果：超额完成合同指标：
配比--熟料78%：脱硫石膏6%：石灰石6.5：炉渣9.5%
水泥品种——PO42.5；
系统标定产量——199.75t/h；
标定比表面积——357 m2/kg ；
0.08mm筛余——0.86%；
系统标定电耗——29.41kWh/t；
折算后（比表面积折合为340 m2/kg）；
PO42.5 产量——208.5t/h。
电耗——28.071kWh/t。
四川峨胜水泥有限公司5000t/d熟料生产线上，配套φ4.2*13.0m闭路磨。2010年4月投产两套，完成合同指标。2010年11月又新建了两套相同的水泥粉磨系统及装备。
浙江新都水泥有限公司，粉磨站一套粉磨系统春节前投产，配套φ4.2*13.0m开路磨，选择运行平稳，各项指标较高。
广东罗浮山水泥集团即将有两套投产。
至今HFC180-160辊压机销售二十多套。[Page]
3. 比较具有示范性的水泥粉磨系统情况简介
3.1亚东水泥以追求高可靠性、高稳定性、高合理性、高效率以及高度的人性化着称：黄冈亚东采用德国莱歇公司的生料磨、煤磨，德国KHD公司的预分解和短窑烧成系统，丹麦FLS公司的冷却机和合肥院水泥辊压机粉磨系统。这是整个生产线中唯一国产化的主机及其系统。在此之前，该公司采用德国KHD公司辊压机已有超过20年的历史。 亚东高度赞扬了合肥院的技术及产品，称“达到欧盟标准，达到欧洲水平”。
目前黄冈亚东1#﹠2#、湖北亚东4#、江西亚东5#、扬州亚东1#都完成了标定验收。系统产能、电耗等全面达到并优于设计合同规定值，各项技术经济指标达到德国KHD辊压机水泥粉磨系统的水平，并具有系统操作简单，稳定性高，维护工作量小，工人操作管理容易等优点。此外，我院高效选粉机、大型水泥磨收尘器也都得到亚东水泥的较高评价 。四川亚东本月初也已经投产。
3.2 三亚华盛天涯、海口华盛澄迈公司厂内清洁美丽，厂外环境友好，毗邻大学和高尔夫球场，且运行指标高，效益好。目前有5套系统运行，两套正在建设。
3.3合肥东华建材有限公司：系统简单，辊压机+打散分级机+开流磨+磨内喷水，整个系统电机不到十台。占地少，土建工程量少，投资省，维护少，检修量少，运行费用低，电耗低。
运行指标先进：生产PO42.5水泥190t/h,水泥比表面积360m2/kg。生产纯硅水泥，产量183t/h，比表面积350m2/kg。月均粉磨系统电耗27kwh/t，粉磨站综合电耗32kwh/t。
3.4海螺集团，管理水平高，运行平稳，指标稳定且高。
宁海强蛟海螺：PⅡ42.5产量200t/h，PO42.5产量210t/h，PC32.5产量240t/h。
继浙江宁海强蛟海螺投产后，陕西千阳海螺、江苏淮安楚州海螺、山东济宁海螺、安徽淮南海螺先后投产。
4. 高炉矿渣立式磨鉴定验收（崛荣）
产量：50.1t/h
入磨水分：10.63%
成品水分：0.13%
功指数：27.47kWh/t
比表面积：420m2/kg
粉磨系统电耗：41.74kWh/t
生产线电耗：44.40kWh/t
六、结束语
⑴ 生料粉磨技术的发展
以提高熟料性能，降低热耗、电耗、减小粉尘排放等为
宗旨的技术研究开发。
⑵ 煤粉磨技术发展
研发CO2低成本捕集提纯技术，实现水泥窑CO2的再利用
⑶ 水泥粉磨技术发展将伴同混凝土技术共同发展
在提高水泥作为混凝土原材料性能的同时，实现水泥节
能降耗、降低成本。
⑷ 水泥工厂将融入人类社会的循环中
工业废弃物和城市生活垃圾替代原燃材料
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