立磨憑借其低能耗和高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量(可達(dá)300t／h以上)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(kāi)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(zhǎng)到70％以上。我國(guó)水泥工業(yè)直到約2000年才開(kāi)始引入立磨，2000～2010年期間新建礦渣粉磨項(xiàng)目中選用立磨比例由0增長(zhǎng)到85％，而同期新建水泥終粉磨項(xiàng)目中選用立磨比例則由0增長(zhǎng)到8％，預(yù)期未來(lái)將有較大增長(zhǎng)空間。

水泥添加劑是水泥粉磨過(guò)程中加人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(guó)內(nèi)統(tǒng)稱為“水泥助磨劑”。國(guó)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。我國(guó)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(guó)內(nèi)的應(yīng)用是近10年左右才逐漸開(kāi)始，生產(chǎn)線數(shù)量少，加上國(guó)內(nèi)對(duì)于立磨水泥的應(yīng)用性能等問(wèn)題仍存在部分爭(zhēng)議，對(duì)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(wèn)。

本文擬結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料及技術(shù)研究報(bào)告，基于立磨粉磨工藝特點(diǎn)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(diǎn)及未來(lái)發(fā)展方向作一淺析。

1立磨的粉磨工藝特點(diǎn)

立磨的粉磨是通過(guò)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(yùn)動(dòng)路徑、粉磨過(guò)程及分選方式上均存在較大差異。

1.1 物料在立磨內(nèi)的粉磨過(guò)程

對(duì)于傳統(tǒng)臥式球磨機(jī)，物料的破碎和粉磨通過(guò)研磨介質(zhì)和磨機(jī)簡(jiǎn)體間的沖擊、研磨來(lái)實(shí)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(dòng)并出磨。同時(shí)，物料在球磨機(jī)內(nèi)的粉磨過(guò)程也是物料充分混合、攪拌的過(guò)程，其在磨內(nèi)的運(yùn)動(dòng)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(shí)間，即磨內(nèi)停留時(shí)間。物料在球磨機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間一般在15～20min，物料性質(zhì)、研磨體填充率及級(jí)配、助磨劑的加入等均會(huì)影響物料在球磨機(jī)內(nèi)部的流速，進(jìn)而影響其停留時(shí)間和粉磨效率。

而對(duì)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(guò)磨輥和磨盤擠壓料床而實(shí)現(xiàn)。新喂物料通過(guò)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(dòng)，隨后經(jīng)磨輥擠壓、剪切而變小；在離心力作用下散出磨盤邊緣的物料被經(jīng)過(guò)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；粗料掉人風(fēng)環(huán)后被轉(zhuǎn)動(dòng)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)人選粉機(jī)分選，而粗顆粒則重新進(jìn)入磨內(nèi)粉磨。

與球磨工藝相比，立磨的粉磨有幾個(gè)突出的工藝特點(diǎn)：

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

二是物料在立磨內(nèi)基本不存在過(guò)粉磨現(xiàn)象：傳統(tǒng)球磨中的物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)粉磨問(wèn)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(shí)間短，加上采用風(fēng)掃式粉磨及自身的選粉功能，能及時(shí)將細(xì)粉帶出，避免了過(guò)粉磨現(xiàn)象。

三是立磨對(duì)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(huì)出現(xiàn)球磨機(jī)中存在的濕物料導(dǎo)致的包球、糊磨等問(wèn)題。

1.2 物料在立磨內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)路徑及輸送方式

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

物料在立磨內(nèi)的粉磨過(guò)程在磨盤表面完成，磨盤同時(shí)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(yùn)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(dòng)，其移動(dòng)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(guò)磨盤轉(zhuǎn)速來(lái)控制，而物料顆粒與磨盤問(wèn)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人對(duì)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(yùn)動(dòng)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(duì)磨盤的摩擦力，其中化學(xué)及礦物添加劑的加入對(duì)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(guò)程中，物料顆粒的流速對(duì)粉磨效率影響較大。

由噴口環(huán)上升的高速熱氣流對(duì)完成粉磨過(guò)程后離開(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)程的效率。進(jìn)人選粉機(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。

2水泥添加劑在立磨粉磨過(guò)程中的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 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(duì)應(yīng)用效果影響較大。球磨機(jī)內(nèi)的物料粉磨過(guò)程也是干燥物料充分混合、攪拌的過(guò)程，水泥添加劑可借助這一工藝過(guò)程實(shí)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)人立磨內(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(guò)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(shí)現(xiàn)在物料表面的均勻分散。

2.2 立磨通風(fēng)對(duì)水泥添加劑應(yīng)用效果的影響

另外一個(gè)重要差異在于立磨與球磨的磨內(nèi)通風(fēng)對(duì)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(shí)現(xiàn)磨內(nèi)負(fù)壓以防止粉塵逃逸，同時(shí)兼具加快磨內(nèi)物料流動(dòng)的作用，人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(qiáng)氣流中被“剝離”，同時(shí)高溫氣體會(huì)明顯加速水泥添加劑中有機(jī)組分的早期蒸發(fā)，這均會(huì)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。

2.3 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(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致團(tuán)聚、過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(wèn)題，及細(xì)粉團(tuán)聚、顆粒表面裂紋再愈合等現(xiàn)象，通過(guò)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(guò)程中，物料的粉磨通過(guò)磨輥和磨盤擠壓料床而實(shí)現(xiàn)，與水泥化學(xué)添加劑加入后可能導(dǎo)致的物料移動(dòng)速度加快相比較，料床的穩(wěn)定性對(duì)立磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量及粉磨效率影響更大；同時(shí)，熱氣流對(duì)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(duì)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。

來(lái)源：《江蘇誠(chéng)意工程技術(shù)研究》

作者：湯國(guó)芳

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