【混凝土】水泥及矿渣微粉高效粉磨工艺探讨

    水泥及矿渣微粉高效粉磨工艺探讨

掺有磨细矿渣微粉的水泥及混凝土具有优良的抗渗性能和抗硫酸盐侵蚀性能，后期增进率高，大幅度提高了水泥及混凝土的致密程度，尤其适用于潮湿环境中及大体积水泥混凝土的制备。国外在混凝土配制过程中就大量掺用磨细矿渣微粉，可以显著提高混凝土抵抗有害化学离子侵蚀能力及混凝土的耐久性与使用寿命。当磨细矿渣微粉取代等量水泥掺入混凝土后，混凝土水化体系放热明显减少，内、外部温差进一步缩小，降低了混凝土产生开裂的机率。同时，由于整个水化体系中碱含量降低，为有效防止混凝土碱—骨料反应（aar）的发生创造了良好的先决条件。

矿渣微观属高活性玻璃体结构，显微硬度大（hv650左右）、韧性好、易磨性差，即易碎难磨细。采用管磨机粉磨工艺制备的比表面积≥430m2/kg矿渣微粉时，不仅单位粉磨电耗>70kwh/t，而且研磨体消耗量大，以中铬合金材质研磨体为例，吨矿渣粉的球、锻磨耗>250~300g，如采用椎3.2×13m开流管磨机，磨机主电机功率为1600kw，生产比表面积≥430m2/kg矿渣微粉，台时产量也只有28t左右,单位粉磨电耗达72kwh/t,生产成本明显高于立磨。

近年来，国内建设的大型矿渣微粉生产线，如长钢瑞昌、莱钢鲁碧、四川星船城等均采用了立磨粉磨工艺。如前所述，立磨集烘干、破碎、粉磨、选粉、收集、输送功能于一体，占地面积少，大大简化了生产线工艺布置。据了解，这些立磨生产线的单机产量一般都在150t/h以上，矿渣微粉比表面积≥450m2/kg，单位粉磨电耗30%。

国内由天津院研制开发的第一台矿渣磨trm3131s，用于杭州紫恒公司制备矿渣微粉，配用高效笼式选粉机，成品细度可在400～600m2/kg范围内灵活调节，当控制矿渣微粉比表面积450m2/kg时，立磨台时产量达52t，系统电耗为37.3kwh/t。

以上事实证明：无论水泥及矿渣微粉的制备过程，传统的粉磨工艺将逐步向料床粉磨工艺过渡，立磨、辊压机、筒辊磨等高效粉磨设备，必将在不同场合取代现行管磨机，具有广阔的增产、节电前景。

挤压联合粉磨和筒辊磨系统

在辊压机问世之初，主要用于预粉磨流程，其功效尚不能完全发挥，加之辊压机自身存在一定的技术缺陷：辊面磨损过快、液压系统泄漏、边缘效应等，经过20余年的发展改进及新材料、新技术的应用，辊压机的技术性能不断得到完善，现阶段辊压机辊面工作寿命可达20000h以上，其他方面的问题也就迎刃而解。

辊压机作为终粉磨设备，其电耗较低，比球磨系统节电30%以上。但存在水泥颗粒级配范围过窄、均匀性系数n值偏大、水泥凝结时间过快（石膏分布不均匀缓凝效果差所致）、成品颗粒形状为多角形结构，导致水泥标准稠度需水量过大等。采用挤压联合粉磨工艺，主要是充分发挥辊压机的预粉磨功能，必须使辊压机多做功，才能增加挤压料中细粉的含量，辊压机多做功1kwh，后续管磨机可节省2~3kwh,管磨机能够真正发挥其特有的研磨功能，在使系统获得高产低耗的同时，对入磨粗粉水泥的多角形结构颗粒进行“整形”，改善水泥的颗粒级配，降低需水性，以确保提高水泥的使用性能。

采用挤压联合粉磨工艺可在原粉磨系统基础上增产50%～150%，单位粉磨电耗较普通管磨机粉磨工艺可节省30%以上。挤压联合粉磨系统的后续管磨机有开流和圈流两种形式，同一企业采用挤压联合粉磨工艺，后续均为椎3.2×13m管磨机。开流、圈流两种不同系统制备的水泥性能见表4。

从表4得知，在相同熟料配比条件下，采用挤压联合粉磨工艺后续管磨机为开流系统时，所磨制的强度等级p·o52.5水泥早、后期强度略高于圈流系统粉磨的水泥。同时，凝结时间也要短些，水泥颗粒级配范围更宽些，开流系统单位粉磨电耗为25.7kwh/t，圈流系统单位粉磨电耗为27.4kwh/t。此外，圈流系统工艺略复杂些，这也许是部分企业选用开流粉磨工艺的真正原因。

传统的管磨机粉磨工艺，其粉磨空间四周不限，难以形成料床，故效率低、单位粉磨电耗高、研磨体消耗大、生产成本高。目前应用广泛的挤压联合粉磨系统部分引入了料床粉磨工艺，属成熟的节能工艺技术，但工艺系统布局较为复杂，随着时间的推移，将会逐步向立磨终粉磨过渡。

立磨、辊压机、筒辊磨均为料床粉磨的高效节电设备，实现无球化终粉磨，用于制备水泥和矿渣微粉，相对传统管磨机粉磨工艺而言，节电幅度达30%～40%以上，更有利于节能减排，发展循环经济。

立磨集烘干、破碎、粉磨、选粉、收集、输送于一体，并已率先实现大型化，工艺流程简单、占地面积小，单位粉磨电耗和金属磨耗低，是当前大、中型水泥及矿渣微粉制备企业首选的高效粉磨工艺设备。

立磨、筒辊磨与传统管磨机粉磨工艺所制备的水泥力学性能相比，具有更高的早、后期强度，可以增加混合材掺加量、降低吨位水泥制造成本，综合提高经济效益。同时，由于大量掺用工业废渣，有利于净化环境、消除废渣污染。

无论磨制水泥或矿渣微粉，要求磨前设置多道强力除铁程序，由于单质铁粒具有铁磁性和可塑性，难以磨细的同时在磨内产生富集，加剧设备磨损，必须予以去除，以使粉磨系统保持较高而稳定的粉磨效率，有效降低主机设备磨损，延长工作寿命。