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鎶琛撳伐钘?

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  • 粉煤灰超細微粉磨細技術
  • 2017/6/5 閱讀次數:[982]
  •   粉煤灰的主要化學成分為SiO2、Al2O3和Fe2O3,高鈣灰則含有較多的CaO。早在1914年,美國人Anon發表了“煤灰火山特性的研究”,首先發現粉煤灰中氧化物具有火山灰特性。而對用于水泥和混凝土的研究,是由美國伯克利加洲理工學粉磨中心的RE維斯在1933年后開始的。由于水泥和混凝土中可以大批量用粉煤灰,因此,其應用一直是我國水泥界研究的重點。粉煤灰在混凝土的利用,主要產生三種效應:火山灰活性效應,即水泥水化產生的Ca(OH2)將激發粉煤灰的活性,使之反應生成以C-S-H凝膠為主的膠凝物質;形態效應,即粉煤灰的顆粒形態所決定的,當微珠含量大于50%時,流動性提高,減少混凝土的用水量,改善混凝土的工作性質;微集料效應,即小于45μm篩余的微粉可填充混凝土中的孔隙,與Ca(OH2)反應生成的凝膠也可填充微小孔隙,使混凝土更加致密。粉煤灰細磨后,不但可以加快熟料顆粒的水化速度,還可以提前破壞粉煤灰密實的球形外殼,加快粉煤灰的火山灰反應,從而提高水泥早期強度。粉煤灰原灰或粗灰經管磨機高細粉磨至一定細度后,制成粉煤灰摻合料摻入混凝土后,不僅可以取代部分水泥的煤、電、石灰石等消耗,降低混凝土的成本,保護環境,而且可以提高混凝土的后期強度,改善新拌混凝土的工作性,改善混凝土的耐久性,生產高性能水泥。因此,粉煤灰的高細粉磨作為粉煤灰的綜合作用的一條良好的途經,必然會越來越受到相關企業的高度重視。
    但目前國內粉煤灰的粉磨普遍存在效率低、消耗高,產品細度難以控制,需水理超標等問題。例如,當前國內技術條件下,采用管磨機粉磨Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰的平均電耗分別為25KW/T~33KW/T和20KW/T~30 KW/T,僅耗電一項成本 高達每噸13元~20元,造成國內粉煤灰粉磨利潤空間縮小,經濟效益不理想。
    1.0粉煤灰管磨機效率普遍低下的原因是多方面的,
      1.1、磨內物料流速過快
      入磨粉煤灰粒度一般在1mm以下,表面積150~230m2/kg,粉煤灰進入第二倉細度更細,比表面積在290~330m2/kg以上,加上粉煤灰表面光滑,含有大量球形玻璃體,流動性能好。粉煤灰流動速度快,容易造成:
      (1)粉煤灰在管磨機內停留時間過短,一般只有幾分鐘,研磨時間不足,產品細度容易跑粗:(2)磨內料球比嚴重偏低,研磨體粉磨能力難以發揮。在下常生產時停磨打開磨門檢查,常常只見研磨體而看不到粉煤灰,在實際生產時球砸球,球砸襯板現象嚴重,造成能量的損失,也增大了襯板、研磨體等金屬材料的消耗。
      為了控制粉煤灰的流動速度,達到合理的料球比和一定的研磨時間,可在粉煤灰管磨機內使用減慢物料流速的技術裝置,如ZG復合式隔倉板、溢流型出口篦板、溢流圈等。浙江三獅水泥有限公司、安徽宣城發電廠、信陽大唐發電廠等單位的粉煤灰管磨機使用這些技術措施后,粉煤灰流速都降到了0.6m/min以下,有效改善了磨內工況,提高了磨機產、質量,減少了研磨體消耗,并大幅降低了生產噪音,改善了工作環境。
      1.2 嚴重的過粉磨
      在普通粉煤灰管磨機內還存在嚴重的過粉磨問題,導致產品產量、質量下降。從粉磨工藝來考察,在粉磨過程中,物料在磨內沿著磨機從磨頭到磨尾的縱長方向上的細度發展,由粗到細,直至出磨細度為合格料,似乎形成一個合理的細度梯度。若進一步深入分析,從縱向的每一點的橫截面上來看,物料顆粒粗細懸殊,細度極不均勻。在粉煤灰管磨機后倉內的每一個橫截面上,45μm以下的合格料都占大多數,但同時也存在一定量的不合乎細度要求的粗物料。為了達到出磨細度的要求,只好用過長的粉磨時間來完成。這樣,在磨內沿著磨機縱向的粉磨物料,在細度發展過程中,由磨頭到磨尾合格料的百分含量越集越大,但必須要等待全部物料達到細度指標合格后,方可排出磨外。
      由于合格料不能及時排出磨外,它們對較粗的物料的進一步粉磨起緩沖和阻磨作用,耗費過多的粉磨時間使粉磨效率無法提高。同時,由于部分粉煤灰被過度粉磨,產品比表面積過高,需水量超標,粉煤灰產品的性能及經濟價值下降。
      減少粉煤灰過粉磨的關鍵:一是研磨體級配要恰當,避免將粉煤灰中大量的玻璃微珠過度粉碎。二是采取有效的技術措施,及時排出磨內合格細粉。
      1.3 各項技術參數不合理
      粉煤灰管磨機的重要技術參數包括:前后倉倉長比、研磨體級配和填充率、磨內風速等。普通粉煤灰管磨機常見的問題是:
      1.3.1前后倉倉長比不合理,粗磨能力有余而細磨能力不足:
      1.3.2 倉研磨體級配有誤, 常見的是使用的球徑偏大,粉磨能量過多地消耗在球砸球,球砸襯板結上:
      1.3.3磨內風速過高,細度跑粗,產品質量難以保證。根據我們的試驗結果和實際生產經驗,通過制定合理的各項技術參數,完全可以解決上述各種問題,大幅節能降耗,提高產品質量。例如浙江三獅水泥有限公司、安徽宣城發電廠、廣西隆安水泥廠等單位等粉煤灰微粉公司,各項技術參數在作了合理的調整后,粉煤灰管磨機臺時產、質量都有明顯的提高。
      1.4水泥管磨機的技術特點
      經過多年的研究,我們發現粉煤灰與水泥的粉磨在多個方面都有各自不同的特點和規律。
      1.4.1從粉磨機理來看,粉煤灰的粉磨只有體積粉碎與表面粉碎兩種模型,粉磨對于45μm以下細粉煤灰(玻璃微體)幾乎不起作用,這與水泥的粉磨又是不同的。水泥與粉煤灰粉磨的這些特點,決定了它們在粉磨工藝過程、研磨體級配、倉位布置等等方面各有其規律,才能達到高產、優質、低消耗的目的。
      1.4.2從產品性能要求來看,水泥 看重的是粉磨對提高早期強度的效果,對比表面積,水泥顆粒分布有特別的要求,而粉煤灰作為混凝土摻合料,被看重的是對混凝土工作性及耐久性的改善和提高,對需水性有特別的要求,因此二者在細度、顆粒級配上要求是不同的。
      1.4.3從粉磨的物料來看,水泥熟料中占70%以上的阿利特、貝利特是離子晶體結構,結它們的粉磨需要破壞高強度的離子鍵;而粉煤灰中占50%~80%的是相互粘連在一起的玻璃微珠,物料的粉碎主要是打斷細小球形玻璃體之間的粘連。
      1.5目前國內粉煤灰管磨機,無論是磨內結構還是各項技術參數,與水泥磨比較都沒有大的改變,缺乏針對性。粉煤灰管磨機完全套用水泥管磨技術,在理論上是不科學的,實踐上也不可能達到應有的效率。比如,磨內篩分技術應用于水泥粉磨能取得良好的效果,但是一些企業用之于生產粉煤灰效果并不理想,這是因為粉煤灰入磨物料粒度基本小于1.5mm,經過 倉的粗磨后,細度更細,一般能達到0.6mm以下,普通篩分裝置根本起不到篩分的作用,反而會加快粉煤灰的流動速度,惡化磨內工況。又比如,粉煤灰管磨機 倉研磨體對物料的粉磨,要求既要有較強的沖擊力,又要有較強的研磨能力,這樣才能與粉煤灰的粉磨機理相造應,才能有較好的效果,套用水泥磨的階梯襯板,溝槽襯板或小波襯板等,都無法滿足要求。我們專為粉煤灰粉磨過程的特點, 取得了良好的提高粉磨效率的結果。
      1.5.1、磨機的倉數及倉長比:針對入磨粉煤灰粒度小,易破碎、水份要求略高及產品要求細等特點,磨機確定為兩倉磨。一倉為細碎倉,二倉為研磨倉。并做到在保證粉煤灰在一倉內能得到充分細碎并穩產高產的同時,盡可能的調整二倉的長度,以延長粉煤灰在二倉的研磨時間。由于粉煤灰產品要求細,入磨粒度小,產量僅為同細度水泥的1/2強。由于磨內物料變少,研磨體之間的摩擦力加大,磨內溫度升高,粉煤灰在研磨過程中流速過快容易跑粗。因此為了確保磨機產量的穩定和研磨能力的發揮,磨機倉長比的必須合理。
      1.5.2、研磨體及其級配一般的開流管磨機在細碎倉內均采用鋼球為研磨體,平均球徑視入磨物料的粒度,水分來確定。而針對粉煤灰粒度小,流動性好等特點,必需調整破碎能力,強化研磨能力。因此要根據磨機的襯板結構特點選擇合適的研磨體,以保證在細碎倉的既破碎又兼粗磨的功能實現。在磨機的研磨倉我們全部采用微型鋼段,通過增加研磨體比表面積的方式,達到提高研磨能力的目的。
      1.5.3、內篩分裝置使磨機研磨倉內的微型研磨體發揮 研磨能力的前提是必須將其所研磨的粉煤灰粒度限制在一定范圍之內,如顆粒過大,微型研磨體將無能為力。而所擔當這一任務的, 是我司粉磨中心“新型高細磨”技術的核心-ZG磨內弧型篩分裝置。但這一弧型篩分裝置也必須根據物料在破碎倉的篩余曲線、物料的水分、產質量要求以及安裝時與磨機配套性來確定并重新設計。因此我們紫光公司根據磨機的規格,粉煤灰在細碎倉內的細度,粉煤灰水分、產、質量要求等設計了與之相應的篩分裝置,以確保研磨倉內微型鋼段研磨能力的發揮及產、質量達標。
      1.5.4、磨機襯板針對粉煤灰的特性及產品的質量要求,要達到高產、優質、低耗、高效的目的,必須挖掘磨機的潛在能力,而在磨機功率、研磨體形式、裝載量、級配等確定后,對磨機的襯板進行與之相應的重新設計十分必要。傳統的襯板( 常用的如階梯、大波紋、小波紋等)是根據水泥熟料的易磨性,常規的入磨粒度和研磨體及水泥的產質量要求設計并與之相適應的。而對于粉煤灰的特性、產質量要求以及研磨體的形式、級配則明顯不足,應有所改變。在細碎倉,如果采用常規形式的襯板,如階梯、小波紋等。由于階梯襯板對于鋼段提升的高度過高,則使鋼段無法拋落在物料聚集的部位;而小波紋襯板又帶段能力不足,鋼段提升高度不夠,均影響破碎效率。因此,為了使這一級配的鋼段實現既能破碎又兼粗磨的功能,我們重新設計了提升能力介于階梯式和小波紋襯板之間的雙波紋襯板,較好解決了在細碎倉使用鋼段擔當破碎又兼粗磨的問題。在研磨倉的襯板,為了提高微段的研磨效率,必須適當的加大帶段能力,增加微段的動能及運動范圍,因此設計出比小波紋襯板的波紋數量減少,加大波紋高度的新型三波紋襯板。提高了微段的研磨效率,效果良好。另外,為了克服因研磨倉加長,鋼段段徑減小可能導致的鋼段運動中的“渦流”現象,我們設計了高效“活化襯板”和溢流檔料環,使其均布在研磨倉內,減緩“渦流” 現象的產生,擴大微段的運動范圍,增強研磨能力。結果表明,新設計的襯板達到了預期的目的。
    1.5.5、出料篦板為了達到提高研磨效率的目的,除了增加研磨體的研磨面積和增大研磨體的動能外,還要設法延長粉煤灰在研磨倉內的停留時間,控制料段比,加大研磨機會。為了減緩粉煤灰在研磨倉內的流動速度,增加研磨時間,我們對出料篦板根據粉煤灰微粉的產質量要求,設計了強溢流型出料篦板,通過精密加工和安裝,達到增加料段比,延長粉煤灰在研磨倉內的停留時間,加大研磨機會,提高產品比表面積的目的。綜上所述,我們始終圍繞著粉煤灰的粉磨特性及礦粉的產、質量要求,有針對性的對磨機內的各個環節進行了改進。幾乎可以說,除了磨機筒體,磨頭襯板、及襯板螺栓外,磨內所需的一切配件都重新進行了設計和改進,達到并超過了預期的效果。開發出了真正意義的“閉路粉煤灰微粉管磨機”。
    2.粉煤灰閉路粉磨技術
    鹽城紫光公司聯合了國內粉煤灰綜合應用 知名的院校南京工業大學材料科學系,成功研制開發了粉煤灰磨細專用的球磨機,將燃煤電廠排放的原灰或者粗灰進行磨細,達到成品灰細度。由于電廠經過分選的粉煤灰粗灰里還含有大部分細灰,在球磨機前增設一臺分選設備,先將粗灰里的細灰選出來,粗灰回球磨機進行研磨,研磨過的粉煤灰再次進行分選,分選后將粗灰再次重新返回球磨機進行超細研磨,整個系統形成閉路循環粉磨,生產出能配制高性能砼的 摻合料(微粉),大大提高了粉煤灰綜合利用的經濟效益,能夠實現粉煤灰的全部綜合利用。
    2.1.磨細系統流程
     
     
    ZG系列粉煤灰超細球磨機系統主要由原灰倉,輔料倉、螺旋給料機、電子計量稱、粉煤灰專用球磨機、選粉機、氣箱脈沖布袋除塵器、引風機、螺旋輸送機、斗式提升機、給料機、控制系統等組成;系統直接由原灰倉下取灰,經螺旋給料機給料,電子稱稱重后由空氣斜槽輸送進入磨頭提升機,由提升機喂入選粉機進行磨細前的分選,分選后的粗灰經空氣斜槽送入磨機進料口,進入球磨機研磨,經磨機研磨后的物料中含有大量細灰,再次由提升機喂入選粉機分選,分選出的細灰經后續輸送設備送入成品灰庫,磨機尾部配有收塵系統進行收塵,采用此種閉路研磨工藝與開路(無選粉機)系統相比可提高臺時產量30~40%以上
    3  結語
      綜上所述,目前國內粉煤灰管磨機普遍存在的問題是:磨內物料流速過快,料球比偏低、嚴重的“過粉磨”、各項技術參數不合理以及研磨體級配、襯板、隔倉板、出口篦板結構缺乏針對性,它們是粉煤灰管磨機效率低、電耗高的主要原因。針對這些問題,鹽城紫光司成功開發了“閉路粉煤灰微粉管磨機技術”對粉煤灰管磨機粉磨過程進行系統的改造,取得了良好的社會經濟效益,已在國內數十家企業得到應用,證明一般能提高粉煤灰管磨機臺時產量35~40%,節電25%以上,并能提高粉煤灰的質量等級,應用前景廣闊。我們愿與致力于粉煤灰加工領域的同仁一道,為我國的資源再利用,生態環境保護和國民經濟可持續發展盡綿薄之力。
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