摘要在“輥壓機+V型選粉機+球磨機+高效選粉機”聯合粉磨系統中，輥壓機系統產生的微粉（3~32μm）可達到35%~40%，為此，通過分流閥將輥壓機系統產生的微粉按不同比例加入成品形成半終粉磨。對原材料細度、成品顆粒級配和物理性能進行分析驗證，通過試驗調整細度指標，可找出輥壓機系統產生的微粉最佳摻入量，在保持水泥強度和與外加劑相容性基本不改變前提下，實現提高產量和降低電耗的目的。
目前，水泥企業普遍應用的帶輥壓機雙閉路聯合粉磨工藝存在著產量偏低的情況，將聯合粉磨工藝改造為半終粉磨工藝可提升15%~30%的產量，但在生產P·O42.5及其以上等級水泥時會由于水泥中片狀和不規則狀物料顆粒增多，造成成品水泥的需水量增大，與外加劑相容性變差。
本文總結的是我公司通過分流閥將輥壓機系統產生的微粉按不同比例加入成品形成半終粉磨的試驗情況，供同行參考。
1 試驗粉磨系統基本情況主要設備配置及性能見表1，物料配比及細度指標見表2。
表1 主要設備配置及性能
表2 P·O42.5水泥物料配比及細度指標
注：粉煤灰直接喂入選粉機。
2 粉磨流程改進我們在出V型選粉機與入磨溜子之間安裝可調節翻板式分料閥（以下簡稱分料閥），該分料閥可將物料分為兩路，一路入磨機，另一路經空氣輸送斜槽入高效選粉機，同時，該分料閥還可進行10格調節（0%~100%）。試驗前后工藝流程簡圖及照片分別見圖1~圖3。
圖1 改造前聯合粉磨工藝流程
圖2 改造后半終粉磨工藝流程
圖3 兩路分料閥3 試驗步驟（1）在設備運行穩定、產質量正常情況下，出V型選粉機微粉全部入磨機，即以聯合粉磨方式為基準，簡稱為試驗1；
（2）將分料閥閥桿調至2格，出V型選粉機微粉約有80%入磨機，簡稱為試驗2；
（3）將分料閥閥桿調至4格，出V型選粉機微粉約有60%入磨機，簡稱為試驗3；
（4）將分料閥閥桿調至5格，出V型選粉機微粉約有50%入磨機，簡稱為試驗4；
（5） 質量指標的調整為試驗5。
生產P·O42.5水泥時開始試驗，在設備運行穩定、產質量正常（試驗1）情況下將分料閥調至5格（試驗4），通過中控調整，磨機產量雖然提高15%，但出磨提升機電流由正常的82~85 A上升至報警狀態（92~95 A），出磨水泥比表面積也下降15~20 m2/kg，分析認為由于提升機入料中含有較多未經過粉磨的粗顆粒，造成選粉機回粉（粗粉）含量增多，球磨機破碎和研磨效率降低，循環負荷增大，因此未進行開啟分料閥5格以上的試驗。為此，將分料閥降至4格進行試驗（試驗3），經中控調整，出磨提升機電流處于穩定安全運行范圍，出磨水泥比表面積也符合質量指標要求，可將分料閥降至2格進行試驗（試驗2）。
關閉和開啟不同格數的分料閥進行生產，分別標定磨機產量，并對粉磨過程中各點物料進行取樣，測定物料顆粒組成及物理性能、與外加劑相容性。然后對加工過程中各點物料粒度變化情況進行比較后進行質量指標的調整（試驗5）。
4 試驗數據的比較和說明4.1 試驗過程中輥壓機物料顆粒組成變化
入輥壓機熟料篩分粒度組成變化見表3，出V型選粉機微粉顆粒組成變化見表4。其中，出V型選粉機微粉是指物料經輥壓機擠壓，由V型選粉機進行分選后的細料，也就是輥壓機加工后的產品。
表4 出V型選粉機微粉顆粒組成變化情況
從表3和表4比較可知，四種試驗運行情況下，試驗原始物料配比不變，熟料粒度差別不大的情況下，隨著投料量的增加，出V型選粉機微粉總體變粗。
4.2 成品水泥顆粒組成變化
成品水泥顆粒組成變化分析見表5，成品水泥物理性能變化見表6。其中，（1）水泥凈漿流動度和混凝土坍落度試驗中減水劑均使用JY公司生產的PS-1型聚羧酸減水劑；（2）水泥凈漿流動度試驗依照GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行，減水劑摻入量為水泥質量的0.8%；（3）混凝土強度等級為C30，依照JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》進行的相同配合比設計，減水劑摻入量為膠凝材料質量（水泥、粉煤灰和礦粉）的2.0%，膠凝材料和骨料均為同一進廠批次，坍落度試驗依照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行。
由表5和表6可以看出，成品水泥隨著產量的增加，相對基準試驗1，試驗2和試驗3中<3 μm和3~32 μm顆粒含量增加，≥32 μm顆粒含量減少，特征粒徑X'和中位徑D50變小，均勻性系數n增大，顆粒分布更為集中；在比表面積基本相同情況下，成品水泥的凈漿經時損失和混凝土坍落度損失增大，說明成品水泥與外加劑的相容性變差，但水泥和混凝土的抗壓強度有所提高。
由于部分V型選粉機微粉中達到成品粒徑的細粉直接入成品，成品水泥顆粒分布變窄，顆粒堆積密度下降，空隙率增大；＜3 μm顆粒含量增加，水化速度加快。水泥顆粒形貌中片狀和不規則狀物料顆粒增多，球形度顆粒相對減少，球形度相對變差，顆粒間的內摩擦角增大，相同質量的顆粒表面積相應增大，導致顆粒表面濕潤的吸附水增加，造成成品水泥的標準稠度用水量相應增加，水泥與外加劑的相容性變差。
在相同細度指標（比表面積）的情況下，寬顆粒分布的水泥早期水化稍快些，窄顆粒分布的水泥后期水化快些，28d齡期的水化程度也稍高些，根據成品水泥強度和外加劑相容性的變化，我們進行了試驗5，在試驗3的基礎上，將質量（比表面積）指標下調10 m2/kg，擴大顆粒分布的寬度和減少＜3 μm顆粒含量，由表6可以看出，通過調整，試驗5成品水泥強度和與外加劑相容性基本保持和基準試驗1相同。
4.3 對產量的影響及分析
SX3000型選粉機系統循環負荷率和選粉效率對比見表7。
由表7可知，基準試驗1中選粉效率較低，說明磨機存在過粉磨情況。部分V型選粉機微粉直接進入高效選粉機，相對于基準試驗1，試驗2、試驗3和試驗5提供給選粉機的物料中合格細粉量增加，降低了回磨的循環料量，經過高效選粉機分選后，成品率提高，磨內通過料量相應減少，降低了循環負荷率，減緩了對研磨體的襯墊作用，避免了過粉磨現象，使粉磨系統產量提高。
5 效益分析試驗過程中粉磨系統的電耗及產量變化見表8。
相對于基準試驗1，試驗5水泥產量提高10.9%，水泥單位電耗32.0 kWh/t，水泥每噸節電2.5 kWh/t，2017年此磨機生產P·O42.5水泥34.8萬t，電價按0.58元/kWh計算，同比創造經濟效益50.5萬元，其中不包括增產水泥3.6萬t增加的銷售利潤。
注：總耗電量是指粉磨系統中密封變壓器、磨主電動機、動輥電動機、定輥電動機、系統風機、循環風機的耗電量總和。
6 結論在聯合粉磨系統中，出V型選粉機微粉經分料閥按最佳比例直接喂入選粉機，形成部分半終粉磨工藝，可有效減少球磨機內“軟墊”和“過粉磨”現象，能夠增加球磨機破碎和研磨效率，水泥產量提高10.9%，且噸水泥電耗降低2.5kWh/t。
進入成品的V型選粉機微粉中球形顆粒減少和<3 μm顆粒含量增多，使成品水泥與外加劑相容性變差，可通過調整質量指標（比表面積）方法，擴大水泥顆粒分布的寬度和減少<3 μm顆粒含量，使成品水泥保持和聯合粉磨工藝基本一致的強度和與外加劑相容性。
本試驗僅是通過分料閥用空氣輸送斜槽將部分出V型選粉機微粉輸送至高效選粉機進行分選形成半終粉磨工藝，未對其他設備進行改造，此工藝改造簡單，實施方便。根據相關文獻報道，其他通過調整磨機級配、重新分配磨機倉長、改造O-Sepa選粉機等措施也可有效提高半終粉磨工藝的磨機產量。
