1 前言 在水泥生產(chǎn)中粉磨階段能耗大、效率低。提高磨機(jī)效率,降低能耗,除了從設(shè)備、工藝方面進(jìn)行改進(jìn)外,使用水泥助磨劑也是一種有效途徑。在水泥生產(chǎn)企業(yè)的粉磨作業(yè)中使用水泥粉磨工藝外加劑,是一項(xiàng)有利于節(jié)能降耗、提質(zhì)增效、減排利廢的措施。國(guó)外水泥企業(yè)使用助磨劑非常普遍。隨著新型干法水泥的快速發(fā)展及水泥ISO強(qiáng)度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,水泥助磨劑在我國(guó)水泥工業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。近幾年來(lái),國(guó)外較多水泥助磨劑廠家相繼進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng),國(guó)內(nèi)水泥助磨劑廠家也迅速發(fā)展到上百家,客觀上存在著水泥助磨劑產(chǎn)品的質(zhì)量安全性和使用有效性問(wèn)題。因此,如何科學(xué)的選擇和使用水泥助磨劑成果眾多水泥企業(yè)關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。為此,筆者結(jié)合本廠在選擇及使用水泥助磨劑產(chǎn)品中的經(jīng)驗(yàn),就如何科學(xué)選用和使用水泥助磨劑,提出自己的一些看法和意見(jiàn),供相關(guān)水泥生產(chǎn)企業(yè)同行參考。 2 水泥助磨劑的作用機(jī)理 在水泥生產(chǎn)的粉碎作用中,助磨劑的主要作用是減小物料破碎作用過(guò)程中的阻力,防止結(jié)塊以及磨機(jī)內(nèi)部糊球,減小磨機(jī)裝料量,并能有效改善選粉機(jī)的工作效率,而對(duì)磨機(jī)總體性能影響不大。 一般認(rèn)為,物料粉磨過(guò)程中的顆粒結(jié)塊和磨機(jī)內(nèi)部糊球是由于吸引熱力、化學(xué)力和機(jī)械力共同作用的結(jié)果。這三種作用力由于助磨劑的存在和作用而部分中和和消除,從而減弱了水泥細(xì)顆粒間的凝聚力,減小了結(jié)塊對(duì)粉磨效率的負(fù)面影響,有利于細(xì)的物料顆粒的流動(dòng)。這樣,磨機(jī)內(nèi)瞬時(shí)的物料裝填量減小,鋼球與熟料比例得到改善,單位質(zhì)量或產(chǎn)量的水泥所需要的研磨時(shí)間將相應(yīng)減少(即影響磨內(nèi)裝料量、物料流速或填隙率等)。 3 水泥助磨劑的選用 3.1 水泥助磨劑的種類 從水泥生產(chǎn)企業(yè)的需求和實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看,水泥粉磨工藝外加劑也即是我們通常所說(shuō)的助磨劑可以分為如下幾種: (1)用于提高水泥磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量的助磨劑,即增產(chǎn)型或提產(chǎn)型助磨劑。該類產(chǎn)品從作用機(jī)理角度可大致分為兩種:一是以助磨劑微粒嵌入物料微裂紋,擴(kuò)展裂紋,以利于物料粉碎研磨為主要作用的;該類型助磨劑產(chǎn)品一般不會(huì)加快磨機(jī)內(nèi)部物料顆粒的移動(dòng)速度。二是以助磨劑分散于物料或鋼球表面,從而屏蔽或消除物料粉碎過(guò)程中的靜電,以減少粉狀物料吸附或團(tuán)聚為主要作用原理,這種助磨劑產(chǎn)品一般都會(huì)加快磨機(jī)內(nèi)部物料的移動(dòng)速度。目前國(guó)內(nèi)使用較多的以醇胺為主要成分的助磨劑產(chǎn)品大都為后者。較具代表性的產(chǎn)品有格雷斯的HEA2®系列、萬(wàn)順的CD-88系列、南京寶佳的LHB系列、天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院的BD9911系列及云南高筑科技開發(fā)有限公司的CGA® 系列助磨劑等。 (2)用于改善水泥性能如可以減少混凝土配比中對(duì)水的需求量、能夠延遲或縮短凝結(jié)時(shí)間或可以增加水泥、混凝土早期強(qiáng)度或后期強(qiáng)度的助磨劑,即質(zhì)量改進(jìn)型或增強(qiáng)型助磨劑。國(guó)內(nèi)使用較多的主要是在于改善水泥的強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度的助磨劑,其按照作用原理又可分為:化學(xué)激發(fā)型和改善水泥顆粒級(jí)配型兩種;瘜W(xué)激發(fā)是以化學(xué)方式激發(fā)和優(yōu)化水泥顆粒的水化反應(yīng)并達(dá)到提高水泥強(qiáng)度的目的。研究表明顆粒級(jí)配在一特定范圍內(nèi)時(shí)水泥的強(qiáng)度最高,水泥性能更優(yōu)越,因而加入改善水泥顆粒級(jí)配的助磨劑能夠通過(guò)改善水泥的顆粒級(jí)配,使水泥的強(qiáng)度提高。水泥企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的該類助磨劑產(chǎn)品一般同時(shí)具有上述兩個(gè)作用過(guò)程。較具代表性的產(chǎn)品有格雷斯的TDA®及CBA®系列、西卡的SikaGrind® 700系列、南京寶佳的LHB系列及云南高筑科技開發(fā)有限公司的CEA®系列等。 (3)用于同時(shí)提高水泥磨機(jī)產(chǎn)量及改善水泥強(qiáng)度,即復(fù)合型水泥助磨劑。復(fù)合型水泥助磨劑作用原理也是以上兩種產(chǎn)品的多重復(fù)合和優(yōu)化組合。該種水泥助磨劑更為復(fù)合中小型水泥企業(yè)及水泥粉磨企業(yè)的需求。 3.2 水泥助磨劑的選擇依據(jù)和方法 助磨劑產(chǎn)品的種類較多,水泥生產(chǎn)企業(yè)在選擇和使用時(shí)有較多的選擇。JC/T667-2004《水泥助磨劑》標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)定水泥粉磨用的工藝外加劑能否用于水泥生產(chǎn)的技術(shù)依據(jù)。水泥企業(yè)選用助磨劑時(shí),一定要對(duì)助磨劑生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)許可證、產(chǎn)品檢驗(yàn)合格證進(jìn)行確認(rèn);簽發(fā)證件單位是否通過(guò)國(guó)家認(rèn)證資格;檢驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容是否符號(hào)JC/T667-2004《水泥助磨劑》標(biāo)準(zhǔn)的要求;這是確定選用哪種助磨劑的首要條件。水泥助磨劑中的堿和氯離子含量、氨釋放量是否對(duì)混凝土造成危害;在選擇助磨劑供貨單位時(shí),應(yīng)該優(yōu)先選擇具備科研、檢測(cè)、混凝土試驗(yàn)服務(wù)能力的助磨劑廠商合作,對(duì)助磨劑的環(huán)保質(zhì)量必須引起重視,不要被低價(jià)位所迷惑。 此外,水泥生產(chǎn)企業(yè)要根據(jù)自身的產(chǎn)品特點(diǎn)、設(shè)備狀況和生產(chǎn)的實(shí)際情況,特別是水泥磨機(jī)的設(shè)備和工藝配置作比較而選擇,這樣便于助磨劑供應(yīng)商提供比較合適的助磨劑產(chǎn)品。對(duì)于水泥早期強(qiáng)度低或水泥齡期強(qiáng)度增進(jìn)率較低的企業(yè),可考慮選用增強(qiáng)型助磨劑;對(duì)于一些水泥產(chǎn)品的比表面積控制很高但水泥早期強(qiáng)度仍不理想的企業(yè),可以選用能夠改變水泥顆粒級(jí)配的增強(qiáng)型助磨劑。 混合材的種類和配比也是影響增強(qiáng)型助磨劑發(fā)揮作用的重要因素之一。選擇以粉煤灰、礦渣為混合材的,使用增強(qiáng)型助磨劑的增強(qiáng)效果相對(duì)較好,而單純使用爐渣做混合材時(shí)使用助磨劑的效果就不明顯。 另外,使用水泥助磨劑時(shí)還需要注意助磨劑對(duì)水泥后期強(qiáng)度、強(qiáng)度增進(jìn)率和水泥其它物理性能如凝結(jié)時(shí)間、安定性、需水量的影響。由于助磨劑有些是以化學(xué)激發(fā)的原理起作用的,在磨內(nèi)溫度比較高時(shí),化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜,是否會(huì)影響水泥其它各方面的性能要做充分的試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。因此,前期的小磨試驗(yàn)是必不可少的。 對(duì)于磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量偏低或大型磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量波動(dòng)較大時(shí)應(yīng)該選用增產(chǎn)型助磨劑。而對(duì)于開路磨、開路高細(xì)磨,磨內(nèi)物料溫度高,靜電吸附嚴(yán)重,過(guò)粉磨現(xiàn)象嚴(yán)重,宜選用能夠消除靜電、加快物料移動(dòng)速度的助磨劑。帶預(yù)粉碎或輥壓機(jī)的大型磨機(jī),由于磨機(jī)內(nèi)主要進(jìn)行物料的研磨,靜電吸附、過(guò)粉磨現(xiàn)象尤其嚴(yán)重,使磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量偏低或波動(dòng)大,此類磨機(jī)也應(yīng)該選用能夠減少過(guò)粉磨現(xiàn)象、增加物料流速的助磨劑。閉路短磨或直徑兩米以下的磨機(jī)則宜選用對(duì)磨內(nèi)物料移動(dòng)速度影響不大的助磨劑。此外,由于入磨物料綜合水分太大而造成磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量偏低的,使用助磨劑也一般不會(huì)有明顯的效果。 從經(jīng)濟(jì)效益考慮,水泥生產(chǎn)企業(yè)在選用助磨劑產(chǎn)品時(shí)一般會(huì)首選復(fù)合型助磨劑,這樣既能夠提高水泥的早期強(qiáng)度又能提高磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,雙重效果更能夠帶來(lái)良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。但是值得注意的是:復(fù)合型助磨劑提高強(qiáng)度或產(chǎn)量的幅度不會(huì)有單獨(dú)提高強(qiáng)度或單獨(dú)提高產(chǎn)量的幅度大,甚至是一方面提高的幅度比較大而另一方面則略有提高。因此鑒于水泥粉磨作業(yè)過(guò)程的復(fù)雜性,復(fù)合型助磨劑是否適合該種磨機(jī)類型、在哪個(gè)方面能夠起到多大的作用,應(yīng)該從生產(chǎn)性試用中得到驗(yàn)證。 4 水泥粉磨作業(yè)中助磨劑的使用 4.1助磨劑的試用 在水泥生產(chǎn)企業(yè)正式使用助磨劑前,應(yīng)該進(jìn)行助磨劑的小磨試驗(yàn)及生產(chǎn)性試用,考查助磨劑對(duì)水泥物理性能的影響。雖然每種助磨劑產(chǎn)品都是助磨劑生產(chǎn)廠家推出的成熟產(chǎn)品,但是具體到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,助磨劑能夠提高多少臺(tái)時(shí)產(chǎn)量或增加多少兆帕的強(qiáng)度或提高多少混合材用量,對(duì)所生產(chǎn)水泥的其它物理性能有無(wú)影響、有多大程度的影響等,都需要在小磨試驗(yàn)及生產(chǎn)性試用中得到驗(yàn)證。在進(jìn)行生產(chǎn)試用前應(yīng)對(duì)水泥磨機(jī)進(jìn)行一次標(biāo)定,將水泥粉磨系統(tǒng)調(diào)整至最佳匹配狀態(tài)(正常工藝狀態(tài))。水泥磨的非正常工藝狀態(tài)將會(huì)降低助磨劑的使用效果。 4.2入磨物料和磨機(jī)系統(tǒng)的調(diào)整和控制 入磨物料的粒度和水分對(duì)助磨效果的影響也較大。入磨物料的粒度過(guò)大,會(huì)影響磨機(jī)的粉磨效率,造成水泥細(xì)度跑粗,且影響助磨劑的助磨效果(入磨物料過(guò)粗時(shí),水泥助磨劑無(wú)助磨效果);入磨物料的水分過(guò)大,容易造成糊球、糊磨等狀況,影響磨內(nèi)通風(fēng),同時(shí)也削弱了助磨劑的使用效果。 此外,使用助磨劑后磨機(jī)系統(tǒng)的情況改變,磨機(jī)系統(tǒng)的各參數(shù)(如粉磨時(shí)間、料球比、磨機(jī)各倉(cāng)填充率、磨內(nèi)風(fēng)速、選粉機(jī)通風(fēng)量、選粉機(jī)主軸轉(zhuǎn)速等)有時(shí)必須根據(jù)加入助磨劑后的實(shí)際情況作出調(diào)整,磨機(jī)才能達(dá)到平衡狀態(tài),助磨劑的效果才能真正體現(xiàn)出來(lái)。隨著助磨劑地加入,磨內(nèi)(特別是粉磨倉(cāng))物料的分散性變好,流速加快,物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間縮短,磨機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡被打破,如不進(jìn)行調(diào)整,易造成產(chǎn)量增加,細(xì)度跑粗。一般應(yīng)減小研磨體的平均球徑,適當(dāng)降低磨內(nèi)風(fēng)速,以延長(zhǎng)物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間,確保水泥質(zhì)量。 4.3助磨劑最佳摻入量的選擇和控制 助磨劑在磨機(jī)粉磨作業(yè)中的加入量有一個(gè)最適當(dāng)?shù)谋壤,即通常所稱的最佳摻入量,以這個(gè)摻量加入助磨劑,效果最好,成本最低。在生產(chǎn)性試用過(guò)程中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況調(diào)整助磨劑的加入比例,并找出助磨劑用量最小、效果最好的狀態(tài)。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制助磨劑的摻入量并確保計(jì)量穩(wěn)定、準(zhǔn)確。助磨劑的摻量過(guò)小,會(huì)導(dǎo)致其性能得不到充分發(fā)揮;反之,如果摻量過(guò)大、不僅會(huì)造成效果不顯著,而且會(huì)增加生產(chǎn)成本,甚至?xí)绊懙剿嗟男阅。因此,水泥助磨劑的?jì)量應(yīng)做到準(zhǔn)確、方便、可調(diào)。在生產(chǎn)中應(yīng)定期地對(duì)助磨劑進(jìn)行流量測(cè)定,并及時(shí)地加以調(diào)整,以確保助磨劑準(zhǔn)確、均勻地加入。 4.4助磨劑使用的正規(guī)化、規(guī)范化 正常使用助磨劑過(guò)程中,應(yīng)該使助磨劑的使用正規(guī)化、規(guī)范化。助磨劑的摻入量、粉磨物料性質(zhì)、磨機(jī)系統(tǒng)設(shè)備性能都會(huì)對(duì)助磨劑的使用效果造成影響。因此,在水泥企業(yè)正常使用助磨劑時(shí)要根據(jù)本廠的具體情況,制定相應(yīng)的規(guī)章制度及操作規(guī)程,做到專人負(fù)責(zé),專人管理,保證助磨劑的使用為企業(yè)創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益。在水泥助磨劑的正常使用過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,例如在使用中有時(shí)助磨劑的效果不明顯了。出現(xiàn)這樣的問(wèn)題要從兩方面考慮:一是物料屬性方面,如熟料易磨性、混合材水分、混合材易磨性、入磨物料粒度等,如果物料屬性有較大變化就會(huì)影響助磨劑的效果;二是磨機(jī)系統(tǒng)設(shè)備方面,①磨機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后由于破碎或研磨能力下降,致使破碎能力和研磨能力不平衡;②磨機(jī)內(nèi)隔倉(cāng)板堵塞或因磨損而篦縫偏大;③磨機(jī)系統(tǒng)通風(fēng)狀態(tài)改變;④選粉設(shè)備參數(shù)有較大改變等。出現(xiàn)這幾類問(wèn)題同樣影響助磨劑的使用效果。因此使用過(guò)程中要多方面考慮,認(rèn)真分析,采取相應(yīng)措施才能保證助磨劑的正常使用效果。還有其它問(wèn)題,如:助磨劑的用量隨便改動(dòng),導(dǎo)致助磨劑效果不佳。有些現(xiàn)場(chǎng)工人覺(jué)得既然助磨劑能夠提高產(chǎn)量那就多加助磨劑多增加產(chǎn)量,事實(shí)是助磨劑只有在適當(dāng)?shù)谋壤龝r(shí)效果最好。超過(guò)比例,不能取得最好的效果,對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)就是浪費(fèi)。當(dāng)然助磨劑用量太小也起不到作用。也有人對(duì)助磨劑加入設(shè)備不懂,隨意操作使設(shè)備損壞,無(wú)法保證助磨劑正常使用。 水泥的粉磨作業(yè)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,各廠家在試用助磨劑時(shí)需要注意的事項(xiàng)和操作也不盡相同。試用過(guò)程就是對(duì)助磨劑的正常使用過(guò)程的演練及對(duì)相關(guān)操作人員的技術(shù)培訓(xùn),因此進(jìn)行生產(chǎn)性試用是非常必要的,要精心準(zhǔn)備(包括人員、設(shè)備、物力等),周密安排。此外,生產(chǎn)性試用過(guò)程不是一蹴而就的,可能會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。這一點(diǎn)要從思想上有正確的認(rèn)識(shí),不能一出現(xiàn)問(wèn)題就放棄。對(duì)于試用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,水泥技術(shù)人員和助磨劑生產(chǎn)廠商的技術(shù)人員通力合作,解決問(wèn)題,爭(zhēng)取試用能夠達(dá)到最佳效果。 另外,水泥助磨劑使用的經(jīng)濟(jì)效益在各個(gè)地區(qū)和各個(gè)工廠的差別很大,原因是各地區(qū)市場(chǎng)和各水泥生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備的差異。水泥助磨劑的使用成本,也根據(jù)所使用助磨劑的價(jià)格和達(dá)到最佳助磨效果所要求的摻入量不同而有很大的不同。但有一點(diǎn)是很明確的,綜合分析生產(chǎn)1噸水泥,所用的水泥助磨劑成本要小于其提供的收益?傊茖W(xué)選用和使用水泥助磨劑給水泥企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也能保證水泥企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的良性運(yùn)轉(zhuǎn)。 |