半终粉磨系统的成品比例与熟料含量分析

随着“双碳”目标的提出，水泥行业绿色低碳发展是必然趋势。半终粉磨系统作为联合粉磨系统的分支，有着良好的提产降耗效果。半终粉磨直接选出的一部分成品没有经过球磨机粉磨，球形度差，片状和不规则状颗粒增多，造成入库终成品的水泥标准稠度用水量增大，与外加剂相容性变差，因此存在一个合适比例。半终成品选出的量占终成品的比例难以检测，目前仍主要采用冲板流量计计量，精度偏低，波动较大。如何测量并计算半终粉磨系统半终成品与入磨物料所含熟料比例也没有统一的方法。本文针对半终粉磨系统的半终成品比例计算、熟料比例掺量的定量测试方法以及如何改善成品标准稠度用水量进行了探讨分析。

1、半终粉磨系统半终成品比例的计算半终粉磨系统中的准确计量应用较少。参照美国沥青学会提出的用于计算矿质混合料比表面积的公式，即以各种筛孔通过量乘以表面积系数，得到集料的总表面积系数。集料的比表面积SA用下式计算：SA=∑（Pi×FAi）式中：Pi——各种粒径的通过百分率，%；FAi——各种粒径的集料的表面积系数。根据集料比表面积计算方法和思路，用比表面积和R0.045数据对选出的半成品占总产量的百分数列方程求解。表1和表2列举了不同厂家半终粉磨系统的配置和生产数据。由表2可知，粗物料粉磨效率高，磨内比表面积增长150~180m2/kg，但细度筛余大。对于开路系统，出磨比表面积280~300m2/kg，R0.045=16%~20%，R0.08=4.0%~4.5%，与半终成品混合后（或掺加矿粉后）成品比表面积≤330m2/kg，R0.045=13%~15%，R0.08=3.0%~4.0%。表2显示，半终成品占终成品比例≤25%时，水泥标准稠度用水量与切换为联合粉磨时水泥的标准稠度用水基本相同。

2、半终成品与入磨物料的熟料含量分析半终粉磨系统中经过辊压机挤压、V型选粉机（V选）及选粉机风选的半终成品物料主要是石灰石、石膏、炉渣等密度较轻的、易磨性较好的微细粉混合材。针对半终成品与入磨物料的熟料比例定量分析，下面以江西WN厂和安徽TP厂为例分别阐述具体方法。2.1江西WN厂图1是江西WN厂粉磨工艺流程。物料由来料提升机送至辊压机挤压，通过V选风选、旋风筒收集后，经提升机输送至O-Sepa选粉机，细粉作为半终成品，与经过粉磨后的O-Sepa粗粉物料混合入库。物料分析结果如表3所示。图1江西WN厂粉磨工艺流程表3江西WN厂物料分析结果基于半终成品比表面积为597.9m2/kg，分别将水泥原料、旋风筒样品和选粉机粗粉（入磨）三种原料分别用Φ305mm×305mm球磨机粉磨至600m2/kg左右，各样品3d、28d强度及标准稠度用水量见表4，激光粒度分布见表5。表4江西WN厂水泥强度与标准稠度用水量从表4可以看出，3d抗压强度值：选粉粗粉入磨＞旋风筒＞半终成品＞原料配比水泥；28d抗压强度值：选粉粗粉入磨＞旋风筒＞原料配比水泥＞半终成品。选粉机粗粉入磨物料密度最大，熟料含量最高。旋风筒物料与原料配比水泥密度理论上相当，但旋风筒分离器中部分微细粉经大布袋收尘器后直接作为成品入库，因此旋风筒物料密度略大于原料配料水泥。半终成品密度最小，熟料含量最少。假设以上物料的强度都只由熟料提供，不考虑由于颗粒分布宽窄等其他因素带来的强度差别，以旋风筒物料为基准，半终成品强度占比=（53.3/56.9）×100=94%，选粉机粗粉入磨强度占比=（60.4/56.9）×100=106%。根据P·O42.5水泥熟料配比82.5%，半终成品中的熟料比例=82.5%×94%×100=77.55%，选粉机粗粉的熟料比例=82.5%×106%×100=87.45%。两者相比，入磨熟料含量比半终成品高约10%左右。2.2安徽TP厂图2是安徽TP厂半终粉磨系统工艺流程，熟料、石膏、锰渣、石粉通过来料提升机进入辊压机挤压，经V选风选，再进风选粉机风选后的成品为半终成品，选粉机粗粉入磨，经球磨机粉磨后的物料与半终成品经三通阀混合后进入斜槽，入库前添加矿粉。采用氧化物含量加和法列方程定量计算熟料的含量，使用X射线荧光光谱仪ARLAdvant’XIntellipower™3600型扫描，分别测试各原料及半终成品的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO含量，结果见表6。以SiO2含量为例，入磨物料中SiO2含量=熟料占比×熟料中SiO2含量+锰渣占比×锰渣中SiO2含量+石子占比×石子中SiO2含量；半终成品中SiO2含量=半终成品中熟料占比×熟料中SiO2含量+半终成品中锰渣占比×锰渣中SiO2含量+半终成品中石粉SiO2占比×石粉SiO2含量。图2安徽TP厂工艺流程假设半终成品的熟料、锰渣和石粉的比例分别为x、y、z。则：计算各物料比例分别为：x=0.76，y=0.006 8，z=0.20。同理，计算半终粉磨系统入磨含量分别为：x=0.78，y=0.033，z=0.17。结果进一步验证了半终粉磨系统的入磨含有较多比例的熟料和锰渣，而半终成品含有的石粉比例较高。表6安徽TP厂物料测定结果

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3、半终成品比例对水泥成品标准稠度用水量的影响及调整方法半终成品粒径分布集中，比表面积高，若占终成品比例过高，势必提高水泥标准稠度用水量。为合理有效降低标准稠度用水量，安徽TP厂半终粉磨系统合理控制成品比表面积，适当放粗R0.08细度，且入库前添加矿粉掺合料。针对出磨、半终成品与出磨混合后、加矿粉后的入库水泥三种样品测试激光粒度后拟合得到RRSB方程，n值呈现先增加后减小的趋势，即出磨平均n值为0.86，混合后为0.94，掺矿粉后填充了部分空隙，拉宽了粒径的颗粒分布，降低了n值，入库水泥的平均n值降低为0.85，有利于改善水泥标准稠度用水量，安徽TP厂RRSB方程n值曲线见图3，RRSB方程见表7。如表2生产实践数据显示，安徽TP半终粉磨系统成品水泥标准稠度用水量与联合粉磨系统基本持平。表7安徽TP厂半终粉磨系统物料RRSB的n值图3安徽TP厂RRSB方程n值曲线

4、结束语（1）可以根据半终成品、出磨与入库水泥的比表面积和R0.045，列方程计算半终成品掺加比例。一般地，半终粉磨系统操作时，半终成品比例控制在25%以内。半终成品比表面积350~500m2/kg，入磨比表面积80~100m2/kg，出磨磨尾比表面积280~300m2/kg，混合后比表面积310~320m2/kg，以控制细度为主。入库前可以加入矿粉等超细掺合料，提高比表面积的同时降低标准稠度用水量。（2）半终粉