部落格
高效氣流分級機與球磨機整合製備超細水泥工藝
水泥作為建築業不可缺少的膠凝材料，有著廣泛的應用和需求。近年來，隨著對建築結構安全性能要求的不斷提高，對水泥的抗壓強度提出了更高的要求。研究表明，加入適量的超細水泥可以有效改變水泥的顆粒級配，並改善水泥和混凝土的性能[1-4]。陳長久等研究了水泥顆粒級配對混凝土抗壓強度的影響，發現存在一個最佳超細水泥用量，可以優化水泥顆粒級配，從而獲得最高的混凝土抗壓強度[5]。孔德宇等在普通水泥中添加超細水泥，配製高性能混凝土[6]。這些研究顯示超細水泥作為水泥混合材可以有效提高水泥和混凝土的抗壓強度。
新型氣流分級機具有處理量大、超細化、分級效率高、能耗低、產品粒徑分佈可調範圍大，能滿足不同產品特別是窄粒徑分佈要求的優點[7-10]。本文以綿陽六能粉體設備有限公司所發展的LNHC-960A型高效能氣流分級機為例，將球磨機尾部排出的水泥進行分級試驗，探討高效能氣流分級機與球磨機共同製備超細水泥的可行性。
1. 流程介紹
超細水泥生產系統主要包括球磨機、水泥選粉機、高效氣流分級機、旋風除塵器、室式脈衝噴吹除塵器、引風機以及輸送、計量等輔助設備，如圖1所示。如產品1，旋風除塵器出來的廢氣經1號引風機返回球磨機進行主氣流循環。
同時將產品1以10t/h的速度送入LNHC-960A高效氣流分級機進行分級檢測。 LNHC-960A高效能氣流分級機結構原理如圖2所示。氣流經導流形成自由渦旋狀流，進入分級機的分級室。分級室內有水平放置的分級輪轉子，透過分級輪轉子的旋轉產生旋轉氣流場。同時，軸的中空部分在引風機的作用下，形成負壓。充分分散的水泥顆粒在負壓作用下沿著分級機轉子邊緣進入分級輪，並呈螺旋狀向渦輪中心方向移動[11-12]。粗水泥顆粒因氣流產生的離心力大於黏滯阻力，被甩出分級輪，作為成品從粗粉出口排出2；細顆粒水泥隨空氣被吸入轉子中心，由室式脈衝噴吹除塵器收集為成品3、為防止漏風，除塵器採用雙層翻板卸料閥卸料，出料及時送至成品倉密封，避免了超細水泥的堆積，增加整個系統的負荷。此系統總流量主要透過控制高壓引風機的轉速、主風量與二次風量之比進行調節，超細水泥的粒徑透過調節分級機變頻器的頻率進行控制。整個系統在負壓條件下輸送，無粉塵污染，運作穩定。
1.進料斗； 2、電磁振動給料機； 3.球磨機； 4、選粉機； 5、旋風除塵器； 6.1 引風機； 7.LNHC-960A高效率氣流分級機； 8.分室脈衝噴吹除塵器； 9.2 引風機
2. 現場測試
2.1 設備和規格
根據超細水泥的生產工藝，對LNHC-960A高效氣流分級機進行了試驗。主要試驗設備有LNHC-960A高效率氣流分級機（功率55kW）、2號引風機（9-18-8D型、功率75kW、馬達電流150A、最大風量12000～13000m3/h、全壓16000～17000Pa）、分塵室（總吹風機面積3135120000Pa20m 200051200005950000555500055552m 77～0.83m/min、工作壓差1000～1200Pa）、電源控制櫃、變頻器等。
2.2 結果與分析
將高效率氣流分級機應用於超細水泥生產產業，在普通水泥生產線上連接超細分級系統，同時實現超細水泥的生產。採用BT-2001型雷射粒度儀(乾法)進行分析發現，一般水泥產品1的粒度d50為16.661μm。 D90=66.743μM（特徵粒徑d50、d90分別為累積體積分數50%、90%對應的粒徑），比表面積為332.8m2/kg，產量為46.277t/h。針對產品1進行超細分等級試驗，分級轉速為10t/h，採用LNHC-960A高效率氣流分級機，分級轉速為1102r/min、928r/min、667r/min。超細水泥粒徑、比表面積、產量試驗結果如表1所示。
表1 不同級配輪轉速試驗結果
由表1可知，降低分級機分級輪轉速，將導致分離出的水泥粒度增大，比表面積下降，產量提高。這是因為分級輪轉速降低，分級機切割粒度增大，刀片對水泥顆粒的強制力減少。顆粒所獲得的離心速度降低，增加了粗顆粒通過分級機的機率。因此，從分級機排料閥所獲得的超細水泥的產量也會增加。對於球磨機尾部排出的水泥，透過高效的氣流分級機可以將超細水泥顆粒的d50分離出來，範圍在4.472～9.831μm之間，d90在11.823～30.510μm之間，超細水泥粒徑小，分佈範圍窄，上限粒徑控制穩定，產量高。整個系統運作穩定。與傳統水泥粉選機相比，高效能氣流分級機在不降低產量的情況下，分級精度更高，分級粒度更小，粒徑分佈更窄。
在轉速為1102r/min、928r/min、667r/min時，分級機電流分別為58.2A、52.0A、45.5A。引風機電流分別為110.3A、122.6A、133.5A。選粉機、引風機電動機的功率因數均為0.7。根據三相異步電動機功率計算公式，可計算出分級機和引風機的耗電量，併計算出超細分級系統（包括分級機和引風機，雙層翻板卸料閥的耗電量相對較低，可以忽略）的單位耗電量。具體對如表2所示，由表2可知，當分級輪轉速為1102r/min時，所需電耗為63.3kWh/t。當分級輪轉速降至667 r/min時，所需電耗量為29.1 kWh/t，比分級輪轉速為1102 r/min時減少54%。隨著分級輪轉速的降低，所需的功耗也不斷減少。
表2 不同分級輪轉速下的功耗
3. 流程改進
本次試驗結果顯示LNHC-960A高效能氣流分級機對超細水泥具有良好的分級效果。因此我們提出在現有的水泥球磨機生產過程中，將選粉器出口的部分氣固流直接引入到LNHC-960A高效氣流分級機系統中，如圖3所示。 這樣的改進有兩個好處：第一，可以確保氣固流以充分分散的狀態進入高效氣流分級機，有利於提高超細粉的分級效率；二是分離出一部分氣固流，可以減輕後續旋風除塵器的負荷。
圖3 超細水泥磨粉、級配及收集系統改善流程
1.進料斗； 2、電磁振動給料機； 3.球磨機； 4、選粉機； 5、旋風除塵器； 6.1 引風機； 7.LNHC-960A高效率氣流分級機； 8.分室脈衝噴吹除塵器； 9.2 引風機
4. 結論
1）高效能氣流分級機採用底部進料結構，使磨細的水泥在進入分級室前得到充分分散，減輕了分級機的負荷，提高了分級精度和效率。試驗顯示,採用LNHC-960A高效氣流分級機與球磨機整合製程製備超細水泥是可行的。
2）高效率氣流分級機分級輪轉速為1102r/min、928r/min、667r/min時，可分級的d50分別為4.472μm。 6.740μm。 9.831μm超細水泥生產能力分別為1.225t/h、1.685t/h、2.833t/h，電耗分別為63.3kWh/t、47.7kWh/t、29.1kWh/t。
3）LNHC-960A高效能氣流分級機與球磨機一體化工藝，是原有球磨機生產普通水泥的改良。對於新型球磨機分級系統我們提出在現有的水泥球磨機生產流程中，將選粉器出口的部分氣固流直接引入LNHC-960A高效氣流分級機系統，以滿足規模化、多樣化和產業的生產要求。
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