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生料细度对易烧性和粉磨功耗的影响

发布时间:2022-05-26 15:46 春日载阳

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水泥生料粉磨的目的就是使生料细度适于水泥熟料的煅烧。生料易烧性是指生料在煅烧过程中形成熟料的难易程度,通常是指生料在一定温度下煅烧一定时间后,测量其f-CaO含量来表示。生料易烧性是评价水泥原料和生料的重要工艺指标,是正确选择原料、设计生料、确定生产工艺方法、设备选型及保证优质高产低耗的重要依据和参数。影响生料易烧性的因素有很多,主要包括:生料的矿物组成、化学组成、颗粒组成、烧成制度、液相量和液相性质等。

不同细度的生料的易烧性和粉磨功耗有较大的差别,本文通过对不同细度生料的易烧性及粉磨功指数的研究,找出其中的规律性,便于生产中合理控制生料细度,降低生产成本。

1 试验用原材料

本次试验用石灰石、砂岩、钢渣、黄石渣均取自淄博山水水泥有限公司。化学成分见表1。

表1 原材料化学成分

2 试验方法

2.1 生料易烧性试验

将石灰石、砂岩、黄石渣、钢渣配制成生料(KH:0.922,SM:2.50,IM:1.30),用Φ305 mm×305 mm小磨磨制不同细度的生料,称取100 g生料,加10 mL水拌和均匀后,用10.6 kN的压力制成Φ13 mm的小试体。将小试体放入105~110 ℃的电热干燥箱内烘60 min后,放入恒温950 ℃的高温炉内预烧30 min,然后分别在1 400 ℃、1 450 ℃烧制成熟料,磨细后分别测定f-CaO含量。

2.2 生料易磨性试验

按照上述率值、配比制备粒度小于3.35 mm的干燥试样30 kg,测定试样容重,并计算700 mL试样质量w。将全部试样过1 mm的试验筛后称量粗、细粉的质量并计算二者的质量比C。按照此质量比C称取总质量500 g的粗、细粉试样。用筛分法测定其粒度分布,求试样的80%通过粒度。按C称取质量总数为w的粗、细粉试样,放入球磨机中粉磨至预定经验转数,卸出物料后用成品筛(成品筛分别选用75 μm、90 μm、125 μm、150 μm、180 μm)筛分,粗粉质量为aj。计算磨机每转产生的成品质量Gj。以250%的循环负荷为目标,计算下一次运转的转数Nj。按C称取质量总数为w-aj的粗、细粉试样,与筛上粗粉aj混合后一起倒入球磨机内粉磨至转数为Nj后重复上述操作(过筛,称重,计算Gj+1、Nj+1、称样、粉磨……)直至平衡状态(连续三次粉磨的循环负荷都符合250%±5%)。将平衡状态下成品测定80%通过粒度。最后综合以上数据计算粉磨功指数。

2.3 粒度分布检验

将按照2.1要求磨制的不同细度生料用Microtrac3500激光粒度仪检测中位径D50。根据80 μm细度和中位径D50数据确定两者之间是否有对应关系,两者之间存在什么对应关系。

3 试验结果及分析

3.1 生料易烧性

用激光粒度仪测定不同细度生料的中位径,用标准筛测定生料的80 μm筛筛余,并测定烧成后熟料的f-CaO含量,测定结果见表2,生料细度与熟料f-CaO含量关系见图1、图2。

表2 不同细度生料易烧性测定结果

图1 生料细度小于17%时易烧性情况

图2 生料细度大于17%时易烧性情况

由表2、图1和图2可以看出,生料细度在小于17%的情况下,随着生料细度的增大,f-CaO和细度的关系呈指数分布逐渐增大;当生料细度大于17%时,随着生料细度增加,f-CaO和细度的关系呈多项式分布,说明影响易烧性的因素增多,细度变粗后生料中大于44 μm石英含量、大于125 μm方解石含量会明显增多[1];在1 450 ℃时,生料细度小于17%时每降低1%,f-CaO含量约降低0.1%。

3.2 细度和中位径的关系

利用表2中中位径D50和80 μm细度作图(图3),从中可以看出两者的相关性很好。因此可以通过生料中位径D50或生料80 μm细度推断和其他数据之间的关系。

图3 D50和细度(80 μm)关系

3.3 生料易磨性

试验过程分别取75 μm、90 μm、125 μm、150 μm、180 μm五个筛子作为成品筛,用激光粒度仪测定成品的中位径D50,通过易磨性试验方法测得粉磨功指数Wi,数据见表3。通过表3数据可以求出D50和Wi的关系式:D50×Wi11.5=1.48×1015(常数);然后根据关系式可求出不同细度的生料粉磨功耗,见表4。通过细度和粉磨功耗的分析可以看出,当生料细度每降低1%时,生料粉磨功耗将增加0.1~0.2 kWh/t。

表3 生料易磨性试验数据

表4 不同细度的生料粉末功耗

4 实际生产中生料细度调整对易烧性、易磨性的影响

为了验证生料细度对实际生产的影响效果,我们选取使用立磨的公司熟料生产线进行了生料细度调整对易烧性、易磨性的影响试验。由于生产影响因素众多,为了减少其他因素的影响,试验期间尽量保证原材料无大幅变化,喷煤量不做大幅度调整。

4.1 细度调整对易烧性的影响

试验期间生料80 μm细度从14%~20%左右进行调整,调整后取相应时段综合样检测生料80 μm筛筛余、0.2 mm筛筛余、出窑熟料f-CaO,试验结果见表5。测定生料成品、0.2 mm筛筛余物化学成分,测定结果见表6。生料细度和f-CaO的关系见图4、图5。

表5 不同细度下出窑熟料f-CaO数据   %

表6 出磨生料0.2 mm筛筛余物化学分析情况

图4 生料80 μm细度和f-CaO的关系

图5 生料80 μm细度小于17%时和f-CaO的关系

从上面试验数据和图4、图5可以看出,生料80 μm细度和出窑熟料f-CaO存在很好的指数关系,但是图5的相关系数要高于图4,这说明细度过大时影响易烧性的因素变多了,粗粒石灰石、石英的含量变大。

4.2 细度调整对生料磨台时产量、电耗的影响

当生料细度从14%调整到20%时生料磨相应的台时产量和主机电耗的数据见表7和图6。

表7 不同细度下生料磨台时产量和主机电耗


图6 生料细度和生料磨台时产量、电耗的关系

从表7和图6可以看出,随着生料细度的降低,生料磨的台时产量降低,生料磨主机电耗增加,每降低1%细度,主机电耗增加0.2 kWh/t左右。

综合考虑生料细度对易烧性、台时产量和电耗的关系,此生产线最佳的80 μm细度控制值应在16%。

5 结论

(1)试验室内生料细度小于17%时,生料细度增大,f-CaO增大,并且细度和f-CaO呈指数关系分布。生料细度大于17%时,f-CaO增大较明显,细度和f-CaO呈多项式分布,这说明影响的因素变多了,其中随着细度变粗生料中粗粒石灰石、石英对易烧性有较大影响。

(2)试验室内生料细度的中位径和粉磨功指数存在如下关系:D50×Wia=b(a、b均为常数)。随着生料细度降低,粉磨功耗将增加;生料细度每降低1%时,生料粉磨功耗将增加0.1~0.2 kWh/t。

(3)实际生产时生料细度和f-CaO的关系也是符合指数分布的。随着生料细度的降低,生料磨的台时产量降低,主机电耗增加。生料细度存在最经济的控制点。

在实际生产中,各个生产企业所用原材料不尽相同,得出的结论可能有所差别,但是总体是有规律可循的。因此每个生产企业要综合考虑生料细度对f-CaO和粉磨功耗的影响程度,找到本企业生料细度的最佳控制目标,不能盲目提高或降低生料细度。

来源:山东山水水泥

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金凯地

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2022-05-26

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柳州爱林陈生

路过

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