生料细度对易烧性和粉磨功耗的影响

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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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