磨机操作和工况对生料成分稳定性的影响及相应措施

0引言

生料成分的稳定是水泥窑系统稳产、优质高产的基础和前提条件，为此新型干法窑生产中，通过原料预均化、生料配料控制、生料均化等一系列工艺环节来保证生料的化学成分符合设计需要，并维持其稳定。在实际生产过程中，大部分工厂的生料质量由化验室进行控制，而生料产量由生产车间完成。生产车间的人员在操作中往往只关注磨机产量，根据磨机工作状况频繁大幅度加减产量，磨机工况时常变化，甚至出现饱磨等非正常工况，认为生料成分的波动全是由于原料成分变化或原料配比调整失误造成，忽视了粉磨过程对生料成分的影响，给化验室的生料质量控制带来很大困难。

  本文分析和讨论了生料粉磨过程中，磨机操作和工况等非原料化学成分因素所造成生料成分波动的原因，通过实际生产数据比较了这些因素对立磨和闭路球磨影响的大小，并提出了在粉磨过程中减少生料成分波动的措施。

1 磨机操作和工况对生料成分稳定性的影响

1．1开停磨对生料成分稳定性的影响

    生料的粉磨过程包括了各种原料(石灰石、页岩和硫酸渣等)的配料、磨细以及混合均匀的过程。由于各种原料的化学成分和易磨性不一致，在磨内完成破碎、磨细直至达到生料细度要求所需的时间也不一样，所以生料成分从开始喂料至达到稳定需要一定时间。

    以石灰石、页岩和硫酸渣三组分配料为例，硫酸渣和页岩的易磨性好，在磨机内粉磨很短时间便可达到细度要求出磨，而石灰石易磨性相对较差，粉磨时间较长。因此空磨刚开始喂料时，先出磨的生料中Fe₂O₃、Si0₂、Al₂O₃含量高，而Ca0含量低，并且出磨的生料量也很小，随着继续喂料和粉磨，越来越多的石灰石磨细并出磨，生料中Ca0含量逐渐升高，并最终达到稳定，磨机进入平衡状态。

    图1为立磨和闭路球磨开始喂料后，每5min取样1次，生料Ca0含量随时间的变化趋势，由XRF测定得到。

图1  立磨和闭路球磨喂料后出磨生料Ca0含量变化

    由图l可见，无论立磨或者球磨，喂料后都需要一定时间才能达到平衡粉磨，立磨达到平衡所需要时间短，约l5min，而闭路球磨所需要时间长，约35min。

    磨机进入平衡粉磨后，如果考察磨内积存物料的比例，难磨原料所占比例最多，而易磨物料所占的比例较少。保持原料比例和喂料量不变，磨内物料不断粉磨好出磨，新喂入的物料进入磨内，两者达到一个动态平衡。如果停止喂料，磨机保持运转，磨内未粉磨好的石灰石磨细并出磨，出磨生料中Ca0含量会突然升高。如果大幅度增加或者减少喂料量也会使平衡打破，而建立新的平衡状态需要一段时间，将造成出磨生料化学成分的波动。

    由以上分析可知，尽管粉磨过程遵循着物质守恒定律，但由于各种原料的成分和易磨性不同，使得开始喂料后到磨机达到平衡状态需要一定的时间，达到平衡状态后的出磨生料成分才能真实反映原料配合比。停止喂料、大幅度增加或减少喂料量都将使平衡状态发生变化，造成生料成分的波动。

1．2饱磨对生料成分稳定性的影响

    磨机饱磨后，磨内的料球比失衡，料多球少，粉磨效率则严重下降。此时易磨性差的原料难以得到粉磨，积累在磨内，而部分易磨性好的原料还可磨细出磨，出磨生料成分将发生变化。一般处理饱磨的办法是强化通风、减少喂料甚至停料，直到磨内料球比恢复正常，于是原先积累的难磨物料逐渐被磨细出磨。因此随着出现饱磨、停止喂料处理到恢复正常喂料，出磨生料成分将出现一次剧烈波动。

    以石灰石、页岩和硫酸渣配料为例，刚开始饱磨时，生料Ca0含量偏低，而Si0₂、Al₂O₃、Fe₂0₃含量偏高。发现饱磨停止喂料后，出磨生料的Ca0含量又会突然升高，而Si0₂、Al₂O₃、Fe₂0₃含量偏低。对于磨内流速快的粉磨系统如风扫磨，饱磨处理较快，一般1-2h左右能恢复正常，而对于磨内流速较慢的中卸磨系统，需要2～3h甚至更长时间生料成分才能恢复正常。