粉煤灰闭路粉磨工艺技术

随着我国粉煤灰综合利用技术的日益成熟和推广，粉煤灰综合利用已经不仅限于环保的要求，粉煤灰综合利用的巨大的经济效益已经得以体现。在我国东南沿海及一些发达地区粉煤灰成品细灰甚至出现供不应求的局面。现国内大量燃煤电厂所排放的粉煤灰原灰，其细度值一般在20%～50%之间变化（325目筛余），达不到国家标准（GB196-2005）规定的一级灰和二级灰要求。各电厂一般采用粉煤灰干法分选技术将原灰进行粗细分离以获得成品细灰，获得一定经济效益。但分选后的粗灰（一般细度值65%左右），并未得到充分利用，一般仍就地排放或者低价售出，甚至成为企业的包袱。利用粉煤灰专用超细磨机将原灰或分选后的粗灰为主的混合料进行超细研磨，使之具有一定的水硬活性，生产出能配制高性能砼的高级掺合超细灰，达到粉煤灰完全利用的目的，创造更大的经济效益 一. 目前粉煤灰磨细技术现状 但目前国内粉煤灰的粉磨普遍存在效率低、消耗高，产品细度难以控制、需水量超标等问题。例如，当前国内技术条件下，采用管磨机粉磨Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰的平均电耗分别为30～35kwh/t和25～30kwh/t，仅耗电一项成本就高达15 ～21 元/吨，造成国内粉煤灰粉磨利润空间缩小，经济效益不理想。粉煤灰管磨机效率普遍低下的原因是多方面的，现分析如下： 1 磨内物料流速过快 　　入磨粉煤灰粒度一般在1mm以下，比表面积130㎡/㎏以上，粉煤灰进入第二仓细度更细，比表面积在300㎡/㎏以上，加上粉煤灰表面光滑，含有大量球形玻璃体，流动性能好。 　　（图一）是粉煤灰的SEM照片,它是广州恒运电厂排放的粉煤灰经分选后得到的粗灰,经测试其比表面积为138.0㎡/㎏，45μm筛余为63.6%。它含有大量的球形物料，发挥“滚珠”效应，经实测，在Ф2.4×8m普通开流粉煤灰管磨机内的停留时间仅4分钟,即在管磨机内的前进速度平均为2m/min。

图1 入磨粉煤灰SEM电镜照片 　　粉煤灰流动速度快，容易造成： 　　⑴粉煤灰在管磨机内停留时间过短，一般只有几分钟，研磨时间不足，产品细度容易跑粗； 　　 ⑵磨内料球比严重偏低，研磨体粉磨能力难以发挥。在正常生产时停磨打开磨门检查，常常只见研磨体而看不到粉煤灰，在实际生产时球砸球，球砸衬板现象严重，造成能量的损失，也增大了衬板、研磨体等金属材料的消耗。 　　为了控制粉煤灰的流动速度，达到合理的料球比和一定的研磨时间，可在粉煤灰管磨机内使用减慢物料流速的技术装置，如可控流速型隔仓板、溢流型出口篦板、溢流圈等。广州运宏粉煤灰公司、河南洛拓建材公司、杭州电厂等单位的粉煤灰管磨机使用这些技术措施后,粉煤灰流速都降到了0.7m/min以下,有效改善了磨内工况，提高了磨机产、质量，减少了研磨体消耗，并大幅降低了生产噪音，改善了工作环境。 2 严重的过粉磨 　　在普通粉煤灰管磨机内还存在严重的过粉磨问题，导致产品产、质量下降。从粉磨工艺来考察，在粉磨过程中，物料在磨内沿着磨机从磨头到磨尾的纵长方向上的细度发展，由粗到细，直至出磨细度为合格料，似乎形成一个合理的细度梯度。若进一步深入分析，从纵向的每一点的横截面上来看，物料颗粒粗细悬殊，细度极不均匀。在粉煤灰管磨机后仓内的每一个横截面上，45μm以下的合格料都占大多数，但同时也存在一定量的不合乎细度要求的粗物料。为了达到出磨细度的要求，只好用过长的粉磨时间来完成。这样，在磨内沿着磨机纵向的粉磨物料，在细度发展过程中，由磨头到磨尾合格料的百分含量越集越大，但必须要等待全部物料达到细度指标合格后，方可排出磨外。 　　（图二）是杭州电厂Ф1.5×5.7m普通粉煤灰管磨机磨内筛余曲线，清楚可见的是第二仓各个横截面上45μm以下的物料都占大多数，但必须等到整体细度在45μm筛余小于25%时才可排出磨外，否则就达不到Ⅱ级粉煤灰的细度要求。 　　由于合格料不能及时排出磨外，它们对较粗的物料的进一步粉磨起缓冲和阻磨作用，耗费过多的粉磨时间，而使粉磨效率无法提高。同时，由于部分粉煤灰被过度粉磨，产品比表面积过高，需水量超标，粉煤灰产品的性能及经济价值下降。 　　减少粉煤灰过粉磨的关键：一是研磨体级配要恰当，避免将粉煤灰中大量的玻璃微珠过度粉碎。二是要采取有效的技术措施，及时排出磨内合格细粉。 　　我司开发的“粉煤灰闭路粉磨工艺”技术，较好地解决了粉煤灰过粉磨的问题，粉磨粉煤灰的产、质量都有大幅度的提高。 3 各项技术参数不合理 　　粉煤灰管磨机的重要技术参数包括： 前后仓仓长比、研磨体级配和填充率、磨内风速等。普通粉煤灰管磨机常见的问题是： 　　 ⑴前后仓仓长比不合理，粗磨能力有余而细磨能力不足； 　　 ⑵*仓研磨体级配有误，*常见的是使用的球径偏大，粉磨能量过多地消耗在球砸球，球砸衬板上； 　　 ⑶磨内风速过高，细度跑粗，产品质量难以保证。 根据我们的试验结果和实际生产经验，通过制定合理的各项技术参数，完全可以解决上述各种问题，大幅节能降耗，提高产品质量。例如上海海笠建材公司、广州运宏粉煤灰公司、杭州电厂等粉煤灰微粉公司，各项技术参数在作了合理的调整后，粉煤灰管磨机台时产、质量都有明显的提高。 二.粉煤灰磨细与水泥粉磨的区别 　　经过多年的研究，我们发现粉煤灰与水泥的粉磨在多个方面都有各自不同的特点和规律。 　　首先，从粉磨的物料来看，水泥熟料中占70%以上的阿利特、贝利特是离子晶体结构，对它们的粉磨需要破坏高强度的离子键；而粉煤灰中占50～80%的是相互粘连在一起的玻璃微珠，物料的粉碎主要是打断细小球形玻璃体之间的粘连。 　　其次，从产品性能要求来看，水泥*看重的是粉磨对提高早期强度的效果，对比表面积、水泥颗粒分布有特别的要求，而粉煤灰作为混凝土掺合料，被看重的是对混凝土工作性及耐久性的改善和提高，对需水性有特别的要求，因此二者在细度、颗粒级配上的要求是不同的。 　　*后，从粉磨机理来看，粉煤灰的粉磨只有体积粉碎与表面粉碎两种模型，粉磨对于45μm以下细粉煤灰（玻璃微珠）几乎不起作用，这与水泥的粉磨又是不同的。水泥与粉煤灰粉磨的这些特点，决定了它们在粉磨工艺过程、研磨体级配、仓位布置等等方面各有其规律。把握和恰当运用这些规律，才能达到高产、优质、低消耗的目的。 　　然而，由于粉煤灰粉磨在国内还刚刚起步，人们对其特点与规律的认识还比较肤浅，加上粉煤灰管磨机大多是由水泥管磨机转变而来，因此，目前国内粉煤灰管磨机，无论是磨内结构还是各项技术参数，与水泥磨比较都没有大的改变，缺乏针对性。粉煤灰管磨机完全套用水泥管磨技术，在理论上是不科学的，实践上不可能达到应有的效率。比如，磨内筛分技术应用于水泥粉磨能取得良好的效果，但一些企业用之于生产粉煤灰效果并不理想。这是因为粉煤灰入磨物料粒度基本小于1mm，经过*仓的粗磨后，细度更细，一般能达到0.5mm以下，筛分装置根本起不到筛分的作用，反而会加快粉煤灰的流动速度，恶化磨内工况。又比如，粉煤灰管磨机*仓研磨体对物料的粉磨，要求既要有较强的冲击力，又要有较强的研磨能力，这样才能与粉煤灰的粉磨机理相适应，才能有较好的效果，套用水泥磨的阶梯衬板、沟槽衬板或小波衬板等，都无法满足要求。 三..粉煤灰闭路粉磨技术 盐城紫光公司联合了国内粉煤灰综合应用**的院校南京工业大学材料科学系，成功研制开发了粉煤灰磨细专用的球磨机，将燃煤电厂排放的原灰或者粗灰进行磨细，达到成品灰细度。在球磨机后增设一台分选设备，将经过球磨机研磨过的煤灰进行分选，分选后将粗灰重新返回球磨机进行超细研磨，生产出能配制高性能砼的高级掺合料（微粉），大大提高了粉煤灰综合利用的经济效益，能够实现粉煤灰的全部综合利用。 1.磨细系统流程 ZG系列粉煤灰超细球磨机系统主要由原灰仓，辅料仓、螺旋给料机、电子计量称、粉煤灰专用球磨机、选粉机、气箱脉冲布袋除尘器、引风机、螺旋输送机、斗式提升机、给料机、控制系统等组成。 系统直接由原灰仓下取灰，经螺旋给料机给料，电子称称重后由空气斜槽输送进入磨头提升机，由提升机喂入选粉机进行磨细前的分选，分选后的粗灰经空气斜槽送入磨机进料口，进入球磨机研磨，经磨机研磨后的物料中含有大量细灰，再次由提升机喂入选粉机分选，分选出的细灰经后续输送设备送入成品灰库，磨机尾部配有收尘系统进行收尘，采用此种闭路研磨工艺与开路（无选粉机）系统相比可提高台时产量30～40%以上 2.将普通球磨机改造成粉煤灰专用研磨机 磨机筒体一般分为二仓，针对粉煤灰或粗灰和混合料的粒径组成及其易磨性，对球磨机内装置进行粉煤灰专用超细磨的改造：采用我司生产的ZG系列螺桨形粉煤灰磨专用的双层筛分隔仓板对球磨机进行系统改造，使之更加适合粉煤灰磨细的闭路生产工艺。 1).ZG系列螺桨形粉煤灰磨双层筛分隔仓板参数： ⑴ 篦板、带孔护板： 铸件材质：锰铬合金 篦缝：5mm ⑵ 筛架： 粉煤灰磨专用，材质为进口耐磨钢板. ⑶ 筛板： 冲压件材质：δ3mm不锈钢 筛缝： 1.2～1.5mm ⑷ 标准件：（筒体及筛架联接螺栓、螺母）视磨机规格而定 2).具体改造措施： ⑴ 采用粉煤灰专用双层筛分隔仓板替代原隔仓板，隔仓板篦缝为5mm，中间不锈钢筛板筛缝为1.2mm，这样可有效地控制进入二仓颗粒的粒径，加速一仓合格颗粒导入二仓进行高效研磨，减少一仓内的过粉磨现象。 ⑵ 根据粉煤灰的易磨程度及水份确定磨机一仓的长度，通常一仓采用φ20～φ50的钢球进行配球，二仓采用φ8～φ16小规格钢锻，因微锻表面积相对较大，可对细颗粒料进行高效研磨，同时降低研磨体直径可延缓磨内物料的流速，增加物料在磨内的停留时间，加强研磨。 ⑶ 在磨机尾仓内增加活化衬板，可有效减缓物料在尾仓内的流速，同时可增强小锻的研磨功能，提高产品的比表面积。 ⑷ 磨尾出料篦板为小篦缝5mm专用出料篦板（可在原基础上进行改造），调整扬料板直径以控制物料出磨流速。双层隔仓板反端面采用带有通风篦缝的护板，既保护了不锈钢筛板不被研磨体磨蚀又加强了磨内通风，促进合格细粉被及时排出磨机，减少过粉磨现象。 ⑸ 选择合适的磨内通风速度，适宜风速0.8～1.0m/s，缩短合格细物料在磨内停留时间，促进微粉和粉磨产生的热量及时排出磨机，提高粉磨效率。 ⑹ 磨尾下料处需加设翻板锁风装置且锁风装置应灵活动作。 一般采用圈流工艺，可以明显提高系统的台时产量，减小单位产品的电耗，降低生产成本。磨机采用脉冲布袋除尘器除尘，风机电机采用变频调速，以调节磨内风速，控制物料流速和细度。 5 　结语 　　综上所述，目前国内粉煤灰管磨机普遍存在的问题是：磨内物料流速过快，料球比偏低、严重的“过粉磨”、各项技术参数不合理以及研磨体级配、衬板、隔仓板、出口篦板结构缺乏针对性，它们是粉煤灰管磨机效率低、电耗高的主要原因。针对这些问题，我司成功开发了“闭路粉煤灰微粉管磨机技术”，对粉煤灰管磨机粉磨过程进行系统的改造，取得了良好的社会经济效益，已在国内数十家企业得到应用，证明一般能提高粉煤灰管磨机台时产量35～40%，节电25%以上，并能提高粉煤灰的质量等级，应用前景广阔。我们愿与致力于粉煤灰加工领域的同仁一道，为我国的资源再利用，生态环境保护和国民经济可持续发展尽绵薄之力。