半终粉磨工艺和联合粉磨工艺的对比

随着“双碳”目标的提出，水泥行业绿色低碳发展是必然趋势。

半终粉磨系统作为联合粉磨系统的分支，有着良好的提产降耗效果。

半终粉磨直接选出的一部分成品没有经过球磨机粉磨，球形度差，片状和不规则状颗粒增多，造成入库终成品的水泥标准稠度用水量增大，与外加剂相容性变差，因此存在一个合适比例。

半终成品选出的量占终成品的比例难以检测，目前仍主要采用冲板流量计计量，精度偏低，波动较大。

如何测量并计算半终粉磨系统半终成品与入磨物料所含熟料比例也没有统一的方法。

本文针对半终粉磨系统的半终成品比例计算、熟料比例掺量的定量测试方法以及如何改善成品标准稠度用水量进行了探讨分析。

1、半终粉磨系统半终成品比例的计算半终粉磨系统中的准确计量应用较少。

参照美国沥青学会提出的用于计算矿质混合料比表面积的公式，即以各种筛孔通过量乘以表面积系数，得到集料的总表面积系数。

集料的比表面积SA用下式计算：SA = ∑（Pi×FAi）式中：Pi——各种粒径的通过百分率，%；FAi——各种粒径的集料的表面积系数。

根据集料比表面积计算方法和思路，用比表面积和R0.045数据对选出的半成品占总产量的百分数列方程求解。

表1和表2列举了不同厂家半终粉磨系统的配置和生产数据。

由表2可知，粗物料粉磨效率高，磨内比表面积增长150~180 m2/kg，但细度筛余大。

对于开路系统，出磨比表面积280~300 m2/kg，R0.045=16%~20%，R0.08=4.0%~4.5%，与半终成品混合后（或掺加矿粉后）成品比表面积≤330 m2/kg，R0.045=13%~15%，R0.08=3.0%~4.0%。

表2显示，半终成品占终成品比例≤25%时，水泥标准稠度用水量与切换为联合粉磨时水泥的标准稠度用水基本相同。

2、半终成品与入磨物料的熟料含量分析半终粉磨系统中经过辊压机挤压、V型选粉机（V选）及选粉机风选的半终成品物料主要是石灰石、石膏、炉渣等密度较轻的、易磨性较好的微细粉混合材。

半终粉磨工艺和联合粉磨工艺的对比1 概述HFCG系列辊压机和SF系列打散分级机是合肥水泥研究设计院在“七五”、“八五”期间先后研制开发的新型增产节能粉碎设备。

自八十年代中期首台辊压机问世并应用于水泥粉磨以来，其显著的增产节能效果受到国际水泥界的普遍重视。

辊压机应用高压料层粉碎的原理，采用单颗粒粉碎群体化的工作方式，使物料粒度迅速减小，＜0.08mm的细粉含量可达20-35％，＜2mm的物料达到 70％以上。

并且所有经挤压的物料颗粒都存在大量的裂纹，使后续球磨机系统的粉磨状况大为改善，从而大幅度降低粉磨系统的单产电耗。

与辊压机相配套，我院自行研制开发出具有独立知识产权的国家专利产品新型打散分级设备SF系列打散分级机。

该设备与辊压机闭路，构成一种全新的挤压粉磨工艺——挤压联合粉磨工艺。

同时，由于打散机的分级作用，解决了因大颗粒进入选粉机，造成选粉机磨损严重的问题，这也使半终粉磨系统更加成熟、可靠。

打散分级机采用离心冲击破碎及空气动力学原理，集料饼打散与颗粒分级功能于一体，对被挤压后的料饼进行充分地打散和有效地分选，分级粒径可以从0.5-3.5mm 连续调节，大颗粒物料返回辊压机再次挤压，半成品送入球磨机继续粉磨或由选粉机分选至成品。

打散分级机与辊压机构成闭路，可消除因未被充分挤压的物料及边缘漏料对后续球磨系统产生的不良影响，进一步优化磨机系统工况，从而获得大幅度增产节能的效果。

2 应用范围挤压联合粉磨工艺和半终粉磨工艺可应用于年产20万吨以上水泥生产企业的水泥生料、水泥成品粉磨。

既适用于水泥生产企业的新线建设，也适用于老企业的技术改造扩建，可在原有传统粉磨工艺系统的基础上大幅度地提高系统产量，降低系统电耗和研磨体消耗，降低噪音，改善操作环境，提高企业的经济效益。

同时，这两种粉磨工艺系统也可应用于高炉矿渣、煤以及陶瓷、玻璃等建材行业和选矿行业中所有脆性矿物的粉磨作业中。

HFCG系列辊压机和SF系列打散分级机技术性能分见于表l和表2。

挤压半终水泥粉磨工艺技术研究与应用1998年我公司利用生料粉磨能力富余，新增水泥熟料10万t的生产线一条后，水泥粉磨能力出现不足。

为此，委托合肥水泥研究设计院改造原Φ2.2m ×7m闭路水泥磨，增加水泥粉磨能力与新增熟料产量的平衡，当时设计院使用的方案为挤压联合粉磨工艺，将原闭路粉磨系统中的Φ4.0m高效螺桨离心式选粉机闲置，将Φ2.2m×7m球磨机改造成开流，生产效果较改造前增产80％，节电20％。

其后，通过对辊压机预粉磨、联合粉磨和混合粉磨工艺的分析考查，决定再试验挤压半终粉磨工艺。

工艺流程见图1。

1 试验思路引入高效筛分磨技术与挤压打散分级机技术，利用闲置选粉机进行有机组合成挤压半终水泥粉磨工艺。

开流高效筛分磨采用微钢段对进入段仓经过筛分的细物料进行强化粉磨，有利于水泥成品中＜30um细粉比例增高；打散分级机与辊压机组成一级闭路循环挤压工艺，可充分发挥挤压机节能的特点，有一条调节系统物料平衡的回路，未挤好的边缘漏料与打散分级机出来的粗粉重新回到辊压机粉碎，进一步降低物料粉磨功指数和粒度，为后一级球磨机产量增高奠定了基础，同时分级电动机设有调速装置，可根据需要任意调节分级粒径。

但挤压机挤压的物料中尽管含有小于0.08mm的符合水泥产品细度要求的细粉，且比例可高达50％一 60％，但这其中小于30um的微粉含量低，影响水泥性能，这就是辊压机用在终粉磨工艺中很难突破的症结之所在。

离心式选粉机分选物料粒径一般为 80um，而打散后的细粉中，小于30um的微粉极少，因此，选粉机选出的细粉虽0.08mm筛余符合要求，但比表面积低，影响产品性能。

2 试验步骤（1）试验打散分级机出来的细粉0.08mm方孔筛通过量；（2）增设1台送入原闲置选粉机的输送设备，取选粉机细粉、粗粉，分别做0.08mm方孔筛通过量，计算选粉机的选粉效率及选出的细粉量；（3）分别取选粉机细粉、出磨水泥以及两者混合后的成品水泥分别试验其细度、比表面积、强度，分析最终水泥产品是否满足产品性能要求；（4）检测系统产量、单位产品能耗与联合粉磨工艺进行比较；（5）确定生产工艺形式。

辊压机联合粉磨工艺系统分析辊压机联合粉磨（或半终粉磨）工艺系统，其技术核心在本质上属于“分段粉磨”。

目前，国内水泥制成工序广泛应用由辊压机+打散分级机（动态分级设备）或V型选粉机（静态分级设备）+管磨机开路（或配用高效选粉机组成双闭路）组成的联合粉磨工艺系统（或由辊压机+V型选粉机（静态分级设备）+高效选粉机+管磨机组成的半终粉磨工艺系统），在实际运行过程中，由于各线生产工艺流程及设备配置、物料粉磨特性、水份等方面因素不尽相同，导致系统产量、质量及粉磨电耗等技术经济指标也参差不齐，本文拟对水泥联合粉磨单闭路（管磨机为开路）及双闭路系统（或半终粉磨系统）中各段常出现的工艺技术与设备故障模式进行探讨分析，并提出了相应的解决办法，仅供粉磨工程技术人员在日常工作中参考，文章中谬误之处恳望予以批评指正：一、辊压机系统故障模式：辊压机挤压效果差故障原因1：1. 被挤压物料中的细粉过多，辊压机运行辊缝小，工作压力低影响分析：辊压机作为高压料床（流动料床）粉磨设备，其最大特点是挤压力高（>150Mpa），粉磨效率高，是管磨机的3-4倍，预处理物料通过量大，能够与分级和选粉设备配置用于生料终粉磨系统。

但由于产品粒度分布窄、颗粒形貌不合理及凝结时间过快、标准稠度需水量大与混凝土外加剂相容性差等工作性能参数方面的原因，国内水泥制备工艺未采用辊压机终粉磨系统，辊压机只在水泥联合粉磨系统中承担半终粉磨（预粉磨）的任务，经施以双辊之间的高压力挤压后的物料，其内部结构产生大量的晶格裂纹及微观缺陷、<2.0mm及以下颗粒与<80um细粉含量增多（颗粒裂纹与粒度效应），分级后的入磨物料粉磨功指数显著下降（15-25%），易磨性明显改善；因后续管磨机一仓破碎功能被移至磨前，相当于延长了管磨机细磨仓，从而大幅度提高了系统产量，降低粉磨电耗。

但辊压机作业过程中对入机物料粒度及均匀性非常敏感，粒状料挤压效果好、粉状料挤压效果差，即有“挤粗不挤细”的料床粉磨特性；当入机物料中细粉料量多时会造成辊压机实际运行辊缝小，主电机出力少，工作压力低，若不及时调整，则挤压效果会变差、系统电耗增加。

2.3 辊压机辊压机是另一类料床粉磨设备。

它依靠两只相向转动的磨辊挤压物料，代替立磨磨辊在磨盘上碾压物料，完成粉磨任务。

它与立磨比较，其优点在于结构紧凑，占地空间小，且综合能耗低于立磨；缺点是辊压机对原料性质的适应性较低,故要求较高。

粉磨生料时，由于原料易磨性好，只需经辊压机的终粉磨工艺，就能满足生料对粒径组成的要求，且电耗比立磨要低1/3左右；而粉磨水泥时，由于原料易磨性复杂，至今还需要与管磨机协同，通过预粉磨、半终粉磨、混合粉磨或联合粉磨等不同工艺流程，以更低能耗满足水泥性能要求，2.3.1 辊压机的工艺任务与原理1、辊压机工作原理辊压机基于料床粉磨的机理，与立磨一样，都是相同的理论基础。

它的两个磨辊在作慢速的相对运动时（图2.3-1），被粉碎物料沿整个辊面宽度连续而均匀地喂料，大于辊子间隙G的颗粒在上部钳角2α处开始经受挤压，当进入压力区A（即拉入角α的范围内）时，便被不断加大的压力P压紧，直至在两辊间的最小间隙G处，压力达最大高压值P max。

料层从进入α角开始，随着向下移动，密度逐渐增大，料层中任一颗粒都不可避免要受到来自各个相邻颗粒的挤压，颗粒间的空隙便逐渐消失，它们必然发生应变、破碎和断裂，并在形成的密实扁平料饼中，出现微裂纹和粉碎。

这就是“料床粉碎”的过程。

料床粉碎的前提是双辊之间的物料一定要充满紧密，粉碎作用主要决定于粒间压力，而与两辊间隙无关。

作用在物料上的压力决定于作用力F和受力面积A，其平均压力为F/A。

实际上压力分布是一条曲线，沿轴向辊面中间达到最大值。

粉碎效应是压力的函数，平均辊压在80～120 MPa范围内，细粉增速最快，当超过150 MPa后，细粉增加缓慢（图2.3-2）。

实际上真正起作用的是最大压力区，一般最大压力角为1.5～2°，而平均压力角为8～9°，最大压力区的压力是平均压力的2倍左右。

物料通过辊压后，粒度减小，已有不少成品（图2.3-3）；即便颗粒未碎，因裂缝增加，也改善了后续的易磨性。

辊压机联合粉磨系统具有优质、高产、低能耗的综合优势摘要：近年来，随着水泥工业化的进程及生产工艺、过程控制技术的不断升级，水泥粉磨工艺和装备由以球磨机为主，发展为高效率的立式磨、辊压机等多种新型粉磨设备并用，几种设备的工艺组合，并朝着粉磨设备大型化、提升机工艺控制技术智能化方面发展，以满足水泥生产大型化、现代化的要求。

辊压机料床粉磨技术是一项先进而成熟的粉磨技术，在辊压机的各种粉磨流程中，由V型静态选粉机和辊压机组成的联合粉磨系统尤其具有优质、高产、低消耗等综合优势。

关键词：辊压机新型粉磨联合粉磨粉磨系统水泥质量粉磨效率综合优势一、联合粉磨生产优势1.节能、环保、确保水泥质量粉磨在制造水泥工程中占有非常重要的地位，无论是生料(半成品)还是水泥(成品)需要通过粉磨来获得，每生产1吨水泥，需要粉磨各种物料3、5吨左右，电耗约为100～110kW.h，其中60％～70％的电耗消耗在粉磨中。

尤其是水泥粉磨系统比生料粉磨系统耗电量更大，这是因为水泥熟料质量差时，熟料中的硅酸二钙含量高时难磨，粉磨效率就会明显降低，电耗明显增加。

从水泥的水化和硬化反应、胶凝性有效利用率、强度尤其是早期强度来考虑，水泥磨的越细越好，这样还能改善其泌水性和易性等，水泥还要考虑产品的颗粒分布，力争做到节能、环保、确保水泥质量。

2.实现宏伟目标节能是促进经济社会可持续发展、实现全面建设小康社会宏伟目标的关键之一。

工业是能源和原材料的主要消耗大户，水泥工业又是大量耗能的工业，因此节能降耗成为我国水泥工业长期而重要的任务，实现这一目标的关键在于提高粉磨效率，降低粉磨作业电耗。

实际生产中，以辊压机为代表的料床预粉磨系统是料床粉磨的主导。

预粉磨分为循环预粉磨、混合粉磨、联合粉磨和半终粉磨。

相对球磨机一级闭路粉磨工艺，联合粉磨和半终粉磨流程具有明显的系统优势。

虽然半终粉磨在系统增产方面具有更好的效果，但其节能幅度却略低于联合粉磨，且设备选型时受到一定限制，因此在实际工程设计中，联合粉磨流程得到了更加广泛的应用。

半终粉磨系统的成品比例与熟料含量分析
蔡文举
【期刊名称】《水泥》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】本文针对半终粉磨系统的半终成品比例计算、熟料比例掺量的定量测试方法以及如何改善成品标准稠度用水量进行了探讨分析。

结果表明,对开路磨半终粉磨系统,半终成品比例≤25%,成品比表面积控制≤330 m2/kg,适当放粗细度,水泥标准稠度用水量与联合粉磨系统成品标准稠度用水量相当。

矿粉等超细掺合料的加入,提高了成品比表面积,优化了颗粒分布,改善了标准稠度用水量。

半终成品与入磨物料熟料含量比例计量,可以半终成品比表面积为基准做强度对比分析,也可通过物料的氧化物含量列方程计算,但对系统稳定性及取样代表性要求较高。

【总页数】4页(P30-33)
【作者】蔡文举
【作者单位】中建材(合肥)粉体科技装备有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.632
【相关文献】
1.双圈流水泥粉磨系统与半终水泥粉磨系统之比较
2.辊压机联合粉磨系统和半终粉磨系统的应用比较
3.水泥联合粉磨系统与半终粉磨系统运行电耗评价
4.联合粉磨系统改为半终粉磨系统的实践
5.联合粉磨系统改造为联合兼半终粉磨系统的实践
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2中图分类号：TQ 72.632 文献标识码：B 文章编号： 008-0473(20 7)02-002 -04 DOI 编码： 0. 6008/ki. 008-0473.20 7.02.003辊压机联合粉磨系统和半终粉磨系统的应用比较摘 要 单，水泥质量稳定，但电耗高于半终粉磨系统。

关键词 0 引言公司两条水泥粉磨生产线，2010年投产的1号磨是辊压机联合粉磨系统，2015 年投产的2号磨为辊压机半终粉磨系统。

本文就该两种粉磨系统在该公司的应用状况进行比较。

1 工艺介绍辊压机半终粉磨工艺流程见图1，辊压机联合粉磨工艺流程见图2。

图1 辊压机半终粉磨工艺流程辊压机半终粉磨工艺，本质就是在原联合粉磨系统中的辊压机预粉磨环节增设一台成品专用选图2 辊压机联合粉磨工艺流程2 主要设备配置两种粉磨系统主要设备配置见表1。

半终粉磨系统特点：半终粉磨系统的设备配置比联合粉磨系统有更大的处理能力，这是提高系统产能的前提，单机设备富余量大，才有系统提产空间。

半终粉磨系统主要设备装机容量增加大约835 kW，设备投资增加300万元左右。

2.1 选粉机半终粉磨系统所用的选粉机采用下进风方式，气流通过具有一定角度的翼型导流装置与分级32μm～200μm物料进球磨机粉磨；0μm～32μm 内风速不均匀，风量略显不足，水平风道易积料；半终粉磨系统改为三仓磨，全磨采用钢球，以提高与联合粉磨系统相比，半终粉磨系统平均台表1 两系统主要设备配置及技术参数表3 联合粉磨系统磨机级配段选取的细粉量，寻求产量与需水量的平衡，经实践验证，选取的细粉量占水泥成品20%左右较为合适。

磨机研磨体全部使用钢球，有助于提高水泥颗统影响较大，各子系统平衡较难，同等条件下调整到正常状态耗时较长。

半终粉磨系统操作画面见图3，联合粉磨系统操作画面见图4。

24图3 半终粉磨系统操作画面系统效率。

5 结束语（1）辊压机联合粉磨系统和半终粉磨系统对比，半终粉磨系统主要设备装机容量加大约835 kW，设备投资增加300万元左右，平均台产提高50 t/h，水泥电耗下降约6 kWh/t，节电效果显著。