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开流粉煤灰管磨机效率低的原因及其应对措施

浏览次数: 日期:2007年4月17日 22:06
开流粉煤灰管磨机效率低的原因及其应对措施
 
杨春保 朱春启
 

粉煤灰原灰或粗灰经管磨机高细粉磨至一定细度后,制成粉煤灰掺合料掺入混凝土后,不仅可以取代部分水泥,减少生产水泥的煤、电、石灰石等消耗,降低混凝土的成本,保护环境,而且可以提高混凝土的后期强度、改善新拌混凝土的工作性、改善混凝土的耐久性,生产高性能水泥。因此,粉煤灰的高细粉磨作为粉煤灰的综合利用的一条良好的途径,必然会越来越受到相关企业的高度重视。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。  
  我院开发的“开流粉煤灰微粉管磨机”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第一仓研磨体级配有误,最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。
  4 水泥管磨机的技术桎梏有待突破  
  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,水泥最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。  
  最后,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,经过第一仓的粗磨后,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,粉煤灰管磨机第一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。我们专为粉煤灰管磨机研制的衬板,由于能适应粉煤灰粉磨过程的特点,就取得了良好的提高粉磨效率的结果。
  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,我院成功开发了“开流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。 
 

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