浅谈水泥粉磨及助磨剂的应用

助磨剂在正式使用前都应该进行小磨试验和水泥厂的工业性大磨试验。小磨试验可以在实验室完成，大磨试验则需要在水泥厂的全力配合之下才能试验成功，助磨剂往往在实验室小磨试验时得出的数据都比较理想，但在大磨试验时可能得出完全相反的结果，因为助磨剂对于不同水泥厂的适应性不尽相同以及助磨剂与磨机的匹配性不是很好，主要表现在水泥磨机产量方面和水泥性能方面。使用助磨剂后磨机系统的情况都会发生改变，磨机系统的各参数(比如料球比、磨机各仓填充率、磨机温度等)都会因为各种因素的影响而发生一定的变化。有些适合变化则使磨机系统和助磨剂相适应，但是却会影响助磨剂助磨性能正常的发挥，粉磨效果变差，这往往就给水泥企业造成一定的误区，误以为助磨剂质量不行。由于助磨剂与该厂的磨机系统不相匹配，从而影响助磨剂的推广。实际上加入助磨剂后磨机都需进行一定的调整（包括磨机的通风量、钢球级配、选分效率，物料的传输量和助磨剂的掺量等），只有进行适当的调整磨机才能达到平衡状态，助磨剂的效果才能真正体现。

1 、水泥粉磨时产生的系列问题

水泥粉磨是一个复杂的系统，影响磨机粉磨的因素很多。伴随着助磨剂产品的出现，助磨剂在应用到大磨生产时一系列的问题也相继产生，即使是成熟的助磨剂产品，在不同的水泥厂做大磨生产时，由于水泥物料不同和磨机系统的差异，助磨剂的作用和优势并没有明显体现出来，经常出现各种情况，主要包括以下几点：

（1）磨机产量异常，水泥粉磨时原材料来源经常发生变化和磨机系统的复杂性以及助磨剂本身的影响，都会导致磨机产量的异常；

（2）开流磨机经常会发生水泥颗粒跑粗或过粉磨现象，闭流磨而言时常会出现堵磨现象；

（3）水泥比表面积波动较大，助磨剂加入时水泥的表面积经常发生较大的变化，加入助磨剂之后虽然水泥的细度变细了，但是测其水泥比表时比表往往并不随着水泥细度的变细而增加，反而减小了。

（4）使用助磨剂后，水泥强度和凝结时间不时出现异常，甚至出现加助磨剂的水泥比未掺助磨剂的水泥强度要低。

2、问题分析

产生上述问题的因素很多，主要包括入磨物料的粒度、水分、和材料的易磨性，研磨体的级配和装载量，磨机通风量，助磨剂的掺量等。

2.1入磨物料粒度的影响

水泥粉磨系统从配料、预破碎到粉磨、选粉，组成了一个有机的体系。对预粉碎的要求，主要是尽可能减小入磨物料的粒度（即做到多破少磨），减轻磨机负荷，为磨机高产创造条。下面是一组不同粒径物料的粉磨对比试验。

由表1可知在将入磨物料的粒度控制在≤10 mm、≤8 mm、≤6 mm分别粉磨相同时间后，将粉磨出的水泥进行筛余量测定、比表面积测定、以及强度测定等。入磨粒径变大则会引起水泥细度的筛余量增大，虽然入磨粒度只相差2mm但是比表面积测量结果变化相当明显，由于水泥细度变粗强度降低也明显，水泥颗粒≤32μm的可水化完全，当粉磨出的水泥颗粒≥32μm时，水泥只有表面部分水化，未水化部分只能起骨架填充作用所以水泥强度会有所降低。有资料表明破碎机电能有效利用率约为30％左右，而磨机电能有效利用率只有0.6％左右，目前国内外正广泛采用“多碎少磨”新工艺，使入磨物料平均粒度控制在4－10mm以下。

2.2入磨物料水分的影响

入磨物料水分不同对磨机产量和磨况质量也有很大影响。在粉磨过程中随着磨内温度升高，物料中的水份受热后变成水汽，粉尘固体的含湿量则增大，容易粘糊在研磨体和衬板表面上，形成一个缓冲垫层，阻碍物料流通，发生“饱磨”现象，从而影响磨机的台时产量和水泥的相关性能。

从图1可以看出随着物料含水率的增加，水泥细度筛余量越来越大，当水泥的含水率超过1.5%时，45μm筛上的筛余量增加更为明显，磨机的糊磨现象越发严重，磨机的台时产量会出现明显降低，同时水泥的比表面积和强度也会随之降低。此时一旦液体助磨剂的加入不但起不到助磨作用反而会加剧糊磨粘球。生产实践证明：当入磨物料平均含水量超过1.5％时，磨机产量就要降低，若水分超过2.5％时磨机产量就要降低10－25％。

2.3助磨剂掺量的影响

由于助磨剂的表面活性作用和静电屏蔽作用，使得物料在磨机中的流速加快。水泥物料流速加速并不单纯的意味着磨机的产量提高，在开路粉磨生产中，如果助磨剂掺量过大则物料流速过快，固体颗粒得不到充分粉磨，物料容易跑粗；掺量过低流速过慢，使磨机产量下降，过粉磨现象增加。

在闭路磨机中主要是由选粉机来控制水泥成品的细度，反应物料在磨机中的流速情况主要通过循环负荷率来表示。在某一特定闭路磨机中，成品细度不变的情况下，循环负荷的大小决定于出磨物料的细度，反映了物料在磨机中停留时间的长短。循环负荷大，表明物料在磨机内停留时间短，物料得不到充分的粉磨从而使得出磨物料粗，返回磨机的物料也随着增加，此种情况下不适合使用助磨剂。循环负荷小，表明物料停留时间在磨机内停留时间长，出磨物料细，此种情况下比较适合使用助磨剂或增加助磨剂的掺量，使用助磨剂后物料的流速加快会使其在磨内通过的时间缩短，以达到提产的目的。

2.4磨机温度的影响

有的水泥厂采用烧结后的熟料进行水泥粉磨，当水泥熟料冷却不当时，熟料带进的热量和水泥粉磨时由于钢球的相互撞击和对衬板撞击产生的热量会使磨内温度迅速升高，由于水泥温度过高易使水泥因静电吸引而聚结，严重的会粘附到研磨体和衬板上，产生包球，降低粉磨效率，对于闭路磨机水泥颗粒则会粘附在选粉机的的风叶上，降低选粉机的选粉效率，从而降低磨机台时产量。

如果磨机的温度过高使用液体助磨剂时，易造成助磨剂的挥发和分解，影响粉磨效率，助磨剂的助磨、增强效果减弱。给试验人员造成一定的误区，误以为助磨剂的性能差，从而影响助磨剂的使用推广。由于水泥温度过高从而导致二水石膏脱水成半水石膏甚至产生部分无水石膏，水泥水化过程中容易产生假凝现象，也会导致水泥强度降低，影响水泥质量。

3 、解决措施

助磨剂在推广时一定要做小磨试验，虽然小磨试验跟大磨试验相比两个是完全不同的粉磨系统，但是可以通过小磨试验一定程度上反应助磨剂的效果如何，为大磨试验对助磨剂的选着做一个参考依据。助磨剂在大磨应用时应考虑以下几点：

（1）对配料的要求是物料均匀稳定、计量准确、混合材的含水率不能太大一般超过1.5%、熟料温度不高；对预粉碎的要求是尽可能稳定入磨物料的粒径。

（2）在确保以上条件稳定的前提下使用助磨剂进行大磨生产时，磨机的台时产量异常在不改变磨机系统可降低助磨剂的掺量以降低物料的流速使得以充分粉磨，或者增加混合材的量以降低助磨剂对水泥熟料的影响而导致的物料流速加快，还可直接增加磨机的喂料量以使磨机处于饱磨状态，降低物料的流速。

（3）不改变助磨剂掺量的前提下，对于开流磨可降低磨机的通风量，以降低物料的流速，或者增加钢球的填充量使得磨机处于饱和状态，物料便可得到充分粉磨。闭路磨机中如果磨机的循环负荷率增大，可在不改变磨内结构的情况下，增大后仓填充率，使后仓高于前仓，以降低物料的流速，从而降低出磨物料细度；如果成品量增加、回料量减少及循环负荷率降低了表明系统运转基本正常，可以逐步增加磨头喂料量或混合材掺加量，实现高产目的。

由于助磨剂的成分多为各种表面活性剂，使用后水泥粒子之间的平滑度提升以及颗粒之间的圆润度也得到改善，空气通过水泥颗粒间隙的速度变快，在做水泥比表测定时反映出来的结果就是比表面积下降了。一般情况下在水泥筛余量不发生明显变化时，可不考虑比表面的变化，更多水泥厂比较关注45μm筛上的筛余量，从而反映水泥的细度。

确保水泥物料供应的稳定性助磨剂及其掺量的稳定性，以及合理控制好水泥细度和减少的熟料的量，才能确保水泥强度不发生明显的变化。

4 、结论

助磨剂或多或少都能改善一些水泥性能，一个成熟的助磨剂并不能适应所有的水泥厂，各个水泥厂的磨机系统和原材料的活性不尽相同，所以在大磨试验之前必须进行小磨试验，从小磨试验中选出一种综合性能较好的助磨剂，然后用到大磨试验中。在大磨试验之前一定要做好以下几点：

（1）要求物料均匀稳定确保本次大磨试验都是同一批的物料、混合材的含水率不能太大一般超过1.5%、熟料温度不宜过高，确保助磨剂能发挥助磨、提产的功效；

（2）与水泥厂各个部门要协调好，包括生产车间、物检室、化验验室等，确保能取得真实可靠的数据。采用助磨剂后，必须使粉磨设备的工艺条件与之相适应，这其中需要水泥厂配合以调整磨机系统。

助磨剂的成功应用的关键就是控制好原材料的稳定性，根据粉磨情况适当的调整磨机系统或者是助磨剂的掺量。只有助磨剂和磨机达到平衡状态，助磨剂的功效才能得以体现，助磨剂才能成功推广。

表格   表1 物料粒度对水泥性能的影响

图片   图1 物料含水率对水泥细度的影响