楊春保 朱春啟

　　粉煤灰原灰或粗灰經(jīng)管磨機(jī)高細(xì)粉磨至一定細(xì)度后，制成粉煤灰摻合料摻入混凝土后，不僅可以取代部分水泥，減少生產(chǎn)水泥的煤、電、石灰石等消耗，降低混凝土的成本，保護(hù)環(huán)境，而且可以提高混凝土的后期強(qiáng)度、改善新拌混凝土的工作性、改善混凝土的耐久性，生產(chǎn)高性能水泥。因此，粉煤灰的高細(xì)粉磨作為粉煤灰的綜合利用的一條良好的途徑，必然會(huì)越來越受到相關(guān)企業(yè)的高度重視。但目前國內(nèi)粉煤灰的粉磨普遍存在效率低、消耗高，產(chǎn)品細(xì)度難以控制、需水量超標(biāo)等問題。例如，當(dāng)前國內(nèi)技術(shù)條件下，采用管磨機(jī)粉磨Ⅰ、Ⅱ級(jí)粉煤灰的平均電耗分別為30～35kwh/t和25～30kwh/t，僅耗電一項(xiàng)成本就高達(dá)15 ～21 元/噸，造成國內(nèi)粉煤灰粉磨利潤空間縮小，經(jīng)濟(jì)效益不理想。粉煤灰管磨機(jī)效率普遍低下的原因是多方面的，現(xiàn)分析如下：

　　1 磨內(nèi)物料流速過快

　　入磨粉煤灰粒度一般在1mm以下，比表面積130㎡/㎏以上，粉煤灰進(jìn)入第二倉細(xì)度更細(xì)，比表面積在300㎡/㎏以上，加上粉煤灰表面光滑，含有大量球形玻璃體，流動(dòng)性能好。(圖一)是粉煤灰的SEM照片,它是廣州恒運(yùn)電廠排放的粉煤灰經(jīng)分選后得到的粗灰,經(jīng)測(cè)試其比表面積為138.0㎡/㎏，45μm篩余為63.6%。它含有大量的球形物料，發(fā)揮“滾珠”效應(yīng)，經(jīng)實(shí)測(cè)，在Ф2.4×8m普通開流粉煤灰管磨機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間僅4分鐘,即在管磨機(jī)內(nèi)的前進(jìn)速度平均為2m/min。

　　圖1 入磨粉煤灰SEM電鏡照片

　　粉煤灰流動(dòng)速度快，容易造成：

　?、欧勖夯以诠苣C(jī)內(nèi)停留時(shí)間過短，一般只有幾分鐘，研磨時(shí)間不足，產(chǎn)品細(xì)度容易跑粗;

　　⑵磨內(nèi)料球比嚴(yán)重偏低，研磨體粉磨能力難以發(fā)揮。在正常生產(chǎn)時(shí)停磨打開磨門檢查，常常只見研磨體而看不到粉煤灰，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)球砸球，球砸襯板現(xiàn)象嚴(yán)重，造成能量的損失，也增大了襯板、研磨體等金屬材料的消耗。

　　為了控制粉煤灰的流動(dòng)速度，達(dá)到合理的料球比和一定的研磨時(shí)間，可在粉煤灰管磨機(jī)內(nèi)使用減慢物料流速的技術(shù)裝置，如可控流速型隔倉板、溢流型出口篦板、溢流圈等。廣州運(yùn)宏粉煤灰公司、河南洛拓建材公司、杭州電廠等單位的粉煤灰管磨機(jī)使用這些技術(shù)措施后,粉煤灰流速都降到了0.7m/min以下,有效改善了磨內(nèi)工況，提高了磨機(jī)產(chǎn)、質(zhì)量，減少了研磨體消耗，并大幅降低了生產(chǎn)噪音，改善了工作環(huán)境。

　　2 嚴(yán)重的過粉磨

　　在普通粉煤灰管磨機(jī)內(nèi)還存在嚴(yán)重的過粉磨問題，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)、質(zhì)量下降。從粉磨工藝來考察，在粉磨過程中，物料在磨內(nèi)沿著磨機(jī)從磨頭到磨尾的縱長方向上的細(xì)度發(fā)展，由粗到細(xì)，直至出磨細(xì)度為合格料，似乎形成一個(gè)合理的細(xì)度梯度。若進(jìn)一步深入分析，從縱向的每一點(diǎn)的橫截面上來看，物料顆粒粗細(xì)懸殊，細(xì)度極不均勻。在粉煤灰管磨機(jī)后倉內(nèi)的每一個(gè)橫截面上，45μm以下的合格料都占大多數(shù)，但同時(shí)也存在一定量的不合乎細(xì)度要求的粗物料。為了達(dá)到出磨細(xì)度的要求，只好用過長的粉磨時(shí)間來完成。這樣，在磨內(nèi)沿著磨機(jī)縱向的粉磨物料，在細(xì)度發(fā)展過程中，由磨頭到磨尾合格料的百分含量越集越大，但必須要等待全部物料達(dá)到細(xì)度指標(biāo)合格后，方可排出磨外。(圖二)是杭州電廠Ф1.5×5.7m普通粉煤灰管磨機(jī)磨內(nèi)篩余曲線，清楚可見的是第二倉各個(gè)橫截面上45μm以下的物料都占大多數(shù)，但必須等到整體細(xì)度在45μm篩余小于25%時(shí)才可排出磨外，否則就達(dá)不到Ⅱ級(jí)粉煤灰的細(xì)度要求。

　　由于合格料不能及時(shí)排出磨外，它們對(duì)較粗的物料的進(jìn)一步粉磨起緩沖和阻磨作用，耗費(fèi)過多的粉磨時(shí)間，而使粉磨效率無法提高。同時(shí)，由于部分粉煤灰被過度粉磨，產(chǎn)品比表面積過高，需水量超標(biāo)，粉煤灰產(chǎn)品的性能及經(jīng)濟(jì)價(jià)值下降。

　　減少粉煤灰過粉磨的關(guān)鍵：一是研磨體級(jí)配要恰當(dāng)，避免將粉煤灰中大量的玻璃微珠過度粉碎。二是要采取有效的技術(shù)措施，及時(shí)排出磨內(nèi)合格細(xì)粉。

　　我院開發(fā)的“開流粉煤灰微粉管磨機(jī)”技術(shù)，較好地解決了粉煤灰過粉磨的問題，粉磨粉煤灰的產(chǎn)、質(zhì)量都有大幅度的提高。

　　3 各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)不合理

　　粉煤灰管磨機(jī)的重要技術(shù)參數(shù)包括： 前后倉倉長比、研磨體級(jí)配和填充率、磨內(nèi)風(fēng)速等。普通粉煤灰管磨機(jī)常見的問題是：

　?、徘昂髠}倉長比不合理，粗磨能力有余而細(xì)磨能力不足;

　?、频谝粋}研磨體級(jí)配有誤，最常見的是使用的球徑偏大，粉磨能量過多地消耗在球砸球，球砸襯板上;

　　⑶磨內(nèi)風(fēng)速過高，細(xì)度跑粗，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。 根據(jù)我們的試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過制定合理的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，完全可以解決上述各種問題，大幅節(jié)能降耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如上海海笠建材公司、廣州運(yùn)宏粉煤灰公司、杭州電廠等粉煤灰微粉公司，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)在作了合理的調(diào)整后，粉煤灰管磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)、質(zhì)量都有明顯的提高。

　　4　水泥管磨機(jī)的技術(shù)桎梏有待突破

　　經(jīng)過多年的研究，我們發(fā)現(xiàn)粉煤灰與水泥的粉磨在多個(gè)方面都有各自不同的特點(diǎn)和規(guī)律。

　　首先，從粉磨的物料來看，水泥熟料中占70%以上的阿利特、貝利特是離子晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)它們的粉磨需要破壞高強(qiáng)度的離子鍵;而粉煤灰中占50～80%的是相互粘連在一起的玻璃微珠，物料的粉碎主要是打斷細(xì)小球形玻璃體之間的粘連。

　　其次，從產(chǎn)品性能要求來看，水泥最看重的是粉磨對(duì)提高早期強(qiáng)度的效果，對(duì)比表面積、水泥顆粒分布有特別的要求，而粉煤灰作為混凝土摻合料，被看重的是對(duì)混凝土工作性及耐久性的改善和提高，對(duì)需水性有特別的要求，因此二者在細(xì)度、顆粒級(jí)配上的要求是不同的。

　　最后，從粉磨機(jī)理來看，粉煤灰的粉磨只有體積粉碎與表面粉碎兩種模型，粉磨對(duì)于45μm以下細(xì)粉煤灰(玻璃微珠)幾乎不起作用，這與水泥的粉磨又是不同的。水泥與粉煤灰粉磨的這些特點(diǎn)，決定了它們?cè)诜勰スに囘^程、研磨體級(jí)配、倉位布置等等方面各有其規(guī)律。把握和恰當(dāng)運(yùn)用這些規(guī)律，才能達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的目的。

　　然而，由于粉煤灰粉磨在國內(nèi)還剛剛起步，人們對(duì)其特點(diǎn)與規(guī)律的認(rèn)識(shí)還比較膚淺，加上粉煤灰管磨機(jī)大多是由水泥管磨機(jī)轉(zhuǎn)變而來，因此，目前國內(nèi)粉煤灰管磨機(jī)，無論是磨內(nèi)結(jié)構(gòu)還是各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，與水泥磨比較都沒有大的改變，缺乏針對(duì)性。粉煤灰管磨機(jī)完全套用水泥管磨技術(shù)，在理論上是不科學(xué)的，實(shí)踐上不可能達(dá)到應(yīng)有的效率。比如，磨內(nèi)篩分技術(shù)應(yīng)用于水泥粉磨能取得良好的效果，但一些企業(yè)用之于生產(chǎn)粉煤灰效果并不理想。這是因?yàn)榉勖夯胰肽ノ锪狭６然拘∮?mm，經(jīng)過第一倉的粗磨后，細(xì)度更細(xì)，一般能達(dá)到0.5mm以下，篩分裝置根本起不到篩分的作用，反而會(huì)加快粉煤灰的流動(dòng)速度，惡化磨內(nèi)工況。又比如，粉煤灰管磨機(jī)第一倉研磨體對(duì)物料的粉磨，要求既要有較強(qiáng)的沖擊力，又要有較強(qiáng)的研磨能力，這樣才能與粉煤灰的粉磨機(jī)理相適應(yīng)，才能有較好的效果，套用水泥磨的階梯襯板、溝槽襯板或小波襯板等，都無法滿足要求。我們專為粉煤灰管磨機(jī)研制的襯板，由于能適應(yīng)粉煤灰粉磨過程的特點(diǎn)，就取得了良好的提高粉磨效率的結(jié)果。

　　5 　結(jié)語

　　綜上所述，目前國內(nèi)粉煤灰管磨機(jī)普遍存在的問題是：磨內(nèi)物料流速過快，料球比偏低、嚴(yán)重的“過粉磨”、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)不合理以及研磨體級(jí)配、襯板、隔倉板、出口篦板結(jié)構(gòu)缺乏針對(duì)性，它們是粉煤灰管磨機(jī)效率低、電耗高的主要原因。針對(duì)這些問題，我院成功開發(fā)了“開流粉煤灰微粉管磨機(jī)技術(shù)”，對(duì)粉煤灰管磨機(jī)粉磨過程進(jìn)行系統(tǒng)的改造，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，已在國內(nèi)數(shù)十家企業(yè)得到應(yīng)用，證明一般能提高粉煤灰管磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量35～40%，節(jié)電25%以上，并能提高粉煤灰的質(zhì)量等級(jí)，應(yīng)用前景廣闊。我們?cè)概c致力于粉煤灰加工領(lǐng)域的同仁一道，為我國的資源再利用，生態(tài)環(huán)境保護(hù)和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展盡綿薄之力。