楊春保 朱春啟

　　粉煤灰原灰或粗灰經(jīng)管磨機高細粉磨至一定細度后，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，保護環(huán)境，而且可以提高混凝土的后期強度、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，粉煤灰的高細粉磨作為粉煤灰的綜合利用的一條良好的途徑，必然會越來越受到相關企業(yè)的高度重視。但目前國內粉煤灰的粉磨普遍存在效率低、消耗高，產(chǎn)品細度難以控制、需水量超標等問題。例如，當前國內技術條件下，采用管磨機粉磨Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰的平均電耗分別為30～35kwh/t和25～30kwh/t，僅耗電一項成本就高達15 ～21 元/噸，造成國內粉煤灰粉磨利潤空間縮小，經(jīng)濟效益不理想。粉煤灰管磨機效率普遍低下的原因是多方面的，現(xiàn)分析如下：

　　1 磨內物料流速過快

　　入磨粉煤灰粒度一般在1mm以下，比表面積130㎡/㎏以上，粉煤灰進入第二倉細度更細，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，流動性能好。(圖一)是粉煤灰的SEM照片,它是廣州恒運電廠排放的粉煤灰經(jīng)分選后得到的粗灰,經(jīng)測試其比表面積為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，經(jīng)實測，在Ф2.4×8m普通開流粉煤灰管磨機內的停留時間僅4分鐘,即在管磨機內的前進速度平均為2m/min。

　　圖1 入磨粉煤灰SEM電鏡照片

　　粉煤灰流動速度快，容易造成：

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

　?、颇攘锨虮葒乐仄?，研磨體粉磨能力難以發(fā)揮。在正常生產(chǎn)時停磨打開磨門檢查，常常只見研磨體而看不到粉煤灰，在實際生產(chǎn)時球砸球，球砸襯板現(xiàn)象嚴重，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速度，達到合理的料球比和一定的研磨時間，可在粉煤灰管磨機內使用減慢物料流速的技術裝置，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使用這些技術措施后,粉煤灰流速都降到了0.7m/min以下,有效改善了磨內工況，提高了磨機產(chǎn)、質量，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 嚴重的過粉磨

　　在普通粉煤灰管磨機內還存在嚴重的過粉磨問題，導致產(chǎn)品產(chǎn)、質量下降。從粉磨工藝來考察，在粉磨過程中，物料在磨內沿著磨機從磨頭到磨尾的縱長方向上的細度發(fā)展，由粗到細，直至出磨細度為合格料，似乎形成一個合理的細度梯度。若進一步深入分析，從縱向的每一點的橫截面上來看，物料顆粒粗細懸殊，細度極不均勻。在粉煤灰管磨機后倉內的每一個橫截面上，45μm以下的合格料都占大多數(shù)，但同時也存在一定量的不合乎細度要求的粗物料。為了達到出磨細度的要求，只好用過長的粉磨時間來完成。這樣，在磨內沿著磨機縱向的粉磨物料，在細度發(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到細度指標合格后，方可排出磨外。(圖二)是杭州電廠Ф1.5×5.7m普通粉煤灰管磨機磨內篩余曲線，清楚可見的是第二倉各個橫截面上45μm以下的物料都占大多數(shù)，但必須等到整體細度在45μm篩余小于25%時才可排出磨外，否則就達不到Ⅱ級粉煤灰的細度要求。

　　由于合格料不能及時排出磨外，它們對較粗的物料的進一步粉磨起緩沖和阻磨作用，耗費過多的粉磨時間，而使粉磨效率無法提高。同時，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，粉煤灰產(chǎn)品的性能及經(jīng)濟價值下降。

　　減少粉煤灰過粉磨的關鍵：一是研磨體級配要恰當，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措施，及時排出磨內合格細粉。

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

　　3 各項技術參數(shù)不合理

　　粉煤灰管磨機的重要技術參數(shù)包括： 前后倉倉長比、研磨體級配和填充率、磨內風速等。普通粉煤灰管磨機常見的問題是：

　?、徘昂髠}倉長比不合理，粗磨能力有余而細磨能力不足;

　?、频谝粋}研磨體級配有誤，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磨內風速過高，細度跑粗，產(chǎn)品質量難以保證。 根據(jù)我們的試驗結果和實際生產(chǎn)經(jīng)驗，通過制定合理的各項技術參數(shù)，完全可以解決上述各種問題，大幅節(jié)能降耗，提高產(chǎn)品質量。例如上海海笠建材公司、廣州運宏粉煤灰公司、杭州電廠等粉煤灰微粉公司，各項技術參數(shù)在作了合理的調整后，粉煤灰管磨機臺時產(chǎn)、質量都有明顯的提高。

　　4　水泥管磨機的技術桎梏有待突破

　　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方面都有各自不同的特點和規(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構，對它們的粉磨需要破壞高強度的離子鍵;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提高早期強度的效果，對比表面積、水泥顆粒分布有特別的要求，而粉煤灰作為混凝土摻合料，被看重的是對混凝土工作性及耐久性的改善和提高，對需水性有特別的要求，因此二者在細度、顆粒級配上的要求是不同的。

　　最后，從粉磨機理來看，粉煤灰的粉磨只有體積粉碎與表面粉碎兩種模型，粉磨對于45μm以下細粉煤灰(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，決定了它們在粉磨工藝過程、研磨體級配、倉位布置等等方面各有其規(guī)律。把握和恰當運用這些規(guī)律，才能達到高產(chǎn)、優(yōu)質、低消耗的目的。

　　然而，由于粉煤灰粉磨在國內還剛剛起步，人們對其特點與規(guī)律的認識還比較膚淺，加上粉煤灰管磨機大多是由水泥管磨機轉變而來，因此，目前國內粉煤灰管磨機，無論是磨內結構還是各項技術參數(shù)，與水泥磨比較都沒有大的改變，缺乏針對性。粉煤灰管磨機完全套用水泥管磨技術，在理論上是不科學的，實踐上不可能達到應有的效率。比如，磨內篩分技術應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。這是因為粉煤灰入磨物料粒度基本小于1mm，經(jīng)過第一倉的粗磨后，細度更細，一般能達到0.5mm以下，篩分裝置根本起不到篩分的作用，反而會加快粉煤灰的流動速度，惡化磨內工況。又比如，粉煤灰管磨機第一倉研磨體對物料的粉磨，要求既要有較強的沖擊力，又要有較強的研磨能力，這樣才能與粉煤灰的粉磨機理相適應，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研制的襯板，由于能適應粉煤灰粉磨過程的特點，就取得了良好的提高粉磨效率的結果。

　　5 　結語

　　綜上所述，目前國內粉煤灰管磨機普遍存在的問題是：磨內物料流速過快，料球比偏低、嚴重的“過粉磨”、各項技術參數(shù)不合理以及研磨體級配、襯板、隔倉板、出口篦板結構缺乏針對性，它們是粉煤灰管磨機效率低、電耗高的主要原因。針對這些問題，我院成功開發(fā)了“開流粉煤灰微粉管磨機技術”，對粉煤灰管磨機粉磨過程進行系統(tǒng)的改造，取得了良好的社會經(jīng)濟效益，已在國內數(shù)十家企業(yè)得到應用，證明一般能提高粉煤灰管磨機臺時產(chǎn)量35～40%，節(jié)電25%以上，并能提高粉煤灰的質量等級，應用前景廣闊。我們愿與致力于粉煤灰加工領域的同仁一道，為我國的資源再利用，生態(tài)環(huán)境保護和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展盡綿薄之力。