关键词：水泥/矿渣立磨；矿渣粉磨；水泥粉磨；快速切换；水泥性能指标。
1 前言
近年来，国内水泥和矿渣行业快速发展，地区间竞争激烈，通过采用先进的粉磨技术装备来降低生产成本成为新建水泥生产线和矿渣微粉生产线的不二选择。目前新建的矿渣粉磨系统基本上都是立磨系统，水泥粉磨主要是球磨机或者球磨机+辊压机的联合粉磨系统，随着中材装备集团有限公司2008年开发出国内第一台水泥立磨并成功应用于越南福山，使用立磨粉磨水泥在国内也获得了行业的认可并逐步在国内市场得到了应用。
中材装备集团有限公司一直致力于研发高效节能环保型粉磨设备，在矿渣粉磨和水泥粉磨的设备研究和制造能力上处于国内领先水平，于2005年成功推出了国内首台年产30万吨矿渣立磨，并得到广泛应用，在此基础上，相继开发了配套年产60万吨、90万吨、120万吨、150万吨水泥/矿渣立磨。2012年中材装备集团有限公司与武汉阳逻水泥有限公司签订供应一台TRMKS43.4水泥/矿渣立磨，由天津水泥工业设计研究院有限公司提供工艺设计，粉磨系统于当年10月份投产，经过不到一个月的调试，分别单独粉磨矿渣和水泥均达到了设计指标。
2 系统简介
武汉阳逻水泥有限公司粉磨系统在工艺设计时就考虑到了粉磨不同物料的需求，实现了粉磨矿渣和水泥的无缝切换，系统流程详见图1。
粉磨矿渣时，矿渣由入磨皮带通过四通阀、振动筛和喂料装置进入磨内，粉磨后成品通过袋式收尘器收集后送入空气斜槽经提升机入矿渣成品库，外排料通过外循环系统重新入磨粉磨。在这个过程中，振动筛保证了矿渣的喂料粒度；从中壳体喂料保证了矿渣均匀的进入磨盘中心位置，避免了因矿渣水分大出现喂料溜管堵料的情况；在外循环皮带和喂料皮带设置除铁器有效延长了磨内易磨件的寿命。
粉磨水泥时，熟料和其它混合材经入磨皮带由喂料装置经选粉机壳体进入磨内，粉磨后成品通过袋式收尘器收集后送入空气斜槽经提升机入水泥成品库，外排料通过外循环系统重新入磨粉磨。
由于矿渣和水泥中所掺湿粉煤灰含水量较高，为保证出磨物料水分≤0.5%，使用热风炉来提供烘干物料所需的热量。整个系统采用单风机系统，运行时主要使用循环风和热风来保证风量，通过各阀门的开度来调节风量和温度。
图1 立磨系统工艺流程
整个粉磨系统的核心设备为粉体公司供货的TRMKS43.4型水泥/矿渣立磨，该规格立磨已在国内外累计销售近30台，针对本项目粉磨水泥时部分混合材水分比较大的特点重新设计了喂料方式，采用干湿料分离，避免出现堵料的情况。磨机配备了四个磨辊，通过两套分别独立的液压系统进行控制，既能实现四辊同时粉磨，也能使用对称两个磨辊粉磨，还能实现两个磨辊为主辊，两个磨辊为辅辊的粉磨方式。采用了新型高效笼型选粉机，能够方便快捷的调节成品比表面积和细度。
系统配备了风量为410000m3/h的风机，通过变频器进行控制，既为磨机提供足够的风量，又节省能源。系统主要设备参数详见表1:
表1 主要设备参数
3 系统调试和运行情况
整条生产线于2012年10月份投产，刚开始粉磨矿渣，经过几天的调试就达到了设计产量，随后开始了水泥熟料的粉磨。由于每个工厂水泥配比不一样，对成品质量要求也不一样，在保证水泥性能合格和磨机稳定的前提下对各参数进行了摸索，最终使粉磨PC32.5水泥时熟料比例降低到60%以下，干基产量可稳定在130-145t/h。下面分别介绍粉磨矿渣和水泥时的情况。
3.1矿渣粉磨
由于矿渣粉磨属于单一物料粉磨，因此料层容易稳定。为了增加早期强度，粉磨矿渣时掺入了少量的脱硫石膏，具体配料情况见表2。
表2 粉磨矿渣的物料配料情况
该厂矿渣来自武钢，易磨性中等，活性较好，满足S95级的要求。在粉磨矿渣时不喷水，比表面积控制在420m2/kg以上，为了保证成品水分控制在0.5%以下，磨机出口温度控制在90℃左右，磨机粉磨压力控制在12MPa左右，选粉机转速在26Hz左右。图2是粉磨矿渣时的操作画面。
图2 粉磨矿渣中控画面
粉磨矿渣时磨机运转十分平稳，投料量在110t/h以上，矿渣的综合水分在5~7%，折合成干基产量超过100t/h，超出设计值10%以上。立磨操作简单、调节方便，通过调节压力和选粉机转速就能快速调节成品质量。在保证产量的同时也对系统能耗进行了优化，通过调整挡料圈高度允许有一部分外排量，尽可能使用循环风，降低了主电机电流和热风炉煤量。
矿渣中含有的单质铁是影响磨机磨损特别是磨辊辊套和磨盘衬板的重要因素，因此在设计之初就充分考虑到了除铁的问题，在矿渣上料皮带和外排吐渣皮带处均设置了除铁器，上料处的除铁器用于除掉矿渣中大颗粒的铁块，吐渣皮带处的除铁器用于除掉矿渣破碎后经外排吐出的细小铁颗粒。因此适量的外排不但可以降低主电机电流，也有利于延长磨内粉磨部件的寿命。
磨机稳定运转后，对矿渣喂料、矿粉成品质量等进行了检测，同时对系统电耗、煤耗等也进行了统计，参见表3：
表3 粉磨矿渣性能数据
3.2水泥粉磨
该厂主要使用立磨生产PC32.5水泥，在混合材中掺入接近20%的湿粉煤灰，有利于提高水泥的强度和流动性，使熟料的比例可以降低到60%以下，有效的降低了成本，具体的物料配比参见表4。
表4 粉磨水泥的物料配料情况
对于粉磨水泥，由于各厂混合材的配比和熟料的易磨性以及物料的水分、粒度千差万别，要求控制的成品指标也不一样，因此操作参数也会存在较大的差别。在调试之前对混合材进行了分析，混合材具有较大的综合水分，粉磨时需要引入热风进行烘干，考虑到随时切换粉磨矿渣，没有对挡料圈高度进行调整，通过调整风量和粉磨压力、选粉机转速来满足产量和成品质量性能。图3为粉磨水泥时的中控画面。
图3 粉磨水泥中控画面
粉磨水泥时不喷水，为了保证水泥的综合性能，比表面积控制在390m2/kg，R45μm控制在9±1%，成品水分控制在0.5%以下，根据物料水分的波动磨机出口温度控制在80-90°左右，根据化验室数据来调整磨机粉磨压力和选粉机转速，磨机粉磨压力控制在12.5MPa左右，选粉机转速在24Hz左右。
粉磨水泥时磨机运转十分平稳，投料量可达150t/h以上，折合成干基产量超过140t/h，超过设计产量。经过测试，水泥的性能十分优良，水泥成品粒度分布较宽，n值小于1，需水量与开流球磨相当，强度优于开流磨，成品中3-32μm颗粒含量高于65%，满足了客户对水泥强度的要求。表5和表6分别是对成品质量和颗粒分布的检测结果。
表5 PC32.5水泥性能数据
表6 PC32.5水泥的粒度分布
对于立磨粉磨水泥，最关键的是形成稳定的料床，中控操作员要根据物料情况、化验室的数据和磨机运行的情况及时调整操作参数，保证磨机始终处在稳定的状态，例如湿粉煤灰水分波动比较大，操作时就要注意及时调整热风，另外石灰石的粒度也很重要，均匀的颗粒有利于保持料层的稳定。
与传统球磨和辊压机+球磨的联合粉磨系统相比，立磨粉磨水泥具有适应性广、操作简单、调节迅速、使用维护成本低、节能等优点，代表了水泥粉磨设备发展的方向。
4.3 小结
TRMKS43.4水泥/矿渣立磨在武汉阳逻水泥有限公司的应用，具有以下几个主要特点：
1、工艺系统简单，一套系统实现了矿渣和水泥的分别粉磨，降低了土建和设备投资；
2、设备操作简单，运行维护成本低，粉磨矿渣系统电耗低于42kwh/t，粉磨水泥系统电耗低于30kwh/t。
3、立磨切换简单，工作量小，从粉磨矿渣切换到粉磨水泥时间短，不需要洗磨。
4、跟球磨相比，立磨噪音低，粉尘少，符合国家对环保和节能减排的要求。
利用单台立磨系统分别粉磨矿渣和水泥具有巨大的经济和社会效益，立磨节能环保，单台立磨系统无论从土建设备投资还是运行维护成本都大大低于使用两套系统分别粉磨矿渣和水泥，特别适合新建粉磨站和传统球磨的改造，随着中材装备集团有限公司水泥/矿渣立磨在国内的逐步使用，相信会有更多的客户选择立磨作为矿渣和水泥的粉磨设备。
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