【摘要】：水泥粉磨工序是水泥生產過程中的重要環(huán)節(jié),它不僅直接關系到水泥的質量(尤其是細度及粒度分布),同時還對水泥的產量和能耗有重要的影響。球磨機粉磨的水泥顆粒粒度分布較合理,顆粒球形度高,能夠滿足混凝土行業(yè)對水泥質量的要求。但眾所周知,球磨機的能量利用率很低,真正用于粉磨做功的有效能量利用率只有3%~5%左右,絕大部分能量被鋼球/鋼鍛的碰撞、摩擦發(fā)熱以及產生噪音所消耗。鋼球/鋼鍛之間、鋼球/鋼鍛與磨體襯板之間的無功摩擦、碰撞導致了球磨機的粉磨電耗居氋不下。對于水泥熟料的粉磨,目前主要采用輥壓機—球磨機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,通過輥壓機對物料的充分預粉碎以及V型選粉機的粒度分級,可以控制進入球磨機的物料粒度1 mm,有力緩解了球磨機的物料粉碎壓力。對于礦渣的粉磨,目前主要采用立式磨粉磨系統(tǒng)和球磨機粉磨系統(tǒng),后者的粉磨電耗較高,生產高比表面積的礦渣微粉時尤其如此。其原因是:一方面,礦渣本身的易磨性較差;另一方面,目前常用的金屬研磨體比重較大,增大了磨機的無功運轉負荷�？梢�,球磨機細磨倉內研磨體的“減負”是降低粉磨電耗的有效途徑。因此,在球磨機的細磨倉內用比重小、研磨能力強的陶瓷研磨體取代比重大、沖擊力強的金屬研磨體成為降低球磨機粉磨電耗的新的研究課題。本文設計四因素四水平的正交實驗,確定實驗的主要影響因素為:(1)研磨體填充率;(2)研磨體級配;(3)助磨劑摻量;(4)磨機轉速。每個影響因素分別取4個水平,并且依據L16(45)的正交實驗表依次進行了陶瓷研磨體和金屬研磨體的粉磨實驗。通過測定粉磨水泥熟料和礦渣的比表面積、45μm篩余、粒度分布、抗壓強度以及礦渣活性等數據來比較陶瓷研磨體和金屬研磨體粉磨性能的優(yōu)劣,并且分析陶瓷研磨體對水泥熟料、礦渣粉磨的最佳實驗條件和規(guī)律,作為工業(yè)實踐的參考數據,進行陶瓷研磨體的工業(yè)化應用。各實驗因素對于水泥熟料粉磨性能的影響是不同的,其中研磨體填充率磨機轉速研磨體級配助磨劑摻量。并且金屬研磨體通過正交實驗得到的最優(yōu)實驗條件是:填充率為31.0%,級配為Φ30:Φ20:Φ17:Φ14:Φ12=10%:10%:10%:35%:35%,助磨劑摻量為0.15%,磨機轉速為95 r/min。陶瓷研磨體通過正交實驗得到的最優(yōu)實驗條件是:填充率為37.2%,級配為Φ30:Φ20:Φ17:Φ14:Φ12=10%:10%:10%:35%:35%,助磨劑摻量為0.15%,磨機轉速為85 r/min。金屬研磨體和陶瓷研磨體分別在最優(yōu)實驗條件下粉磨水泥的性能是不同的,其中陶瓷研磨體粉磨水泥的細度略高,顆粒大小均勻,顆粒分布連續(xù)性強,水泥顆粒級配更加合理,特別是對水泥后期強度的發(fā)展起主要作用的3~32μm的顆粒含量提高了3.5%。同時,在水泥3d抗壓強度略有下降的基礎上,水泥28d抗壓強度提高了5.9 MPa,標準稠度需水量降低了2.5%。此外,陶瓷研磨體粉磨水泥顆粒的圓形度提高了8.5%,球形顆粒增多,使水泥顆粒的外觀形貌得到了優(yōu)化。因此,陶瓷研磨體對水泥熟料的粉磨效果優(yōu)于金屬研磨體,所以將陶瓷研磨體用于水泥熟料的粉磨可以提高粉磨水泥的性能。在相近的實驗條件下,陶瓷研磨體比金屬研磨體粉磨礦渣微粉的細度高,合格細粉含量多,粒度分布范圍窄,顆粒大小均勻,顆粒群更加符合Rosin-Rammler分布,并且陶瓷研磨體粉磨礦渣微粉的7d和28d活性高。此外,陶瓷研磨體粉磨礦渣微粉顆粒的圓形度較金屬研磨體高2.5%,優(yōu)化了礦渣微粉顆粒的外觀形貌。因此,陶瓷研磨體對礦渣的粉磨效果優(yōu)于金屬研磨體。所以,將陶瓷研磨體用于礦渣的粉磨可以提高礦渣微粉的性能。在工業(yè)實踐過程中,將陶瓷研磨體(陶瓷球/陶瓷鍛)應用于水泥熟料和礦渣的粉磨,為了確保研磨體對入磨物料的沖擊粉碎能力,球磨機一倉中的研磨體必須堅持使用金屬研磨體(鋼球),在使用陶瓷研磨體替代球磨機二倉/三倉中的金屬研磨體(鋼球/鋼鍛)時,必須提高陶瓷研磨體的填充率,改變研磨體的級配原則,由“中間多、兩頭少”過渡到“前頭少、后頭多”,才能充分發(fā)揮陶瓷研磨體高效、節(jié)能粉磨的優(yōu)勢。在輥壓機—球磨機組成的水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中,將球磨機二倉中的鋼鍛替換成陶瓷球可以提高球磨機的粉磨效率,降低球磨機的運行電流,降低磨內溫度、出料溫度,實現噸水泥節(jié)電4.5度左右。同時優(yōu)化了水泥產品的顆粒組成,3~32μm的顆粒含量由60.65%提高到63.45%,增加了2.80%,有利于提高水泥的后期強度,≤45μm的顆粒含量由87.35%提高到90.11%,增加了2.76%,增加了水泥成品中合格細粉的含量,改善了水泥產品的質量,提高了水泥成品對混凝土外加劑的適應性。在礦渣磨粉磨系統(tǒng)中,將球磨機二倉、三倉中的鋼球/鋼鍛替換成陶瓷鍛可以提高球磨機的粉磨效率,降低球磨機的運行電流,降低磨內溫度、出料溫度,在確保臺時產量略有提高的基礎上,實現噸礦渣節(jié)電8.0度左右。并且提高了礦渣粉的細度、活性,改善了礦渣粉在P·O42.5#水泥中的使用性能,明顯降低礦渣粉中六價鉻離子的含量,有效地解決了水泥中六價鉻離子污染的問題。
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【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ172.632

【參考文獻】

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本文編號：2376200