對水泥原料易磨性試驗的P1取值探討
2004-07-30 00:00
1 粉磨功指數(shù)與水泥原料的易磨性
以粉磨功指數(shù)表征的物料易磨性在我國水泥生產(chǎn)和工藝設計已經(jīng)得到廣泛應用，但對于試驗成品篩孔徑即P1的取值，長期以來仍一直存在爭論。本文探討這一問題，有助于提高試驗精度，縮小生產(chǎn)應用的誤差。 按照邦德粉磨原理，物料粉磨功指數(shù)Wi（kWh/t）由下式確定。 式中：P1—試驗用成品篩孔徑,μm； G—磨機平均每轉產(chǎn)生的成品量,g/r； F80—80%通過的入磨物料粒徑,μm； P80—80%通過的產(chǎn)品粒徑,μm。 式中的F80由破碎機產(chǎn)生，磨機成品量G和成品細度P80由所取的P1決定，Wi表示在G值 達到平衡狀態(tài)時所需的粉磨功（kWh/t），其引入實際生產(chǎn)工況加以修正，即可用于磨機粉磨效率評估和產(chǎn)量、電耗和研磨體規(guī)格及其配比等參數(shù)的計算。在世界范圍內，這種評價物 料易磨性的方法被普遍采用，我國1988年發(fā)布實施的《水泥原料易磨性試驗方法》也基于這一原理，只是各國對所取成品篩孔徑P1有所不同。邦德（F.C.Bond）對此定義為“物料由粒度F粉磨至100μm所需的粉磨功”，即P1=100μm；日本JIS4002標準規(guī)定“除特殊情況使用1 49μm外，P1值應選用相當于實際產(chǎn)品細度的篩孔直徑作為試驗成品篩”；我國標準（JC/T7 34—1988）規(guī)定“試驗用成品篩孔徑為80μm”。這些方法由于所取P1值不同，上式的計算結果必然發(fā)生改變，使易磨性表述的單位粉磨電耗由于成品細度不同而產(chǎn)生偏差。本文按P1 =80μm測試的部分廠的原料易磨性見表1
。 成品篩孔徑P1值對原料易磨性Wi的影響，在于Wi不是一個物料常數(shù)，而是隨式中由P1 值決定的各因數(shù)的變量而變量。水泥生產(chǎn)中，粉磨不同的物料如生料、熟料、煤粉以及混合材中的鋼渣、礦渣、粉煤灰等，要求的細度各有不同，尤其是其他許多行業(yè)的產(chǎn)品要求范圍 更寬，P1作為它們的細度控制值，首先決定了其成品的過篩粒徑P80與其成品生成量G，由此足以改變物料的易磨性。其關系在理論上通常解釋為：P1值愈大（控制的粒度愈粗），成品量愈大，所需的粉磨功Wi減小，粉磨愈顯得相對容易。然而，這并不能概括所有粒度的基本 規(guī)律，國外學者N.M.Magdalinovie早在80年代進行的試驗就表明，P1值的大小與所需的粉磨功并非完全按這一規(guī)律發(fā)展，對于某些粒度的粗粉磨電耗要比細粉磨大得多。但其試驗的P1 取值過寬，未能直接反映60μm～150μm常規(guī)控制粒度的變化情況。對此，筆者在其試驗基 礎上進行了補充論證，也得出相近的結論。本文通過不同P1值的試驗對比，探討了P1和G、W i三者間的關系，提出合理取值的基本措施。
2 粉磨功指數(shù)試驗及其變量關系
2.1 不同Pl值的物料易磨性
粉磨功指數(shù)Wi隨試驗成品篩孔徑Pl的改變，存在的變化趨勢見表2。
試驗得出：粉磨功指數(shù)Wi不是隨產(chǎn)品細度變粗成直線下降，而是以某一粒徑的粉磨能 耗為最高值呈不同程度的起伏變化，且隨P1值增大有逐漸增高的趨勢。表2的試驗結果，普遍以P1=60μm的粉磨能耗為最高，當P1值放寬至100μm時，Wi值也處于較高點，幾乎達到Pl ＝60μm的水平。P1為80μm和154μm的功指數(shù)十分接近并相對偏低。在此基礎上，對石灰石 、水泥生料和熟料分別將P1增大至180μm和250μm進一步試驗，其功指數(shù)Wi均持續(xù)升高，粉磨能耗達到P1＝80μm時的1～1.2倍，甚至接近或高于粉磨至60μm所需的功。不同P1值的試驗結果曲線如圖1所示。可見，選擇P1＝80μm或P1＝154μm來控制成品細度時，其粉磨電耗 最低，物料呈相對而言的易磨狀態(tài)。 N.M.Magdalinovie進行的類似試驗得出的結論是，粉磨功指數(shù)在P1＝80～500μm范圍內起伏變化，隨著成品變粗（P1＝250μm），功耗開始逐漸增高，在P1＝500μm時達到最高點。其中，P1＝80μm和P1＝160μm的粉磨電耗相近并呈較低值，顯示此時的易磨性較好， 試驗結果見圖2。
從上述結果看，合理選擇Pl篩是易磨性試驗的先決條件，在試驗中應當視粉磨工藝、 成品細度要求不同區(qū)別對待。兩個試驗得到的易磨性曲線發(fā)展趨勢基本相似，說明粉磨過程 要求的成品愈細，電耗愈高，反映于生產(chǎn)即為物料易磨性愈差，這符合于粉磨的一般規(guī)律； 但對于成品較粗（如P1＝250μm以上）的粉磨，同一原料在給定的入磨粒度范圍內其所需電 耗卻并不一定就小。分析認為，這種超乎常理之處，在于P1＝250μm～500μm（80目～20目 ）的粒度要求，已不適應于球磨機一類的研磨設備來獲得，若強求生產(chǎn)這種粒度，粉磨必然 事半功倍。實際粉磨也表明，采用常規(guī)配球的球磨、振動磨生產(chǎn)60目～80目（177μm～210 μm）的產(chǎn)品只占正常生產(chǎn)能力的20%左右，其余主要為小于此粒度段的細粉，要實現(xiàn)80%的 成品量，其粉磨的難度顯而易見。因此可以認為，無論是粉磨生產(chǎn)或是易磨性試驗，都存在 一個相宜的細度控制范圍，偏離這一范圍就有可能導致粉磨功的無謂消耗，試驗結果也失去 意義。上述試驗顯示的粉磨適宜粒徑為不大于180μm，在此范圍內用作易磨性試驗的P1取值 ，具有較高的準確性。因此，水泥原料易磨性所取P1＝80μm來作為試驗控制篩，完全符合于生產(chǎn)過程中的粉磨細度控制要求，故其試驗值向生產(chǎn)值的轉化也切合實際；但對于煤粉制 備和其他非金屬礦的粉磨，則按生產(chǎn)要求的細度來確定P1篩孔徑，才能使試驗值更具真實性 。
2.2 不同
以粉磨功指數(shù)表征的物料易磨性在我國水泥生產(chǎn)和工藝設計已經(jīng)得到廣泛應用，但對于試驗成品篩孔徑即P1的取值，長期以來仍一直存在爭論。本文探討這一問題，有助于提高試驗精度，縮小生產(chǎn)應用的誤差。 按照邦德粉磨原理，物料粉磨功指數(shù)Wi（kWh/t）由下式確定。 式中：P1—試驗用成品篩孔徑,μm； G—磨機平均每轉產(chǎn)生的成品量,g/r； F80—80%通過的入磨物料粒徑,μm； P80—80%通過的產(chǎn)品粒徑,μm。 式中的F80由破碎機產(chǎn)生，磨機成品量G和成品細度P80由所取的P1決定，Wi表示在G值 達到平衡狀態(tài)時所需的粉磨功（kWh/t），其引入實際生產(chǎn)工況加以修正，即可用于磨機粉磨效率評估和產(chǎn)量、電耗和研磨體規(guī)格及其配比等參數(shù)的計算。在世界范圍內，這種評價物 料易磨性的方法被普遍采用，我國1988年發(fā)布實施的《水泥原料易磨性試驗方法》也基于這一原理，只是各國對所取成品篩孔徑P1有所不同。邦德（F.C.Bond）對此定義為“物料由粒度F粉磨至100μm所需的粉磨功”，即P1=100μm；日本JIS4002標準規(guī)定“除特殊情況使用1 49μm外，P1值應選用相當于實際產(chǎn)品細度的篩孔直徑作為試驗成品篩”；我國標準（JC/T7 34—1988）規(guī)定“試驗用成品篩孔徑為80μm”。這些方法由于所取P1值不同，上式的計算結果必然發(fā)生改變，使易磨性表述的單位粉磨電耗由于成品細度不同而產(chǎn)生偏差。本文按P1 =80μm測試的部分廠的原料易磨性見表1
。 成品篩孔徑P1值對原料易磨性Wi的影響，在于Wi不是一個物料常數(shù)，而是隨式中由P1 值決定的各因數(shù)的變量而變量。水泥生產(chǎn)中，粉磨不同的物料如生料、熟料、煤粉以及混合材中的鋼渣、礦渣、粉煤灰等，要求的細度各有不同，尤其是其他許多行業(yè)的產(chǎn)品要求范圍 更寬，P1作為它們的細度控制值，首先決定了其成品的過篩粒徑P80與其成品生成量G，由此足以改變物料的易磨性。其關系在理論上通常解釋為：P1值愈大（控制的粒度愈粗），成品量愈大，所需的粉磨功Wi減小，粉磨愈顯得相對容易。然而，這并不能概括所有粒度的基本 規(guī)律，國外學者N.M.Magdalinovie早在80年代進行的試驗就表明，P1值的大小與所需的粉磨功并非完全按這一規(guī)律發(fā)展，對于某些粒度的粗粉磨電耗要比細粉磨大得多。但其試驗的P1 取值過寬，未能直接反映60μm～150μm常規(guī)控制粒度的變化情況。對此，筆者在其試驗基 礎上進行了補充論證，也得出相近的結論。本文通過不同P1值的試驗對比，探討了P1和G、W i三者間的關系，提出合理取值的基本措施。
2 粉磨功指數(shù)試驗及其變量關系
2.1 不同Pl值的物料易磨性
粉磨功指數(shù)Wi隨試驗成品篩孔徑Pl的改變，存在的變化趨勢見表2。
試驗得出：粉磨功指數(shù)Wi不是隨產(chǎn)品細度變粗成直線下降，而是以某一粒徑的粉磨能 耗為最高值呈不同程度的起伏變化，且隨P1值增大有逐漸增高的趨勢。表2的試驗結果，普遍以P1=60μm的粉磨能耗為最高，當P1值放寬至100μm時，Wi值也處于較高點，幾乎達到Pl ＝60μm的水平。P1為80μm和154μm的功指數(shù)十分接近并相對偏低。在此基礎上，對石灰石 、水泥生料和熟料分別將P1增大至180μm和250μm進一步試驗，其功指數(shù)Wi均持續(xù)升高，粉磨能耗達到P1＝80μm時的1～1.2倍，甚至接近或高于粉磨至60μm所需的功。不同P1值的試驗結果曲線如圖1所示。可見，選擇P1＝80μm或P1＝154μm來控制成品細度時，其粉磨電耗 最低，物料呈相對而言的易磨狀態(tài)。 N.M.Magdalinovie進行的類似試驗得出的結論是，粉磨功指數(shù)在P1＝80～500μm范圍內起伏變化，隨著成品變粗（P1＝250μm），功耗開始逐漸增高，在P1＝500μm時達到最高點。其中，P1＝80μm和P1＝160μm的粉磨電耗相近并呈較低值，顯示此時的易磨性較好， 試驗結果見圖2。
從上述結果看，合理選擇Pl篩是易磨性試驗的先決條件，在試驗中應當視粉磨工藝、 成品細度要求不同區(qū)別對待。兩個試驗得到的易磨性曲線發(fā)展趨勢基本相似，說明粉磨過程 要求的成品愈細，電耗愈高，反映于生產(chǎn)即為物料易磨性愈差，這符合于粉磨的一般規(guī)律； 但對于成品較粗（如P1＝250μm以上）的粉磨，同一原料在給定的入磨粒度范圍內其所需電 耗卻并不一定就小。分析認為，這種超乎常理之處，在于P1＝250μm～500μm（80目～20目 ）的粒度要求，已不適應于球磨機一類的研磨設備來獲得，若強求生產(chǎn)這種粒度，粉磨必然 事半功倍。實際粉磨也表明，采用常規(guī)配球的球磨、振動磨生產(chǎn)60目～80目（177μm～210 μm）的產(chǎn)品只占正常生產(chǎn)能力的20%左右，其余主要為小于此粒度段的細粉，要實現(xiàn)80%的 成品量，其粉磨的難度顯而易見。因此可以認為，無論是粉磨生產(chǎn)或是易磨性試驗，都存在 一個相宜的細度控制范圍，偏離這一范圍就有可能導致粉磨功的無謂消耗，試驗結果也失去 意義。上述試驗顯示的粉磨適宜粒徑為不大于180μm，在此范圍內用作易磨性試驗的P1取值 ，具有較高的準確性。因此，水泥原料易磨性所取P1＝80μm來作為試驗控制篩，完全符合于生產(chǎn)過程中的粉磨細度控制要求，故其試驗值向生產(chǎn)值的轉化也切合實際；但對于煤粉制 備和其他非金屬礦的粉磨，則按生產(chǎn)要求的細度來確定P1篩孔徑，才能使試驗值更具真實性 。
2.2 不同