作为冶金、化工、建材、医药、农业及环保等行业的基础原料，石灰具有应用范围广、使用量大的特点。随着下游行业产业结构调整以及节能环保工作的不断推进，石灰及其精深加工领域的需求将持续增长，行业发展面临新的机遇。而煅烧是石灰石生产中很关键的一道工序，煅烧的好坏对后续产品的质量影响很大。 石灰石煅烧机理 原料 石灰石的形成时间的长短不同，其矿物组成、化学成份以及物理性质也并不相同，越短的时间形成，质地越疏松，越长时间形成，其结构就越是致密、坚固。石灰石的结构、杂质的成分和含量以及杂质在石灰石中的分布是否均匀与它的质量优劣都有很大程度关系。 石灰石的主要成分是碳酸钙CaCO3，少量的碳酸镁MgCO3以及一些二氧化硅SiO2，三氧化二铝Al2O3和三氧化二铁Fe2O3杂质。通常情况，Al2O3、SiO2、Fe2O3等导致石灰煅烧困难。碱金属含量高于0.1%~0.2%或杂质含量高于4%~5%的石灰石，更容易形成低熔点的化合物，导致石灰局部或全部过烧情况发生，堵塞细孔通路，CO2释放受阻，石灰石的煅烧进程变缓。 燃料 气态燃料、液态燃料和固态燃料三种形式的燃料全都可以在石灰石煅烧过程中使用。气体燃料有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、电石炉煤气、天然气及由上述煤气配置的混合煤气等等。常用的液体燃料为重油，重油是蒸馏石油时得到的塔底产品，不可燃成分很少。常用固体燃料是焦炭和煤，其主要成分为固定碳、灰分、挥发分和水分等。石灰石煅烧所选用的燃料随着窑型和燃料市场价格的变化而变化。 石灰石煅烧原理 石灰石的锻烧是石灰石菱形晶格结构重新结晶转化为石灰的立方晶格结构的变化过程。煅烧时，主要是石灰石中碳酸钙CaCO3和碳酸镁MgCO3的分解反应，无烟煤中碳C的燃烧反应和氧化物的结瘤反应。 碳酸钙的分解： 在898℃时，碳酸钙分解出CO2的压力等于空气的压力。因此，把898℃称为碳酸钙的分解温度。温度越高，碳酸钙分解CO2就越激烈。 碳酸镁的分解： 碳酸镁的分解温度为640℃。氧化镁的活性低，因此，氧化镁基本不参与其他杂质反应，对煅烧过程影响不大。 整体而言，石灰石煅烧过程大致经历3个阶段：首先生成碳酸钙假晶的亚稳氧化钙；其次，亚稳氧化钙再结晶生成稳定的氧化钙晶体，内比表面积达到最大；最后，再结晶氧化钙在高温条件下发生烧结，内比表面积迅速减小。 石灰石的煅烧工艺 石灰石的煅烧分为三个区段：预热区；煅烧区；冷却区。石灰石煅烧过程大致分4个步骤：开始分解前的膨胀；碳酸钙的分解；石灰石的烧结；石灰的冷缩。此外根据石灰石煅烧工艺，可分为并流煅烧和逆流煅烧。 并流煅烧与逆流煅烧 助燃空气及燃料均从煅烧带的上部供入向下流动，煅烧膛的物料也是自上向下流动，两者流向相同，这种物料与燃料产生的热气流流向相同的方式，称为并流煅烧。助燃空气及燃料产生的热气流方向与物料流动方向相反的煅烧过程称为逆流煅烧。从煅烧原理分析，在并流煅烧条件下生产出来的产品活性度高，生烧和过烧较低，产品的质量也容易控制。更适合于生产高品质石灰。 石灰石煅烧工艺条件 煅烧的温度 提高煅烧温度可以提高生产能力，但温度过高容易导致结瘤事故且热损耗高。一般控制煅烧区温度为1050-1150℃。 石灰石的粒度 相同的煅烧温度下，石灰石的粒度越小，所需的煅烧时间越短。石灰石的粒度越均匀，所烧成的石灰质量越稳定。 石灰石煅烧时间与粒度的关系 石灰石的形状 球形或者立方形的石灰石煅烧时间最短。 石灰石煅烧时间与其粒度形状的关系 燃料粒度、配比率 固体燃料的石灰窑生产通常用焦炭与无烟煤作燃料，燃料的块度必须与石灰石的块度相适应，燃料在窑内的下降速度必须与其燃烧速度相适应。粒度过小，容易生烧；粒度过大，易产生石灰过烧。 燃料的配比量是影响石灰石煅烧分解的关键。配煤率的大小主要取决于无烟煤中固定碳含量的大小和煅烧温度的高低。配比低了温度达不到要求，煅烧不充分，石灰生烧严重；反之，配比过大易造成结瘤。 装窑方法 石灰窑的装窑方法有混合装窑法和分层装窑法。混合法能使石灰石和燃料混合比较均匀，适合于配比率小、一次加入燃料不多的立窑；分层法便于调节燃料在窑截面的分布状态，适合于比率较大的立窑。 风量 风量是指送入窑内的空气量，风量取决于无烟煤完全燃烧所需的理论空气消耗量。风量过小，燃料无法完全燃烧，燃烧区温度降低，生烧量增加，燃料消耗增加；风量过大，窑气中CO2浓度降低，温度下降，生烧量增加，燃料消耗亦增加。 风压、窑顶出气压力 风压主要取决于立窑的有效高度及石灰石和无烟煤的粒度。窑顶出气压力维持在正压，以免空气漏入窑气中，使窑气中CO2浓度降低。如果压力过大，鼓风机的电耗增加。 出气、出料温度 窑顶出气及窑底出料温度均应较低。过高的话，热量流失，配比率升高，窑气中CO2浓度降低。 碳酸钙的分解率 碳酸钙的分解率=分解的碳酸钙/投入的碳酸钙*100%。若要维持高分解率，需要配比率适当，碳酸钙在煅烧区有足够的停留时间，煅烧温度不能过低。 窑气中CO2的含量 窑气中CO2的含量越高，石灰乳所需碳化时间就越短，碳化塔生产能力就越大。维持窑气中CO2浓度高的条件： 选用低挥发分的无烟煤； 减少热损失，降低配煤率； 使空气过剩系数尽可能低； 窑顶出气压力维持正压，以免空气漏入窑气中。 石灰石的煅烧设备 煅烧设备的选择对能否充分利用石灰石资源有着重要的影响。生产石灰所用的窑炉林林总总，回转窑、环形套筒式竖窑、悬浮窑，并流蓄热式双膛竖窑、CID窑、双梁石灰竖窑等等。国内外生产石灰使用最多的四种是：回转窑、并流蓄热式竖窑、环形套筒竖窑和梁氏烧嘴竖窑。 回转窑 回转窑从属于回转圆筒类的热工设备，筒体、滚圈、窑头罩、窑尾罩、支撑装置（带挡轮或不带挡轮）、传动装置等几个基本部分组成，浆状或散状物常用此设备进行加热处理。 石灰回转窑设备 回转窑基本结构图 （a）为竖式预热器，（b）为竖式冷却器，（c）为回转窑 回转窑三大主机结构 石灰回转窑系统工艺流程图 石灰回转窑的特点： 回转窑的产量高，非常适合大型活性石灰生产线； 回转窑属敞开式煅烧方式，窑体结构简单，气流畅通，含硫烟气可及时排出，燃料中的硫成份不易附着，因而产品含硫量低。生产出的活性石灰产品质量稳定，生、过烧率很低，可以煅烧出高活性度的炼钢用活性石灰； 回转窑可以直接煅烧不大于50mm的细粒级石灰石，能充分利用优质石灰石矿山资源； 回转窑的产量高，且单位产品热耗低，生产的活性石灰质量稳定； 机械化程度高，易于控制，劳动条件好。 回转窑煅烧系统设备较多，重量大，投资高，占地面积大，并对煅烧的石灰石强度有一定的要求，在煅烧过程中强度变低、易爆裂的石灰石不适合在回转窑中煅烧。 环形套筒竖窑(BASK) 环形套筒竖窑最早是由德国贝肯巴赫公司研制开发的，首次实现了炉内并流煅烧，是生产活性石灰的先进技术，在国际上深受欢迎。环形套筒竖窑在生产使用有多方面优势：燃料适用范围广，窑体构成简单，热量高效回收，热量极低，工艺合理，采用负压操作，作业率很高。 套筒式竖窑主要构件为内套筒和外壳，物料与气体就在内、外壳之间流动。从下到上主要划分为石灰冷却带、下燃烧室下部并流焙烧带、上、下燃烧室之间逆流焙烧带和石灰石预热带四个区域。 套筒式竖窑结构简图 1.料斗；2.料口；3.加料斗；4.外筒；5.上内筒；6.下内筒；7.上烧嘴平台；8.下烧嘴平台；9.上燃烧室；10.下燃烧室；11.液压推杆系统；12.出料台；13.石灰仓；14.振动出料机；15.循环气体入口；16.拱桥；17.冷却梁；18.环形管道；19.喷射器；20.烧嘴；21.循环气体管道；22.环形烟道。 并流蓄热式竖窑 并流蓄热式双膛竖窑有两个窑身，窑身的上部有换向系统，用于交替轮换使用两个窑身，在窑身煅烧带的下部设有彼此连通的通道。 并流蓄热式竖窑结构示意图 并流蓄热式竖窑的特点： 采用并流蓄热式竖窑生产的石灰具有质量好，粒度均匀，活性度高，残余二氧化碳含量低，硫含量低的优点，很好的满足了炼钢用石灰的要求。另外，它的节能功效明显，单位产品热耗量很大程度减少，在全部的石灰煅烧窑中的热量消耗是最少的。但是，它的生产率与国内其他的以焦炭为燃料的竖窑相比，高出约30%~40%。除此之外，投资建设的费用，竖窑比回转窑更少，所需的建设场地也不大。 双粱石灰竖窑(FERCALX窑) 梁式窑大体上可分为四部分：贮料带、预热带、煅烧带、冷却带。贮料带处于窑顶部，贮量约够2～3h的石灰正常生产；石料在预热带吸收向上升腾的热气中的热量；煅烧带有上下两层燃烧梁，各燃烧梁上的喷嘴将燃料均匀地喷在石料层上，充分燃烧，为石灰石的分解提供热量；冷却带位于煅烧窑的底部，热石灰通过和冷空气进行热交换，石灰被冷却，空气被预热，然后升入煅烧带。 双梁石灰竖窑采用的是意大利TF软件系统，在控制方面，系统全部都能实现连锁自动控制，同时在现场及电脑画面上可进行单个人工调试，自动化水平高，质量稳步上升。另外，其最突出特点是工艺设计理念先进，采用三路压力系统，与传统的结构相比增加了一个后置燃烧带，石灰的活性度被进一步提高。此外，双梁石灰竖窑与回转窑相比，其生产效率非常高，与相同生产能力的窑相比，其投资费用较低，占地面积小，热耗和电耗低，生产稳定，灵活度大，燃料适应性强，设备维护费用小。 除此之外，还有沸腾炉、CID窑、横流式竖窑、双斜坡窑、悬浮窑等。实际生产中，对于煅烧工艺及装置的选择则要综合考虑生产用的石灰石粒度及煅烧特性、使用的燃料种类、生产规模、对石灰的粒度及质量要求、生产自动化水平要求、投资多少、厂区位置大小、对环保有无特殊要求等因素。  文章抄自中国粉体网旗下粉享家团队

某公司有一条2500t/d生产线，由GLF140-65辊压机+Φ3.8m×13m球磨机组成双闭路联合水泥粉磨系统。该公司于2014年2月将水泥磨联合粉磨工艺改为水泥磨半终粉磨工艺，取得了较好的增产节能效果。 1　技改前的基本情况 1.1　工艺流程及主机设备参数 　　改造前粉磨系统工艺流程见图1，主机设备参数见表1。 图1　改造前双闭路联合粉磨系统工艺流程示意 表1　技改前主机设备参数 1.2　存在的主要问题 　　1）细粉分离器入磨物料中存在20%～30%的≤30μm的合格品，在磨内产生过粉磨现象，降低了磨机的粉磨效率。 　　2）物料0.08mm筛筛余从磨头的20.98%到磨尾的8.12%，只降低了13%;比表面积从磨头的135m2/kg到磨尾的156m2/kg，只增加了21m2/kg，显然粉磨效率比较低。 2　改造过程 2.1　基本思路 　　在保证水泥质量的前提下，将预粉磨系统中的部分合格细粉通过选粉机分选出来，直接通过斜槽输送入水泥库，即改为半终粉磨工艺。根据其他厂家的经验，采取半终粉磨工艺时，辊压机的装机功率与磨机装机功率之比＞0.6，而该系统中辊压机的装机功率与磨机装机功率之比只有0.357。因此，采取半终粉磨工艺的困难是比较大的。经过考察磨内改造成功案例，确定通过提高磨机的粉磨效率来弥补系统中辊压机的装机功率与磨机装机功率比偏低的问题。 2.2　具体措施 2.2.1　在V型选粉机出口增加高效选粉机 　　1)新增的TS2500型高效选粉机：处理风量150000m3/h，最大处理量270t/h，产量30～90t/h，电动机功率45kW，主轴转速120～230r/min。  　　2)将辊压机挤压出的物料经V型选粉机分级打散后，＞200μm的物料返回辊压机重新挤压，＜200μm的物料经TS2500型高效选粉机将＜32μm的物料从预粉磨系统中分离出来，进入细粉分离器，收集下来的成品通过斜槽与磨机出来的成品混合后入水泥库；32～200μm的物料进入球磨系统继续粉磨至成品。 2.2.2　对辊压机系统进行优化 　　1)辊压机进料增加双板自动喂料装置，稳定入辊压机物料流量。 　　2)V型选粉机物料入口增加均料板，提高V型选粉机分级效率。 　　3)更换原粉磨系统的循环风机。原有循环风机的风压不能满足需要，遂改为处理风量170000m3/h、全压5000Pa、电动机功率315kW的风机。 　　4)增加空气输送斜槽，将细粉分离器选出的水泥成品汇入该斜槽，经提升机入水泥库。 2.2.3　对水泥磨磨内进行改造 　　经调查，粉磨系统进行半终粉磨工艺改造后，入磨物料0.045mm筛筛余由改造前的30%～40%增大到70%左右，无疑就要增大磨机粉磨的压力，如果不能有效提高磨机的粉磨效率就会“对冲”半终粉磨的增产效果。改造前磨内结构主要存在以下问题： 　　1）隔仓板篦板篦缝及出料篦板篦缝堵塞，严重影响磨机的通风过料。 　　2）同等风量时，隔仓板中心部位风速较高，造成大量未经充分研磨的粗颗粒物料进入后仓，同时在隔仓板附近形成“低效研磨区”, 降低磨机粉磨效率。 　　3）由于隔仓板过料能力不均衡，造成球料比不合理，降低了磨机的粉磨效率。 　　4）Ⅱ仓研磨体分布不合理，微细粉磨效率低。 　　为此，我们采用FST高产微细水泥磨技术对磨内进行改造，将二仓磨改为三仓磨机,进一步细化研磨体的粉磨功能，提高粉磨效率。 　　采取的措施： 　　1）采用FST防堵塞篦板。该篦板由粗筛板和细筛板组合而成。粗筛板篦缝的宽度和细筛板筛缝宽度根据磨机工艺条件及研磨体尺寸确定，见图 2。 图2　FST防堵塞篦板结构示意 　　2）采用FST均风稳流隔仓板，见图3。 图3　FST型均风稳流隔仓板示意       该隔仓板是在进料端篦板与隔仓板骨架间设置均风稳流板和均风稳流器，这样在磨机中通过隔仓板的物料量大量增加的情况下，前后隔仓板的物料流速达到均衡，利于保持合理的球料比。在骨架中导料锥的作用下，物料沿导料锥随磨机的旋转以远低于风速的速度流入后仓，消除隔仓板附近的“低效研磨区”。 2.2.4　调整研磨体级配 　　改造后磨机Ⅰ仓和Ⅱ仓仍然使用钢球，Ⅲ仓使用微段。改造前后研磨体级配见表2。 表2　改造前后磨内研磨体级配 2.3　改造后的工艺流程 　　改造后半终粉磨工艺流程见图4。 图4　改造后半终粉磨系统工艺流程示意 2.4　调试过程中发生的问题及解决措施 　　1)优化操作工艺参数。改造后的操作参数必须按照新工艺条件进行优化探索。为此，对辊压机的电动机电流、新选粉机转速、磨机主机电流、磨尾风机转速、磨尾提升机电流和研磨体装载量等工艺参数进行了优化。 　　2)对系统内物料进行大量的取样分析。原本磨尾袋除尘器收下的细粉是直接入库，但改造后磨尾风机转速提高，出磨水泥细度急剧变粗，对系统综合样影响严重，为此，将此部分物料改入出磨提升机再进磨机进行粉磨，从而降低了选粉机的转数，稳定了成品水泥的质量。新增的TS2500高效选粉机在生产中经常出现堵料事故，尤其是当混合材水分偏高时，这种现象更为严重。经综合考察决定，将选粉机锥部管道角度由原来的50°改大为55°；选粉机粗粉入磨管道的帘式锁风阀由原来的两只改为一只并放在汇总管上；在旋风筒收集下来的斜槽上增加一个斜槽风机。改后彻底解决了堵料问题，减少了停机的次数，保证了磨机的连续运转。 3　技改效果 　　技改完成后，经过3～5月份的调试和调整，磨机系统逐步稳定提高，经6月全月考核实现水泥磨机生产P·O42.5水泥台时产量达到141.38t/h、工序电耗29.87kWh/t，实现了技改目标，见表3。 表3　改造前后技术经济指标对比 　　改造前后磨机的粉磨效率有了较大的提高，其筛余曲线见图5，比表面积曲线见图6。 图5　磨机改造前后磨内物料筛余对比 图6　磨机改造前后磨内物料比表面积对比 4　体会和认识 　　1）新增的高效选粉机及循环风机的选型、技术参数要合理。 　　2）提高磨内粉磨效率至关重要。否则会“对冲”改为半终粉磨工艺所增加的产能。 　　3）要探索在新的工艺条件下设备的合理工艺技术参数，实现系统产质量最优化。 　　4）在辊压机装机功率与磨机装机功率之比＜0.6，特别是像该公司的比值只有0.357的情况下，通过磨内改造提高粉磨效率，改为半终粉磨工艺是可以实现较好的增产节能效果的。 　　5）P·O42.5水泥质量除标准稠度用水量有所增加外，强度等指标基本没有变化。下一步还需要进行在半终粉磨工艺条件下降低P·O42.5水泥标准稠度用水量的探索和研究。 作者单位：浙江南方水泥有限公司  

立磨的类型很多，粉磨的物料也多种多样，所以立磨磨辊振动的原因也有很多，只有找到了振动的原因，才能找到合理的处理措施，归纳一下，立磨磨辊振动原因一般有以下几种： 1物料性质的变化对振动的影响 1.1物料的粒度 立磨生产过程中形成的料层是有一定粒度级配的，所以它对原料的粒度是有一定范围要求的，粒度过大或过小都会导致级配平衡的破坏，造成料层韧性和刚性的消弱，是非常有害的。首先，粒度过大使得一次研磨成功率下降，增加了物料循环的次数，造成风环上方不符合细度要求的“中等粒度”的物料明显减弱。这种情况又影响了符合细度要求的颗粒顺利通过，从而引发恶性循环。同时，随着回粉量的增多，料层上粉状物料比配增加，原有的级配平衡被打破，料层的稳定性变差了，而振动就会加大。 1.2物料的易磨性 其实，在立磨的选型设计中就已经考虑到物料的易磨性了，物料易磨性差，而且变得更差时，立磨的能力就会减弱，只能被迫减料运行，否则就会引起立磨的振动，造成运行的不稳定。所以说，物料易磨性的变化对于立磨运行和考核是非常重要的指标。当物料易磨性变差时，立磨对物料的粉磨次数会明显增多，磨盘上回粉量大幅上升。尤其是压差会变的很大，通风不畅，物料基本上悬浮在磨体内，料层及其不稳定，选粉机负荷变大，生料细度变粗，磨机负荷也会变大，倘若不及时减料，立磨的振动会十分剧烈。 2.设备故障对振动的影响 2.1新换衬板 由于新换的磨辊，磨盘衬板比较平滑，不易稳定和“吸住”物料，会导致一定的振动，在操作中可适当提高料层厚度，加大喷水，另外可加高挡料圈。当衬板表面经过一段时间运转后，就会逐渐适应物料的性质平稳运行了。 2.2衬板的过度磨损 由于磨盘的离心作用，使得磨盘上的大块物料集中在磨盘外沿区域，导致在运行过程中，磨辊和磨盘衬板外测磨损比内侧要大。这种不平衡的磨损在料层波动大或料层薄时，可能引起磨辊衬板内侧和磨盘衬板内侧的硬冲击造成振动。当磨盘衬板掉头后，由于磨损部位不可能完全吻合，也可能会引起这种振动。 2.3液压系统有故障 液压系统是立磨中最为重要的设备系统之一，磨辊对物料所施加的巨大的研磨压力就是由它提供的。但是由于液压系统所引起的拉伸杆动作不一致，降辊和升辊时三个辊不同步等都可能磨机振动。 3系统问题和工艺参数对振动的影响 3.1磨内进异物 金属异物因其质地坚硬，所以当磨辊对其研磨时，对衬板的冲击和损坏是比较严重的。同时，磨辊也会产生大的跳动，引起突然性的振动，虽然入磨物料经过几道除铁装置，但磨内脱落的防护装置，衬板掉的大块仍会引起大的振动。 3.2皮带称断料，失控。波动大 由于季节和物料的变化，皮带称会出现断料和卡料的现象，尤其是石灰石和砂岩断料时会引起料层的突然变薄，缓冲作用减弱，同时研磨压力仍然比较大，从而引起振动。 当皮带称失控和飞车时，入磨物料异常增多，造成料层过厚，研磨作用降低。同时由于物料多，压差变大，通风不畅，当达到一定极限后，会导致磨机突然大幅度振动，而喂料波动大时，会造成料层的波浪形式，磨辊在磨盘上起伏不定，引起振动。 3.3料层过薄或过厚 料层其实是夹在磨辊和磨盘之间的缓冲垫，正常情况下，磨辊，磨盘对物料的挤压是料层内物料的挤压。当料层过薄时，缓冲作用过大，导致研磨能力下降，生产能力降低，压差会逐渐上升，当达到一定极限时，振动会突然加大。所以在正常运转中，应该密切监控料层厚度，及时调整参数，使料层稳定在一定的范围内。