超细粉碎设备在水泥建材工业中的应用

随着矿产资源的贫化和细杂化，分选粒度降低，需要把矿石磨得更细，才能提高选矿指标和产品质量。在冶金工业的冶炼或萃取之前也需要将矿物原料磨纫以达到高回收率高品位金属的提取。在能源行业，洁净煤技术要求将煤磨细刷备成水煤浆或油煤浆。因此，超细粉碎设备在选矿、冶金、建材和能源工业中发挥愈来愈重要的作用。下面主要讲解超细粉碎设备在水泥建树工业中的应用。

超细粉碎设备在水泥建树工业中的应用

随着技术的进步，社会的发展，对特种水泥的品种要求越来越多，水泥的超细化用作特种灌浆堵漏材料就是一个主要发展方向。

为了获得细水泥灌浆材料的最佳制备方法，国内外从20世纪80年代开始湿法磨细水泥灌浆材料的研究，该方法进行呈流态水泥浆液的超细化加工处理，可以根据岩基的具体情况任意改变水泥颗粒，从而克服了于法生产细水泥灌浆材料所出现的问题，具有较好的经济性。80年代中期，日本电力公司首先在胶体磨基础上研究成专用鼓形湿微磨机用于水泥灌浆材料的细磨，使湿磨水泥技术和生产迈出了一大步。我国从1987年开始，针对三峡水利枢纽工程大坝岩基细裂隙灌浆处理问题及其他工程类似问题，开展了湿式超细水泥技术和装备的研究。

1. 湿磨超细水泥浆料性能

(1)细度

普通水泥浆液磨细5-15min后，比表面积达7000-10000cm²／g，平均颗粒粒径为4-10μm，在相同的水灰比条件下，随着湿磨时间的延长，湿磨水泥的比表面积越来越大，细度特性起来越好。当磨细时间一定，湿磨水泥的比表面积随水灰比的减小而增大。

(2)析水率

对于水灰比为1:1的普通水泥浆液，磨细15min，其析水率只有普通水泥浆的5％左右，这说明普通水泥浆经过湿法磨细可以将不稳定的水泥浆液逐渐改变成稳定性浆液。

(3)强度

湿磨水泥的强度分别采用自由沉降法和压滤成型法测试。在相同条件下，自由沉降法测得的湿磨水泥28d结石强度只有14MPa左右，而压滤成型法测得的湿磨水泥28d结石强度达128MPa。水泥灌浆施工是在一定压力作用下进行灌注，湿磨水泥实际结石强度基本上与压滤成型的强度值接近。

2. 湿磨水泥超细磨设备和工艺

(1)水泥湿磨超细磨设备

水泥湿磨机是湿磨水泥灌浆装置中的关键设备，选用何种磨细机械将关系到水泥浆液的磨细程度和施工质量。一般要求磨机的磨细效果好、速度快、产量高、结构简单、操作方便、体积小、重量轻，能够适合在水电施工现场经常搬迁和运输。从专用于水泥超细微粉磨的磨机种类来看，有球(捧)磨机、振动磨机、雷蒙磨机、气流粉碎机、胶体磨机、珠磨机等。

在20世纪60年代国内有些单位曾用球磨机、振动磨机、雷蒙磨机进行干法脚细水泥加工和灌浆试验，取得了一定的成果，但上述磨机能耗大、成本高、不易搬迁、难以推广。采用气流粉碎机可以将水泥磨细到几微米，但它的配套设备较多，需配置分粒器，离心收集器和滤气器等设备，也只能适合干法磨细水泥，不宜选用。

目前，适用于湿法磨细水泥的微粉磨机只有胶体磨和珠磨机(或称砂磨机)。以下分别介绍这两种磨机的结构、工作原理和磨细效果。

A  胶体磨

胶体磨主要由电动机、动磨轮、静磨轮、底座、料斗等组成。动磨轮和静磨轮之间必须保持一定的间隙，工作时，动磨轮高速旋转，依靠两个磨轮齿形面的相对运动，产生冲击、剪切、振动和摩擦等作用，使物料快速分散、乳化和磨纫。胶体磨主要用于分散、磨细日用化工品、化妆品、食品等软物料。当用于磨细水泥浆时，由于水泥颗粒较硬，对两个磨轮的磨损较严重，水泥浆磨纫后的比表面积只能达到4000-5000cm²／g，它可以作为一种高效分散机械，作为微粉磨机磨细水泥浆则效果欠佳。

B  珠磨机

珠磨机是一种高速搅拌陪机，主要由磨简、机身、电动机、传动系统、送料系统、电气系统和研磨介质等组成。磨筒内装有分散盘组件和研磨介质，研磨介质为直径2M左右的玻璃珠或瓷珠。由于磨珠的直径较小，单位体积内磨珠的接触点相当多。分散盘组件的高速转动，强烈搅动磨筒内的研磨介质，使全部磨珠都处于相互碰撞、冲击、剪切和摩擦之中，将水化的水泥颗粒迅速磨细。磨细后的水泥比表面积达8000cm²／g以上，平均颗粒粒径达2-10μm。

从珠磨机的结构和工作机理来看，它比其他磨机的磨细效果都要好，日本电源开发公司也是在对各种磨机进行比较和试验后，选中珠磨机作为湿磨水泥的主要机械。

珠磨机按磨筒的安放位置不同，分为卧式和立式两种。以前我们采用卧式珠磨机进行试验和施工，使用中虽取得一些成果，但发现该磨机存在一些问题，例如主轴支承端的密封易磨损，输浆泵效果差等等，有时严重影响磨细效果和磨细施工的正常进行。为了克服卧式珠磨机的不足，近来：民们又开发出新型ZM50型立式珠磨机，它的磨简容积为50L，产量为6-20L／min。比原磨机的产量提高3-10倍，可以满足大范围的湿磨超细水泥灌浆施工要求。

ZM50型珠磨机具备以下特点：(1)磨筒容量加大，磨细水泥产量提高；(2)磨筒由卧式改为立式，完全避免了主轴文承端密封件易磨损而产生的泄漏问题；(3)使用新型水泥输浆泵，保证湿磨水泥浆掖输送的持续性和可靠性；(4)可以随意改变泵的流量，调节磨细水泥的细度和产量，以满足不同的灌浆要求；(5)该机可拆卸，便于搬迁和运输，适合在水电施工现场使用。

(2)水泥湿磨超细设备技术和工艺

湿磨水泥灌浆装置由高速搅拌机、输浆泵、湿磨机、储浆搅拌机、泥浆泵组成。先将一定水灰比的水泥浆在高速搅拌机内快速搅拌均匀，用输浆泵泵入湿磨机内进行磨纫，再输入低速储浆搅拌机，最后用泥浆泵灌人孔内。这套装置只是比普通水泥灌桨增加了湿式微粉磨机，即可实现在施工现场将普通水泥浆边磨细，边灌浆，非常方便，大大降低了细水泥灌浆施工成本。

GSM-I型高效水泥湿磨机细磨水泥灌浆工艺，其流程图如图12-17所示。

该流程主要由高速制浆机、高效水泥湿磨机、普通浆液搅拌机和灌浆泵组成，其中高速制桨机和高效水泥湿磨机组成湿磨水泥制浆系统。在湿磨细水泥制浆系统，高速制浆机选用具有先进水平的GZJ-200型高速制桨机，它是一种族流式强力分散和搅拌设备，具有强力混合、剪切、冲击等复合功能，可使被混合物迅速搅拌均匀，结团颗粒分散均化、其主要作用是并制普通水泥浆并利用其排浆压力把拌好的水泥浆输至高效水泥湿磨机料斗内，G5M-I型高效水泥湿磨机有很高的剪切磨细功能，主要作用是根据对加工后水泥浆中颗粒组成要求对普通水泥浆中的水泥颗粒进行细化加工，并使加工后的细水泥浆液小的水泥颗粒分散更加均匀，然后把研磨好的细水泥浆液输至普通搅拌机上桶，普通搅拌机再将细化后的浓水泥浆加水调配成灌浆要求的水灰比浆液储存于下桶进行灌浆，该工艺流程经过钟样温峡口水库、清江隔河岩、江西万安和湖南五强溪等枢纽工程灌浆施工应用，证明完全能满足现场连续作业要求。

和普通水泥灌浆工艺流程相比，灌浆工艺流程中仅增加一台高效水泥湿磨机，但在施工中，水泥颗粒的组成情况可以随时调整，即谈流程既能适用于全部为细裂隙或渗透性很小的扎段灌浆，也适用于粗细裂隙并存曲孔段瘪浆，还能满足一般裂隙的湛浆，根据灌段地质情况和压水试验资料判断该灌段岩体裂隙是细裂隙时，水泥浆通过高效水泥湿磨机研磨细化后再灌浆，并可根据被灌浆裂隙大小，在不停止灌浆作业的情况下，通过单次或循环研磨以及调整磨头磨盘问隙生产山适合于该裂隙的纲水泥浆液再灌浆；若遇到漏水率较大的孔段，可将高效水泥湿磨机磨头磨盘问隙调大或者把高速制浆机并制好的普通水泥浆液直接排人普通搅拌机进行灌浆；若酒浆过程小出现失水回浓现象，并判断为水泥细度不够时，则用湿磨细水泥浆液，同时将孔内和管道中酌循环浆液导入高效水泥湿磨机留后再用。总之，该湿磨细水泥怨浆工艺流程非常灵活万便，随时可以变换而适应于被灌孔段，整个工艺系统的生产能力非常岗，可以长时间连续运行，该湿磨细水泥灌浆工艺流程中的细水泥制桨系统不但适用于单元机组中，而且也适用于集小制浆系统中。当需要集中制浆供应多台灌浆机组成时，可按图12-18所示中的工艺流程制浆。

3. 管磨机/超细分级系统干法生产超细水泥

球磨机问世已近200年．管磨机作为球磨机的一种类型也有100多年历史，但是其应用于超细粉碎，效率低、能耗大，但是近年来，超细分级机的发展，管磨矾十超细分级机系统用于超细水泥取得成功。山东东营胜利油田水泥厂建设了一条管磨机十超细分级机超细水泥生产线，该生产线也可超细炉渣和粉煤灰。

磨机选用一台改良型管磨机φ1.83m×7m，分级机采用FJDZ-4四转子大型超细分级机两台，顺流式布袋收尘器四台和高压风机两台，组成如图12-19所示工艺流程。该系统在负压下操作，无粉尘飞扬。