如何使水泥助磨劑在節(jié)能減排中發(fā)揮更大的作用
使用水泥助磨劑幾乎不需要增加固定投資，便能取得可觀的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。通常使用助磨劑所能取得的效果是：①
增加磨機產(chǎn)量5~30%，每噸水泥粉磨電耗相應(yīng)下降帶來效益1~2元；②增加3天、28天強度2~6MPa，如果保持原來的強度可以相應(yīng)增加4~8%混合材，節(jié)約4~8%的水泥熟料，降低成本5~10元左右；③磨機易磨件的更換和維修費用在使用助磨劑后會節(jié)省1~2元/噸。水泥使用助磨劑的成本為每噸4~8元，所以使用助磨劑后的直接經(jīng)濟效益每噸水泥約為3~6元。如果提產(chǎn)的話，勞動力成本相應(yīng)下降，幾乎沒有工廠計算這方面的效益。
當(dāng)前，我國經(jīng)濟工作主要圍繞轉(zhuǎn)變發(fā)展方式和調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)來開展，而發(fā)展低碳經(jīng)濟是今年經(jīng)濟工作的重要內(nèi)容之一。所謂“低碳經(jīng)濟”，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭、石油等高碳能源及碳酸鹽等高碳資源的消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的一種經(jīng)濟發(fā)展模式。
使用助磨劑更重要的意義在于節(jié)能減排，實行低碳經(jīng)濟。預(yù)計今年末，至少將有6億噸水泥摻用助磨劑，如果這6億噸水泥平均臺時提高10%，平均每噸水泥可節(jié)電3度左右的話，共節(jié)電18億度。這6億噸還可能提高混合材摻量5%，這樣可少用3千萬噸熟料，煅燒熟料每噸耗電60度，由此又可以節(jié)電18億度，煅燒每噸熟料需耗用110公斤標(biāo)煤，由此可節(jié)省標(biāo)煤330萬噸。在減少CO2排放方面，生產(chǎn)1噸水泥熟料需用1.2噸石灰石，排放528公斤CO2，少用3千萬噸熟料可減少排放1584萬噸CO2。前述兩項節(jié)電共36億度，如果是火電廠供電，以平均噸煤發(fā)電2000度計，節(jié)煤180萬噸，加上燒熟料節(jié)煤330萬噸，共節(jié)煤510萬噸，每噸煤排放CO2按2.38噸計算，相當(dāng)于減排1214萬噸CO2，加上由少用石灰石減排的1554萬噸，共減排2798萬噸CO2。所以今年使用助磨劑預(yù)計可以少用石灰石3600萬噸，節(jié)煤510萬噸，少排CO22798萬噸。這樣可以保護環(huán)境，節(jié)省天然能源，為子孫后代所用，大幅減弱溫室效應(yīng)。
2009年我國熟料產(chǎn)量10.79億噸，CO2排放量約8.6億噸，若水泥工業(yè)總產(chǎn)值按5700億元（現(xiàn)值）計算，則萬元產(chǎn)值C
O2排放量約15.2噸，相當(dāng)于全國平均水平的7.85倍，仍然很高。因此，如何加大節(jié)能減排的力度，將水泥單位產(chǎn)值的CO2排放量降下來，是水泥工業(yè)面臨的一大課題，也是一項不可回避而又十分艱巨的戰(zhàn)略任務(wù)。
最近兩年我國助磨劑使用普及率增速迅猛。截至2008年底，我國有200家左右的助磨劑廠，其中102家加入水泥助磨劑分會，使用助磨劑生產(chǎn)的水泥已占總產(chǎn)量的30%～40%。2008年我國顆粒粉狀助磨劑產(chǎn)量超過150萬噸，液體助磨劑超過25萬噸。2009年底，助磨劑廠家超過600多家，水泥協(xié)會助磨劑分會會員超過150多家，助磨劑普及率超過50%。今年底助磨劑使用普及率有望突破70%。
韓愈在《勸學(xué)解》中的名言：“業(yè)精于勤荒于嬉,行成于思?xì)в陔S”。雖然使用助磨劑的廠家越來越多，但使用效果有待于提高。要使助磨劑在節(jié)能減排中發(fā)揮更大的作用，水泥廠應(yīng)從下列幾個方面著手。
1.怎樣檢測助磨劑的使用效果？
相當(dāng)多水泥廠不知道使用助磨劑后到底取得怎樣的效果，大磨小磨試驗結(jié)果，“真真假假，假假真真，像霧里看花，看不清真面目”。下面是工廠所做的小磨和大磨結(jié)果。
河北某水泥廠采用北京產(chǎn)液體助磨劑，摻量0.035%。助磨劑由罐車送往該廠，半月左右一次。該廠對每批進廠助磨劑均做小磨試驗。表1列出了連續(xù)10次小磨試驗摻助磨劑水泥與無劑水泥物理性能測試值之差以及統(tǒng)計的結(jié)果。由差值變化范圍可知，單次測量的波動較大，摻助磨劑的水泥經(jīng)粉磨后3天抗壓強度從降低3.5MPa到增加5.3MPa。假如做一次小磨試驗，3天強度下降了，你就會判斷所測助磨劑不好而放棄，這可能是錯誤的結(jié)論。另一次試驗得出3天強度提高5.3MPa，你會認(rèn)為助磨劑很好，實際可能并不那么好。
表1 河北省某水泥廠助磨劑小磨試驗誤差統(tǒng)計
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|
比面積m2/kg |
0.08mm篩篩余% |
稠度 |
初凝min |
終凝min |
3天強度，MPa |
28天強度，MPa | ||
|
折 |
壓 |
折 |
壓 | ||||||
|
1 |
9.5 |
-0.7 |
1.1 |
-4 |
-16 |
-0.1 |
-0.1 |
-0.2 |
3.9 |
|
2 |
1.0 |
-0.3 |
1.0 |
-5 |
+2 |
0.2 |
0 |
0.4 |
8.5 |
|
3 |
2.0 |
-0.4 |
1.3 |
-6 |
-1 |
-0.5 |
-3.5 |
-1.0 |
1.3 |
|
4 |
-9.5 |
-0.4 |
0.8 |
+5 |
+8 |
0.2 |
-2.1 |
-0.5 |
0.6 |
|
5 |
-15.1 |
-0.2 |
0.9 |
-2 |
-5 |
-0.3 |
-0.1 |
-1.0 |
3.6 |
|
6 |
-6.7 |
-0.1 |
0.4 |
-5 |
-5 |
0.2 |
5.3 |
-0.2 |
-1.3 |
|
7 |
2.7 |
-0.8 |
0 |
-40 |
-50 |
0 |
0.3 |
0 |
4.0 |
|
8 |
5.6 |
-0.3 |
0.8 |
+1 |
-3 |
0 |
-0.8 |
0.1 |
0.7 |
|
9 |
11.2 |
-0.1 |
-0.1 |
-9 |
-14 |
0.3 |
0.3 |
-0.5 |
4.1 |
|
10 |
8.5 |
-0.1 |
0.3 |
-6 |
-27 |
-0.2 |
-0.1 |
-0.2 |
2.6 |
|
差值變化范圍 |
-15.1—11.2 |
-0.8—-0.1 |
-0.1—1.3 |
-40—+5 |
-50— |
-0.5—0.3 |
-3.5—5.3 |
-1.0—0.4 |
-1.3— |
表2為廣東某水泥廠18天大磨試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，該表也說明了類似的規(guī)律性。一天的單項試驗數(shù)據(jù)波動大，拿28天抗壓強度來說，你運氣好，隨機碰上了34.8MPa，你的助磨劑被水泥廠接收；碰上29.6MPa，倒霉！18天結(jié)果的平均值可認(rèn)為是近似真值，標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)表示篩余、凝結(jié)時間和強度測定值對近似真值的偏差和相對誤差。
表2 廣東某水泥廠大磨試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計
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檢測項目 |
0.08mm篩篩余 |
初凝 |
終凝 |
3天強度，MPa |
28天強度，MPa | ||
|
折 |
壓 |
折 |
壓 | ||||
|
極值 |
3.4～4.6 |
151～221 |
243～249 |
3.4 ～4.5 |
15.6～20. |
25.9～7.0 |
29.6 ～34.8 |
|
平均值 |
3.9 |
191 |
264 |
4.0 |
18.8 |
6.5 |
32.6 |
|
標(biāo)準(zhǔn)偏差 |
0.4 |
19 |
15 |
0.3 |
0.3 |
1.1 |
1.4 |
|
變異系數(shù) |
10 |
10 |
5.7 |
7.5 |
5.1 |
5.9 |
4.3 |
試驗、觀察和調(diào)查所得數(shù)據(jù)有一定的離散性，隨著試驗次數(shù)的增加或調(diào)查數(shù)據(jù)的增多，平均值逼近真值，標(biāo)準(zhǔn)偏差縮小。這是普遍的規(guī)律。我們的任務(wù)是搞清楚造成球磨機試驗數(shù)據(jù)波動的原因，采取有效措施提高數(shù)據(jù)的復(fù)演性。此外要研究用少數(shù)次的試驗或較短時間的試驗得出可靠準(zhǔn)確結(jié)果的方法。
影響球磨機試驗的因素很多，主要與水泥成品原料、水泥磨機系統(tǒng)和物理檢測誤差三個方面有關(guān)。入磨熟料、石膏和混合材的質(zhì)量一直在變化，其溫度和含水量和天氣息息相關(guān)。磨機系統(tǒng)一直處于變動狀態(tài)，磨溫和磨內(nèi)風(fēng)速一直隨入磨料溫度、濕度和環(huán)境溫度而變，磨內(nèi)研磨體、隔倉板、襯板天天磨損，效率逐漸下降。水泥物理檢驗尤其是強度數(shù)據(jù)波動較大，一個合格的試驗室的重復(fù)性以變異系數(shù)表示，好的在1%一3%之間。在合格試驗室之間的再現(xiàn)性，用變異系數(shù)表示，可達(dá)6%。
小磨試驗是檢驗助磨劑好壞的一種經(jīng)濟簡便的試驗方法。然而，小磨試驗誤差大，影響試驗結(jié)果的因素較多，如果不用心去做，可能會產(chǎn)生不真實的結(jié)果，以致產(chǎn)生誤導(dǎo)。要取得可比性好的小磨試驗數(shù)據(jù)，必須嚴(yán)格控制各種試驗條件，選取具有代表性的原料，認(rèn)真細(xì)致地去做。如要結(jié)果真實可靠，還要多次重復(fù)試驗。小磨試驗結(jié)果在一定程度上能預(yù)見被試助磨劑在大磨上的使用效果。但是，由于小磨與大磨差別大，小磨試驗并不能代替大磨試驗。
大磨試驗一定要在水泥廠的設(shè)備和原料處于比較穩(wěn)定的時期。要取得比較可靠又接近真實的結(jié)果，只有認(rèn)真對待，多做試驗。應(yīng)該嚴(yán)格控制和穩(wěn)定各種影響試驗結(jié)果的因素。不加助磨劑的對比樣和助磨樣選取一定要有代表性，而且不能取一個。
2. 重視水泥原料的均化
不少水泥廠對原料均化的重要性認(rèn)識不足，未采取任何均化措施，造成水泥質(zhì)量波動很大，這也是這類水泥廠使用助磨劑效果不佳的主要原因。
3. 配料計量系統(tǒng)要經(jīng)常維修校正
有些廠計量稱誤差太大，不能準(zhǔn)確控制水泥各組分的比例。有些廠的計量系統(tǒng)太老，應(yīng)升級改造。
4. 控制入磨料的粒度
細(xì)料通過隔倉板蓖孔較快，大塊料在一倉經(jīng)多次破碎才能進入二倉，造成物料配比變化。如物料經(jīng)細(xì)破入磨，則產(chǎn)量和電耗均下降，水泥質(zhì)量穩(wěn)定。
5. 控制入磨料水分
入磨料綜合水分過多或太少都不利于粉磨，水分太多粉體容易粘聚，造成包球糊磨，水分太少則粉體剩余電荷不易消除。一般入磨料綜合水分控制在2.5%左右。大家知道，入磨料水分超過2.5%時，磨機喂料和出料緩慢，開始出現(xiàn)包球糊磨、過粉磨和產(chǎn)量下降現(xiàn)象。當(dāng)水分達(dá)3.5%時，一般磨機產(chǎn)量下降8~10%。水分超過5%時，干法磨機無法運行。在高濕季節(jié)或雨天，進系統(tǒng)的濕空氣對粉磨、選粉、收塵造成不小的困難，使水泥產(chǎn)量質(zhì)量進一步下滑。
6. 控制入磨料溫度
根據(jù)報道, 進入磨機總熱量中物料帶入的熱量約占15%～20%,
磨機粉磨輸入功耗產(chǎn)生的熱占75%～80%，空氣帶入的占3%。磨內(nèi)溫度過高時，物料的易磨性變差，細(xì)粉顆粒破碎斷裂時產(chǎn)生的電荷不易被平衡，而容易聚結(jié)在一起或吸附在研磨體和襯板上，降低粉磨效率。當(dāng)入磨物料溫度高于50℃時，磨機產(chǎn)量即受影響，超過80℃時，水泥磨產(chǎn)量下降10~15%，電耗上升14~25%。磨內(nèi)高溫持續(xù)時間較久時，與正常情況時相比，磨機產(chǎn)量下降29~40%，電耗上升39~61%。大氣高溫高濕對磨機也有明顯的不利影響。如夏天38℃以上的高溫有如下作用：①磨內(nèi)積聚的熱量不易散發(fā)；②出窯的高溫熟料不易冷卻；③場地混合材和石膏被加溫；④磨內(nèi)通風(fēng)受阻；⑤進入磨機的空氣帶入更多的熱量。其綜合影響可能是出磨水泥溫度提高4~5℃，產(chǎn)量下降2~3%。
助磨劑的使用是一面鏡子，可以反映出水泥廠粉磨工藝和設(shè)備存在的問題，同時向水泥企業(yè)提出在混合材選擇、工藝流程完善、研磨體級配調(diào)整等方面的合理化建議。
水泥助磨劑的用量一般在0.01~0.5%，可謂小劑量大效益，四兩拔千斤。一些水泥廠認(rèn)為，只要將助磨劑往水泥磨中一加就會取得效果，這是一種誤解。要使用助磨劑，水泥粉磨工藝和設(shè)備必須具備一定的條件。只有水泥廠與助磨劑廠密切合作，互相適應(yīng)，才能取得助磨劑使用的最佳效果。
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