隨著礦產(chǎn)資源的貧化和細(xì)雜化，分選粒度降低，需要把礦石磨得更細(xì)，才能提高選礦指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量。在冶金工業(yè)的冶煉或萃取之前也需要將礦物原料磨紉以達(dá)到高回收率高品位金屬的提取。在能源行業(yè)，潔凈煤技術(shù)要求將煤磨細(xì)刷備成水煤漿或油煤漿。因此，超細(xì)粉碎設(shè)備在選礦、冶金、建材和能源工業(yè)中發(fā)揮愈來愈重要的作用。下面主要講解超細(xì)粉碎設(shè)備在水泥建樹工業(yè)中的應(yīng)用。

超細(xì)粉碎設(shè)備在水泥建樹工業(yè)中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，對特種水泥的品種要求越來越多，水泥的超細(xì)化用作特種灌漿堵漏材料就是一個(gè)主要發(fā)展方向。

為了獲得細(xì)水泥灌漿材料的最佳制備方法，國內(nèi)外從20世紀(jì)80年代開始濕法磨細(xì)水泥灌漿材料的研究，該方法進(jìn)行呈流態(tài)水泥漿液的超細(xì)化加工處理，可以根據(jù)巖基的具體情況任意改變水泥顆粒，從而克服了于法生產(chǎn)細(xì)水泥灌漿材料所出現(xiàn)的問題，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。80年代中期，日本電力公司首先在膠體磨基礎(chǔ)上研究成專用鼓形濕微磨機(jī)用于水泥灌漿材料的細(xì)磨，使?jié)衲ニ�泥技術(shù)和生產(chǎn)邁出了一大步。我國從1987年開始，針對三峽水利樞紐工程大壩巖基細(xì)裂隙灌漿處理問題及其他工程類似問題，開展了濕式超細(xì)水泥技術(shù)和裝備的研究。

1. 濕磨超細(xì)水泥漿料性能

(1)細(xì)度

普通水泥漿液磨細(xì)5-15min后，比表面積達(dá)7000-10000cm²／g，平均顆粒粒徑為4-10μm，在相同的水灰比條件下，隨著濕磨時(shí)間的延長，濕磨水泥的比表面積越來越大，細(xì)度特性起來越好。當(dāng)磨細(xì)時(shí)間一定，濕磨水泥的比表面積隨水灰比的減小而增大。

(2)析水率

對于水灰比為1:1的普通水泥漿液，磨細(xì)15min，其析水率只有普通水泥漿的5％左右，這說明普通水泥漿經(jīng)過濕法磨細(xì)可以將不穩(wěn)定的水泥漿液逐漸改變成穩(wěn)定性漿液。

(3)強(qiáng)度

濕磨水泥的強(qiáng)度分別采用自由沉降法和壓濾成型法測試。在相同條件下，自由沉降法測得的濕磨水泥28d結(jié)石強(qiáng)度只有14MPa左右，而壓濾成型法測得的濕磨水泥28d結(jié)石強(qiáng)度達(dá)128MPa。水泥灌漿施工是在一定壓力作用下進(jìn)行灌注，濕磨水泥實(shí)際結(jié)石強(qiáng)度基本上與壓濾成型的強(qiáng)度值接近。

2. 濕磨水泥超細(xì)磨設(shè)備和工藝

(1)水泥濕磨超細(xì)磨設(shè)備

水泥濕磨機(jī)是濕磨水泥灌漿裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，選用何種磨細(xì)機(jī)械將關(guān)系到水泥漿液的磨細(xì)程度和施工質(zhì)量。一般要求磨機(jī)的磨細(xì)效果好、速度快、產(chǎn)量高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、體積小、重量輕，能夠適合在水電施工現(xiàn)場經(jīng)常搬遷和運(yùn)輸。從專用于水泥超細(xì)微粉磨的磨機(jī)種類來看，有球(捧)磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、雷蒙磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)、膠體磨機(jī)、珠磨機(jī)等。

在20世紀(jì)60年代國內(nèi)有些單位曾用球磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、雷蒙磨機(jī)進(jìn)行干法腳細(xì)水泥加工和灌漿試驗(yàn)，取得了一定的成果，但上述磨機(jī)能耗大、成本高、不易搬遷、難以推廣。采用氣流粉碎機(jī)可以將水泥磨細(xì)到幾微米，但它的配套設(shè)備較多，需配置分粒器，離心收集器和濾氣器等設(shè)備，也只能適合干法磨細(xì)水泥，不宜選用。

目前，適用于濕法磨細(xì)水泥的微粉磨機(jī)只有膠體磨和珠磨機(jī)(或稱砂磨機(jī))。以下分別介紹這兩種磨機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和磨細(xì)效果。

A  膠體磨

膠體磨主要由電動(dòng)機(jī)、動(dòng)磨輪、靜磨輪、底座、料斗等組成。動(dòng)磨輪和靜磨輪之間必須保持一定的間隙，工作時(shí)，動(dòng)磨輪高速旋轉(zhuǎn)，依靠兩個(gè)磨輪齒形面的相對運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生沖擊、剪切、振動(dòng)和摩擦等作用，使物料快速分散、乳化和磨紉。膠體磨主要用于分散、磨細(xì)日用化工品、化妝品、食品等軟物料。當(dāng)用于磨細(xì)水泥漿時(shí)，由于水泥顆粒較硬，對兩個(gè)磨輪的磨損較嚴(yán)重，水泥漿磨紉后的比表面積只能達(dá)到4000-5000cm²／g，它可以作為一種高效分散機(jī)械，作為微粉磨機(jī)磨細(xì)水泥漿則效果欠佳。

B  珠磨機(jī)

珠磨機(jī)是一種高速攪拌陪機(jī)，主要由磨簡、機(jī)身、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和研磨介質(zhì)等組成。磨筒內(nèi)裝有分散盤組件和研磨介質(zhì)，研磨介質(zhì)為直徑2M左右的玻璃珠或瓷珠。由于磨珠的直徑較小，單位體積內(nèi)磨珠的接觸點(diǎn)相當(dāng)多。分散盤組件的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)烈攪動(dòng)磨筒內(nèi)的研磨介質(zhì)，使全部磨珠都處于相互碰撞、沖擊、剪切和摩擦之中，將水化的水泥顆粒迅速磨細(xì)。磨細(xì)后的水泥比表面積達(dá)8000cm²／g以上，平均顆粒粒徑達(dá)2-10μm。

從珠磨機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理來看，它比其他磨機(jī)的磨細(xì)效果都要好，日本電源開發(fā)公司也是在對各種磨機(jī)進(jìn)行比較和試驗(yàn)后，選中珠磨機(jī)作為濕磨水泥的主要機(jī)械。

珠磨機(jī)按磨筒的安放位置不同，分為臥式和立式兩種。以前我們采用臥式珠磨機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)和施工，使用中雖取得一些成果，但發(fā)現(xiàn)該磨機(jī)存在一些問題，例如主軸支承端的密封易磨損，輸漿泵效果差等等，有時(shí)嚴(yán)重影響磨細(xì)效果和磨細(xì)施工的正常進(jìn)行。為了克服臥式珠磨機(jī)的不足，近來：民們又開發(fā)出新型ZM50型立式珠磨機(jī)，它的磨簡容積為50L，產(chǎn)量為6-20L／min。比原磨機(jī)的產(chǎn)量提高3-10倍，可以滿足大范圍的濕磨超細(xì)水泥灌漿施工要求。

ZM50型珠磨機(jī)具備以下特點(diǎn)：(1)磨筒容量加大，磨細(xì)水泥產(chǎn)量提高；(2)磨筒由臥式改為立式，完全避免了主軸文承端密封件易磨損而產(chǎn)生的泄漏問題；(3)使用新型水泥輸漿泵，保證濕磨水泥漿掖輸送的持續(xù)性和可靠性；(4)可以隨意改變泵的流量，調(diào)節(jié)磨細(xì)水泥的細(xì)度和產(chǎn)量，以滿足不同的灌漿要求；(5)該機(jī)可拆卸，便于搬遷和運(yùn)輸，適合在水電施工現(xiàn)場使用。

(2)水泥濕磨超細(xì)設(shè)備技術(shù)和工藝

濕磨水泥灌漿裝置由高速攪拌機(jī)、輸漿泵、濕磨機(jī)、儲(chǔ)漿攪拌機(jī)、泥漿泵組成。先將一定水灰比的水泥漿在高速攪拌機(jī)內(nèi)快速攪拌均勻，用輸漿泵泵入濕磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行磨紉，再輸入低速儲(chǔ)漿攪拌機(jī)，最后用泥漿泵灌人孔內(nèi)。這套裝置只是比普通水泥灌槳增加了濕式微粉磨機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)在施工現(xiàn)場將普通水泥漿邊磨細(xì)，邊灌漿，非常方便，大大降低了細(xì)水泥灌漿施工成本。

GSM-I型高效水泥濕磨機(jī)細(xì)磨水泥灌漿工藝，其流程圖如圖12-17所示。

該流程主要由高速制漿機(jī)、高效水泥濕磨機(jī)、普通漿液攪拌機(jī)和灌漿泵組成，其中高速制槳機(jī)和高效水泥濕磨機(jī)組成濕磨水泥制漿系統(tǒng)。在濕磨細(xì)水泥制漿系統(tǒng)，高速制漿機(jī)選用具有先進(jìn)水平的GZJ-200型高速制槳機(jī)，它是一種族流式強(qiáng)力分散和攪拌設(shè)備，具有強(qiáng)力混合、剪切、沖擊等復(fù)合功能，可使被混合物迅速攪拌均勻，結(jié)團(tuán)顆粒分散均化、其主要作用是并制普通水泥漿并利用其排漿壓力把拌好的水泥漿輸至高效水泥濕磨機(jī)料斗內(nèi)，G5M-I型高效水泥濕磨機(jī)有很高的剪切磨細(xì)功能，主要作用是根據(jù)對加工后水泥漿中顆粒組成要求對普通水泥漿中的水泥顆粒進(jìn)行細(xì)化加工，并使加工后的細(xì)水泥漿液小的水泥顆粒分散更加均勻，然后把研磨好的細(xì)水泥漿液輸至普通攪拌機(jī)上桶，普通攪拌機(jī)再將細(xì)化后的濃水泥漿加水調(diào)配成灌漿要求的水灰比漿液儲(chǔ)存于下桶進(jìn)行灌漿，該工藝流程經(jīng)過鐘樣溫峽口水庫、清江隔河巖、江西萬安和湖南五強(qiáng)溪等樞紐工程灌漿施工應(yīng)用，證明完全能滿足現(xiàn)場連續(xù)作業(yè)要求。

和普通水泥灌漿工藝流程相比，灌漿工藝流程中僅增加一臺(tái)高效水泥濕磨機(jī)，但在施工中，水泥顆粒的組成情況可以隨時(shí)調(diào)整，即談流程既能適用于全部為細(xì)裂隙或滲透性很小的扎段灌漿，也適用于粗細(xì)裂隙并存曲孔段癟漿，還能滿足一般裂隙的湛漿，根據(jù)灌段地質(zhì)情況和壓水試驗(yàn)資料判斷該灌段巖體裂隙是細(xì)裂隙時(shí)，水泥漿通過高效水泥濕磨機(jī)研磨細(xì)化后再灌漿，并可根據(jù)被灌漿裂隙大小，在不停止灌漿作業(yè)的情況下，通過單次或循環(huán)研磨以及調(diào)整磨頭磨盤問隙生產(chǎn)山適合于該裂隙的綱水泥漿液再灌漿；若遇到漏水率較大的孔段，可將高效水泥濕磨機(jī)磨頭磨盤問隙調(diào)大或者把高速制漿機(jī)并制好的普通水泥漿液直接排人普通攪拌機(jī)進(jìn)行灌漿；若酒漿過程小出現(xiàn)失水回濃現(xiàn)象，并判斷為水泥細(xì)度不夠時(shí)，則用濕磨細(xì)水泥漿液，同時(shí)將孔內(nèi)和管道中酌循環(huán)漿液導(dǎo)入高效水泥濕磨機(jī)留后再用�？傊�，該濕磨細(xì)水泥怨?jié){工藝流程非常靈活萬便，隨時(shí)可以變換而適應(yīng)于被灌孔段，整個(gè)工藝系統(tǒng)的生產(chǎn)能力非常崗，可以長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，該濕磨細(xì)水泥灌漿工藝流程中的細(xì)水泥制槳系統(tǒng)不但適用于單元機(jī)組中，而且也適用于集小制漿系統(tǒng)中。當(dāng)需要集中制漿供應(yīng)多臺(tái)灌漿機(jī)組成時(shí)，可按圖12-18所示中的工藝流程制漿。

3. 管磨機(jī)/超細(xì)分級(jí)系統(tǒng)干法生產(chǎn)超細(xì)水泥

球磨機(jī)問世已近200年．管磨機(jī)作為球磨機(jī)的一種類型也有100多年歷史，但是其應(yīng)用于超細(xì)粉碎，效率低、能耗大，但是近年來，超細(xì)分級(jí)機(jī)的發(fā)展，管磨礬十超細(xì)分級(jí)機(jī)系統(tǒng)用于超細(xì)水泥取得成功。山東東營勝利油田水泥廠建設(shè)了一條管磨機(jī)十超細(xì)分級(jí)機(jī)超細(xì)水泥生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線也可超細(xì)爐渣和粉煤灰。

磨機(jī)選用一臺(tái)改良型管磨機(jī)φ1.83m×7m，分級(jí)機(jī)采用FJDZ-4四轉(zhuǎn)子大型超細(xì)分級(jí)機(jī)兩臺(tái)，順流式布袋收塵器四臺(tái)和高壓風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，組成如圖12-19所示工藝流程。該系統(tǒng)在負(fù)壓下操作，無粉塵飛揚(yáng)。