自1974年起采用粉煤灰作为水泥的主要混合材料，在降低生产成本、保证水泥质量和提高企业的经济效益方面发挥了很大的作用。
但是，粉煤灰配比不易准确，运输和配料过程中扬尘较大，影响使用效果。为解决上述问题，本文试图通过对目前粉煤灰掺入方式的分析，寻求一种较理想的掺入方式。
1 粉煤灰掺入方式与存在问题
在水泥生产中，按粉煤灰含水率的不同，可采用干法或湿法掺入。干法掺入的代表性工艺流程见图1，干粉煤灰作为单独组分之一在库底参加配料。由于它含水量少，颗粒细，容量小和流动性较好等特性，加之料库内料位高低的影响，在库底出料过程中很难获得稳流状态，经常出现冲料、外溢现象，带来配比计量不准确和配比失控，影响水泥质量。
干法掺入的另一个问题，是干灰在运输和整个生产工艺过程中扬尘大，严重污染生产环境，危害工人的健康，有碍于文明生产。
图1 干粉煤灰作混合材的工艺流程图
1.干粉煤灰提升机；2.配料库；3.配料秤；4.皮带输送机；5.入磨提升机；6.磨头仓；7.水泥磨
湿法掺入最常见的工艺流程如图2所示。它是将湿粉煤灰未经烘干直接应用于生产。这种工艺的特点在于充分利用刚出窑的水泥熟料的余热(通常在100～200℃之间)来烘烤湿粉煤灰，同时加快熟料中游离氧化钙的消解，以改善立窑水泥的安定性。这是一举两得的工艺措施，被众多的厂家所采用。但是，湿法掺入也存在着以下弊病。
图2 湿粉煤灰在出窑熟料中外掺工艺流程图
1.机立窑；2.湿粉煤灰贮仓；3.圆盘喂料机；4.振动输送机；5.提升机；6.熟料破碎机；7.配料库； 8.配料秤；9.皮带机；10.磨头仓；11.球磨机
(1)在熟料出窑输送途中较短的混合时间内，湿灰并没有得到充分的烘干。
(2)湿粉煤灰在提升机5和湿料贮仓2内容易粘结，影响了设备的正常使用。
(3)湿粉煤灰的计量和配比在生产中不易控制。
(4)粉煤灰和水泥熟料因粒度的差异，即使在进入混合库前配比较准，但在库内极易产生分级离析作用，严重影响库底各组分配比的准确性。
(5)在整个生产工艺过程中，粉尘飞扬比较严重。表1是湿法掺入工艺中几个主要扬尘点的粉尘浓度测定值。
入磨物料各组分配比的波动较大，特别是粉煤灰掺入量的失控，造成水泥质量不稳定。反映在出厂水泥的均匀性比较差(详见表2)。从表中发现，28天抗压强度的极差为18.84兆帕，烧失量极差为1.12%，初凝和终凝的极差分别为1小时50分和2小时40分。若排除混合材矿渣掺入最波动的影响(因为矿渣作为单独配比的组分之一，由专用计量装置配料，误差基本保持在规定的范围内)，可以认为，上述均匀性差的原因主要是因粉煤灰湿法掺入时在混合库内与熟料分级离析后产生配比失控引起的。
除粉煤灰的干、湿法掺入工艺外，还有将粉煤灰添加部分粘结剂先行制粒，然后烘干，以块粒状的方式作为水泥的组分之一参加配比，最后入磨机粉磨的掺入工艺。这种方式工艺过程较复杂，干燥后的块粒状粉煤灰在存放、运输及配料过程中易碎裂，扬尘较大，而且配比也不易控制，因此很少被厂家采用。
显然，无论是干法还是湿法掺入，或者是其它形式的掺入工艺，粉煤灰掺量不易准确控制，系统中扬尘大以及最终产品水泥的均匀性不好，乃是常见粉煤灰掺入工艺方式的根本弊病所在。因此，寻求一种较为理想的掺入方式，提高水泥质量的稳定性，促进文明生产，这是研究粉煤灰在水泥厂得到广泛的综合利用的重要课题。
2 一种较为理想的粉煤灰掺入新工艺
为克服目前采用的一般掺入工艺存在的缺点，我们认为理想的掺入工艺应满足以下几点基本技术要求：
1.粉煤灰途中运输和生产工艺环节中的输送比较简便；
2.充分利用粉煤灰的易磨性优于水泥熟料等其它组分的特点；
3.粉煤灰作为单独参加配比计量的水泥组分之一，在入磨前不与其它物料混合，以免引起的颗粒离析和凝聚现象；
4.粉煤灰的整个掺入工艺过程应是全封闭的，能有效地控制粉尘在工作场所的飞扬；
5.有一套较为精确可靠的粉煤灰稳流、计量系统，确保配比的准确。
图3所示的是干粉煤灰掺入新工艺的流程图。干粉煤灰由密封船或车运到厂后，采用气力输送的方式送入贮库及磨头粉煤灰储仓内。磨头储仓5的容积一般在15～40米3，仓内设有料位控制系统，出料口处处于恒定的压力状态，使分格轮卸料器6的料流较为稳定。稳流仓7作为调速螺旋电子秤8的给料装置，它的储料量恒定在某一范围内。螺旋电子秤是入磨干粉煤灰的计量装置，有瞬时流量和流量累计显示。粉煤灰掺入量的调控跟库底各组分材料的配料秤14由生产控制室的配比电子控制仪同步控制和检测。磨头鼓风机9向磨内鼓风，强化了磨内通风，改善球磨机的粉磨条件。与此同时，鼓风机的入磨风又作为干粉煤灰的入磨的动力，将粉煤灰直接吹入磨内。因此，这种干粉煤灰的掺入工艺又称为喷吹工艺。
喷吹掺入工艺符合上述提到的五条基本要求，而且还具有以下特点：
1.取消了一般生产工艺流程中常采用的磨头仓，解决了库底配料跟生产控制的滞后问题，加强了生产的质量控制。
2.干粉煤灰在整个配料过程中既作为独立的一个工艺环节，又能跟其它物料的配比实现同步调节，保证了水泥各组分配比的准确性。
图3 干粉煤灰作混合材料的新工艺流程图
1.气力输送船(或车)；2.气力输送管；3.干粉煤灰储库；4.气力输送泵；5.磨头粉煤灰小仓；6.分格下料机；7.稳压仓；8.螺旋电子秤；9.离心高压风机；10.球磨机；11.提升机；12.配料库；13.皮带输送机；14.配料秤
3.干粉煤灰的喷吹掺入工艺利用空气的动能将粉料直接吹入磨内，解决了全封闭式掺入形式的技术问题，可以获得提高水泥磨产量和防止粉尘污染的双重效果。
4.充分发挥喷吹工艺的特点，实现一机类似分别粉磨的效果。鉴于粉煤灰易磨性优于熟料及其它组分材料的特点，将粉煤灰跟其它材料分别粉磨是经济的。但是，增加一套粉煤灰粉磨系统的工艺设备，无论是新建厂还是老厂改造无疑要增加一笔可观的投资。本喷吹工艺只要通过合理的喷嘴设计和风量风压的调节，就可将粉煤灰直接吹入一仓尾部进入二仓研磨，尽可能地减少粉煤灰在一仓的停留时间，从而达到磨机节能和增产的效果。
3 喷吹掺入工艺有关参数的确定
粉煤灰掺入新工艺的关键问题是喷吹入磨技术。喷吹过程中的风量、风压、喷吹管的风速、料气混合比等参数的选定是否合理，工艺结构中混合器和风嘴的结构形式是否正确，将直接影响到喷吹的效果。不容置疑的是有效地控制和消除磨机进出料口附近的扬尘是该工艺能否可靠地应用于生产的必要前提。
磨头鼓风量与被喷吹入磨的干粉煤灰掺量和料气混合比有关：
G物
Q鼓＝──── ·F （１）
μ·ｒ气
式中：
Q鼓──磨头鼓入空气量(米3/时)；
G物──被喷吹入磨的物料量(千克/时)；
μ──料气的混合比(千克物料/米3空气)，一般取0.4～1.0；
r气──当地纯净空气的重度(千克/米3)，它随温度、气压而异，
B 273
r气＝r0─── · ───
1.033 273+t
其中：B──当地实际大气压(千克/厘米2)；
t──当地温度(℃)；
r0──空气在海拔零米，气温0℃时的比重，取1.293千克/米3；
F──系数，一般取1.4～1.5。
值得强调的是：磨头鼓风量Q鼓必须小于磨尾排风量Q排，以保证磨尾处于一定的负压状态，防止粉尘外溢。
磨机排风量的确定：
式中：
Q排──磨内排风量(米3/时)；
D0──磨机的有效直径(米)；
V内──磨内通风速度(米/秒)，一般开路选0.4，闭路选0.5～0.7；
ψ──磨机的填充率(%)。
喷吹风压由被输送物料的动能消耗，克服喷吹管、变径风管的管道压力损失以及磨内送料距离等因素决定的。全压范围在3920～7840巴(400～800毫米水柱)左右，一般的高压离心风机能满足喷吹粉煤灰的需要。
风速的选取是假定喷吹管内的物料以近似于悬浮状态在管内流动的前提下确定的，可用公式(3)选取喷吹风速。
V喷＝K·V悬 （3）
式中：
V喷──管内的喷吹速度(米/秒)；
K──系数，用于水平喷吹时，K=2；
V悬──粉状物料的悬浮速度(米/秒)，它跟物料的粒径，物料和空气的比重有关：
其中：d料──被喷吹物料的最大粒径(米)；
r料──被喷吹物料的真比重(千克/米3)；
r气──纯净空气的比重(千克/米3)，计算方法见公式(1)。
喷吹管直径的选取见公式(4)：
式中：
D──喷吹管直径(米)；
Q鼓──磨头鼓风量(米3/时)；
V喷──喷吹管风速(米/秒)。
由公式(4)得到的直径D的数值，再根据磨体的规格、风机的风压情况加以修正后，最后确定。
喷吹管喷嘴和料风混合器的合理结构是喷吹工艺的又一个关键所在，应在生产实践中根据实际情况经多次试验后确定其最佳结构。
