水泥熟料燒成工藝設備分為立窯和回轉窯兩類。立窯一直使用無煙煤作為燃料，將煤和石灰石原料共同粉磨制備全黑生料，成球后在立窯內煅燒熟料。而回轉窯則使用煙煤作燃料，并制備成煤粉，噴入窯內燃燒發(fā)出熱量煅燒熟料。在煤炭破碎、煤粉粉磨中，重點研究的是水泥廠的煤炭破磨問題。一般無煙煤與煙煤比較，其易磨性差，質地堅硬，難于細磨。然而，根據(jù)窯用煤的細度要求，無煙煤比煙煤磨的還要細。煤的加工工藝性能和產品指標影響著磨機襯板等部件的使用壽命。在耐磨材料與抗磨技術中，重點研究的是煤的加工工藝性能的問題。煤的加工工藝性能一般有黏結性、結焦性、發(fā)熱量、化學反應性、熱穩(wěn)定性、透光率、機械強度、可選性、硬度、可磨性、磨損性等。掌握煤炭的加工性能，更好地使用它，可有效降低破磨設備耐磨部件的磨損（本文不討論降低熟料熱耗）。

　　煤炭的工藝性能
　　煤炭是由泥炭或腐泥轉變形成的，是泥炭或腐泥沒入水中，不斷被上層沉積物覆蓋受到壓力和溫度作用，并經(jīng)過物理與化學變化而形成的有機生物巖。

　　煤的加工工藝性能有很多，結合目前水泥工業(yè)的實際用煤情況及水泥企業(yè)對煤的破磨加工，本文重點分析煤的機械強度、硬度、可磨性、磨損性。

　　1.煤炭的機械強度
　　同其他非金屬材料一樣，煤炭受到外力的作用時，如破碎、粉磨和研磨設備的部件與介質的沖擊、擠壓、搓揉等，其顆粒形態(tài)大小會發(fā)生變化，比表面積增加，顆粒產生新的裂縫的現(xiàn)象反映出煤炭的機械強度。煤炭的機械強度是指規(guī)定粒度的塊煤，在一定的高度自由落體到專用試驗鋼板上的抗破碎能力。試驗用塊煤粒度為60~100mm，落體高度為2m。煤炭的機械強度與其含有的礦物數(shù)量及其結構和抗斷裂能力有直接的關系。因此，水泥企業(yè)可以將煤炭的機械強度作為選擇破磨設備及耐磨部件的一個條件。

　　2.煤炭的顯微硬度
　　煤炭顯微硬度的試驗方法與某些材料的顯微硬度試驗方法類似。煤炭顯微硬度與其含有的高塑性物質的多少等因素有關，如褐煤中富含高塑性的腐殖質，它的顯微硬度很低，但表現(xiàn)出很高的韌性，給破磨帶來困難，尤其不易細磨，但它對耐磨部件的磨損相對降低。顯微硬度與煤的可磨性呈現(xiàn)一定的連帶關系，通過顯微硬度可初步推測煤的可磨性。

　　3.煤炭的可磨性
　　煤炭的可磨性表示煤炭被粉碎成細粉的難易程度。煤炭的可磨性受煤炭的種類、水分含量和煤中礦物質的成分、組織結構及分布狀態(tài)的影響。測定可磨性有兩種方法：前蘇聯(lián)的全蘇熱工研究所(BTN)法和美國的哈特格洛夫法。我國現(xiàn)在使用后者，記為HGI（哈氏可磨性指數(shù)）。其計算公式如下：HGI=13+6.93W，W是指通過0.071mm方孔篩的煤樣質量，單位是g。

　　由上式可知，HGI值越大，煤炭越好磨。

　　煤炭的灰分對煤炭可磨性的影響與煤炭的種類有關，5%左右灰分時，難磨的、中等的和易磨的煤炭的可磨性指數(shù)HGI差別很大；但是隨著灰分的增長，可磨性指數(shù)HGI的差別逐步縮?。划敻黝惷禾炕曳趾窟_到70%左右時，可磨性指數(shù)HGI趨近75。煤炭灰分對可磨性的特殊影響作用，應當引起水泥企業(yè)在設備選型和生產管理時的注意。

　　此外，煤炭中的水分對其可磨性的影響也很大，如果水分高了，臺時產量就會下降。

　　4.煤炭的磨損性
　　煤炭在運輸、加工、使用過程中，對金屬耐磨部件的磨損，可以認為是煤炭的磨損性，以磨損指數(shù)來表示磨損大小的程度，磨損指數(shù)記為AI。

　　煤炭的可磨性指數(shù)HGI和磨損指數(shù)AI之間不存在顯著的相關關系，前者表明的是煤炭被粉碎的難易程度，后者表明的是煤炭被粉碎時對設備耐磨部件磨損程度的大小。

　　被粉磨煤的可磨性和磨損性是設計制造粉磨設備的基礎，也是操作管理中必須關注的問題。煤中的雜物灰分高且灰分含有難磨礦物，即要求粉磨煤粉的細度值越小，則粉磨裝置的功耗和耐磨部件的磨損率越高。

　　立式輥磨在粉磨煤粉時，兼有擠壓摩擦磨損和沖刷磨損。擠壓磨損主要發(fā)生在粉磨部件表面受到的壓力以及產生滑移時物料和部件之間的摩擦，沖刷磨損主要發(fā)生在氣流攜帶粉塵所及之處。前者如立式輥磨的磨輥、磨盤襯板，后者如噴口環(huán)。立磨殼體選粉機部件、進出口管等這種固體摩擦產生的磨損會導致設備出力下降，其現(xiàn)象是襯板的工作面磨損變形和變薄，直接影響粉磨能力。受到磨損或磨損達到一定程度的部件要進行更換。近年來采用的堆焊修復技術，延長部件的使用壽命達20000小時，比起整體更換耐磨部件，金屬磨損度大為降低。

　　磨損量受到很多因素的影響，如物料的可磨性、磨損性，形成料床的自然屬性（如粒度、水分等），所用設備的技術性能和操作參數(shù)，磨內風速、負荷、速度（相對速度和絕對速度），輥盤間隙，料床厚度，磨輥和磨盤的接觸方式、接觸面積以及設備結構（有無內置選粉機、進料管等）和工藝流程（有無外循環(huán)）等等，這些因素都會直接或間接地對磨機的利用效率和易磨件壽命產生影響。對立式輥磨的磨損分析方法，同樣適用于立式輥磨粉磨水泥生料、熟料、礦渣和煤粉的磨損機理分析。

　　設備的選擇
　　科研人員在研究無煙煤煤粉的粉磨問題時，采用歸納法將不同易磨性的無煙煤的易磨程度分為易磨、一般易磨、難磨、特難磨4種類型，它們所對應的不同的易磨性系數(shù)為1.5，1.3，1.1，0.9。

　　研究表明，隨著無煙煤易磨程度的加大，單位功耗也在增加。因此，在原煤粒度、水分等相同的情況下，選擇磨機的規(guī)格、功率就有很大差異。由于磨機規(guī)格不同，磨機內的襯板等磨損部件和研磨體的裝載量在發(fā)生變化，相同產量下，規(guī)格大的，磨損消耗自然高些。磨內的工作特性表明，降低球徑可增加研磨能力，因此在選擇磨機風掃磨時，具體要參照原煤的參數(shù)進行。現(xiàn)在研制出的選粉機，其效率比過去配置的粗粉、細粉分離器效率有了大幅度提高，所以在選擇風掃式球磨制備煤粉時，可結合制備系統(tǒng)工藝和系統(tǒng)配置的其他輔助設備進行。

　　不同煤炭粉磨設備比較
　　目前，水泥企業(yè)采用的煤粉磨設備主要是風掃磨和立式輥磨。為了使無煙煤達到要求的粉磨細度，以解決其易磨性分布較寬、粉磨能力相對較低的問題，近年來有較傳統(tǒng)風掃磨長徑比大的磨機出現(xiàn)，且磨內研磨體級配、倉位設置發(fā)生了變化成為高細磨。而采用雷蒙磨、開流磨粉磨煤粉，因其產量低或粉磨效率低已逐漸退出水泥行業(yè)制備煤粉的設備之列，或是開流磨被改造為具有烘干、粉磨功能的閉路系統(tǒng)。

　　立式輥磨粉磨煤炭案例
　　MPS型煤磨機是一種輥盤式中速煤磨機，是由德國BabcoCK公司轉讓德國Pfiffer公司的。我國某重型機械企業(yè)引進BabcoCK公司的MPS技術，型號分別為MPS190、225、255，技術性能符合BabcoCK公司標準。MPS1915A立式輥磨是該重型機械企業(yè)生產的，它結合水泥企業(yè)用煤的特點作為水泥企業(yè)制備煤粉的設備。其主要特點如下：采用中心管給料，分布均勻，便于形成料床；采用靜動態(tài)結合的分選設備，分選效率可達90%；均勻性指數(shù)可達1.3~1.35；煤粉細度值調節(jié)方便；電耗低到7~8kWh/t，粉磨效率高；金屬利用率達到50%；磨機可空載啟停，而且空載啟停不會使磨輥、磨盤金屬表面相磨損，也可避免負荷加載啟動對電網(wǎng)的沖擊。

　　綜上所述，掌握水泥工業(yè)用煤炭的工藝性能是正確選擇粉磨設備的基礎，進而可以減少水泥生產中粉磨煤炭的磨損，從整體上提高生產效率。