淺談水泥粉磨工藝的改進措施
發布時間：2019-05-28 00:38:53發布作者：鄭礦機器
目前我國水泥廠大多使用球磨機作為水泥粉磨設備，但球磨機的有效能量利用率低。近年來，通過一系列技術改造，各種窯型的熟料生產能力都有不同程度的提高，生產能力的提高幅度更為顯著，使原來與之配套的粉磨設備普遍存在能力不足的問題有了一些改善。因此采取有效措施，努力提高水泥粉磨系統的生產能力，同時降低粉磨能耗等課題得到了廣大工程技術人員和研究人員的密切關注。本文鄭礦機器擬結合近年來的研究成果對球磨機的技術優化進行綜合分析。
1、粉磨工藝
1.1、閉路粉磨工藝
就粉磨工藝流程而言，目前主要有開路和閉路兩種。
前者優點是工藝操作簡單，物料出磨后即為成品。缺點是物料在磨內流速慢，滯留時間長，為保證出磨物料的粒度全部符合要求，其中已磨細的物料也不能及時排出磨機，經常造成過粉磨現象。開路磨系統生產能力相對較低，能耗較高，不可能隨時靈活地調整出磨物料的細度。
后者加設了選粉設備，可及時地將已磨細的細粉排出磨外，有效地避免了過粉磨現象，并可通過調節選粉機的工作參數靈活調節成品水泥的細度。此外，閉路磨內物料流速加快，各倉的研磨體分別恰當地承擔著粉碎或粉磨任務，故產量提高，電耗降低，尤其是對水泥細度要求較高時，高產低耗的優點更加明顯。
可以說，采用閉路粉磨是水泥粉磨工藝的必然趨勢。
1.2、預粉碎（磨）多級串聯粉磨工藝
球磨機作為粉磨設備是比較理想的，但作為粉碎或破碎設備，它卻是低效率的。將粒度較大的十幾毫米甚至數十毫米的物料破碎過程從磨內移至磨外，在專門的粉碎設備中進行，是提高球磨機生產能力的有效途徑。根據粉碎理論，脆性物料從數十毫米破碎至數毫米，其碎裂的本質是內部裂紋的不斷產生和擴展，而促使這一過程的外界因素即是以一定的方式對其施加的強大作用力-粉碎力。通常采用壓縮粉碎和沖擊粉碎方式，相應的系統有輥壓磨＋球磨機和沖擊粉碎機＋球磨機兩種預粉碎（磨）工藝。
（1）輥壓磨＋球磨機粉磨工藝。該工藝也包括各種立磨與球磨機串級粉磨的工藝配置，這里僅以輥壓磨＋球磨機的串級粉磨系統進行分析。被粉碎的水泥熟料先進入輥壓磨，強大的輥壓力將其從數十毫米壓碎至幾毫米甚至更細后入球磨機。由于熟料顆粒經輥壓粉碎的同時，內部也產生許多微裂紋，因而在球磨機內較容易進一步被粉碎而很快進入粉磨階段。在這種粉磨系統中，球磨機的主要任務只是粉磨，所以，粗磨倉可選用較小尺寸的研磨體，研磨體表面積的增大顯然有利于粉磨效率的提高，進而大幅度提高粉磨系統的生產能力。
（2）沖擊式破碎機＋球磨機粉磨工藝。細粉碎設備的研制是目前熟料預粉碎方面的熱點之一。這些熟料細破碎設備大致有如下幾種：細顎式破碎機、立式反擊式破碎機、立式錘式破碎機、立軸錘式細碎機、高效節能破碎機、立式沖擊破碎機和渦動沖擊破碎機等。
2、球磨機的結構改進
球磨機本身的結構也是影響其粉磨能力的重要方面。它包括磨內各倉長度的設置、襯板的形式、隔倉板的類型、通孔率及布置方式等。
（1）磨機內各倉的長度。目前，各種規格的球磨機粗磨倉的長度多是根據入料zui*大粒度為25mm進行設計的，因而粗磨倉長度普遍相對較長。隨著預粉碎工藝的引入，入磨物料粒度顯著減小，磨內粗磨的壓力大大減緩，因此，如果仍保持原來的倉長度，則會造成粗磨倉能力過剩、細磨倉能力吃緊的不平衡現象。
（2）隔倉板的改進。近年來，高細磨的發展促進了隔倉板的改進，使其除具有阻隔大塊料、防止研磨體串倉、保證通風、強制送料等傳統功能外，還具有了新的分級功能。如帶分級篩的雙層隔倉板，除具有強制送料作用外，還能將粒度較大的粗顆粒返送回粗磨倉繼續粉磨。
（3）新型襯板的使用。磨機襯板形式多種多樣，作用及效果也不盡相同，其中，階梯襯板是水泥磨粗磨倉使用zui*廣泛的襯板形式，其阿基米德螺線狀彎曲表面保證了磨機運轉過程中能均衡地將研磨體提升至一定高度，從而增大其沖擊粉碎物料的作用，但這種襯板仍然不能克服鋼球與之點接觸的缺點。圓角方形襯板角螺旋襯板 、溝槽襯板等新型襯板的出現，使襯板與研磨體的配合趨于合理。角螺旋襯板則是通過改變磨內研磨體運動規律，使研磨體的脫離角具有多變性，以增強研磨體與物料的交叉穿透和混合充分接觸粉磨，以及鋼球自動分級來提高粉磨效率。
3、研磨體的裝載量及其級配
（1）研磨體的裝裁量。球磨機中研磨體的裝載量通常是根據填充系數或填充率來確定的。實踐證明，研磨體的填充系數可以適當增大，即可適當增加研磨體的裝載量，細磨倉尤其如此。*先，增大研磨體填充量在不改變級配的前提下可增加粉碎或粉磨的幾率；其次，填充率增大后，研磨體的重心向磨機的軸線靠近，總作用力矩并無明顯增大，故不會對功率傳動造成影響。實際上，磨機配套電機的功率儲備完全允許在一定范圍內增加裝載量。
（2）研磨體的級配優化。級配確定要解決的幾個重要參數是：zui*大球徑、平均球徑以及鋼球（或段）級數以及各級所占比例。下面就研磨體級配確定中應考慮的問題談一些看法。
①zui*大球徑和平均球徑的計算應考慮物料的易磨性或易碎性。不同窯型煅燒的物料其易碎性是有差異的，即使是同種窯型煅燒的熟料，由于工藝配方及燒成條件不同，其易磨性也往往不相同。另外，混合材為礦渣時，因其粒度相對較小，又難磨，所以，配球中則需適當增加小尺寸研磨體的比例。
②預破碎粉磨工藝中對粗磨倉中研磨體平均球徑及其級數的調整應視預粉碎設備情況而定。具體地講，經輥壓和擠壓破碎的熟料除顆粒粒度較小外，其內部還有大量的裂紋缺陷，因而入磨后較易粉碎；而經沖擊破碎后的熟料顆粒較均勻，同時破碎主要是由內部裂紋擴展所致，顆粒內部缺陷相對較少，故入磨后相對難粉碎些。因此，配球時，對這兩種預粉碎系統應區別對待。
③出磨水泥的細度和性能。成品水泥細度是其直接的質量指標之一。對于開路系統，這一指標顯然取決于磨內研磨體的級配；對閉路系統，如果出磨水泥細度太粗，則勢必會導致循環負荷率過大，增大選粉機的壓力。
4、襯板和研磨體的材質
穩定的粉磨工藝條件在很大程度上取決于襯板和研磨體的材質，如果襯板材料的硬度、耐磨性及抗沖擊性能差，則其內表面會很快改變原來的幾何形狀；同理，研磨體的級配在磨機運轉過程中是動態的、不斷變化的，若研磨體的耐磨性和機械強度達不到要求，經一段時間的粉磨作業后，原來的zui*佳級配顯然難以保證。因此，改善襯板和研磨體的材質是研磨體級配和磨機工作條件長期穩定并提高其運轉率和生產效率的根本保證。
5、助磨劑
水泥助磨劑多為表面活性劑，其活性基團定向吸附于水泥顆粒表面所產生的降低水泥顆粒比表面能和強烈的分散作用是提高粉磨效率的本質所在。實踐證明，摻加助磨劑可在有效提高磨機產量的同時較大幅度地增加水泥的比表面積，這意味著水泥中細顆粒的含量增大，有利于提高水泥的早期強度。
目前，水泥助磨劑的研究開發正向多功能復合型發展，即在粉磨過程中加入的助磨劑不僅可以有效提高水泥磨機的粉磨效率，并具有減少水泥或混凝土漿體的需水量，改善其流動性，從而提高硬化漿體的力學性能的作用。
為了適應水泥新標準的要求，水泥粉磨系統的改進和操作參數的優化十分必要和迫切。閉路粉磨由于其節能及水泥細度控制的靈活性已成為必然趨勢。水泥熟料入磨前的預粉碎對于大幅度提高水泥磨機產量，降低粉磨電耗具有積*意義。
