提高球磨机产量和质量的几个关键问题

1 存在的问题    
1.1 球磨机的产量问题    
　　通常来说，提高球磨机产量的直接途径有3种：    
    （1）磨机前加置细碎机；    
    （2）改进粉磨系统，提高粉磨效率；    
    （3）加置高效选粉机。   
    上述3种方法，任何1种都可以大幅度提高球磨机的产量。当然，如果工厂条件许可的话，上述3种方法配套使用，效果为理想，这也是近年来国内外粉磨系统设计的大趋势。三者的关系：磨前细碎是前提，磨后选粉是保证，磨内改造是根本。磨前细碎使得入磨物料粒度大大降低，从而降低了粉磨系统的负荷；选粉效率的提高，直接的效益就是成品细粉大限度地被及时选出，减少水泥成品回粉率，降低磨机负荷；而磨内改造，也就是粉磨系统的改进，是根本的解决办法。入磨物料粒度降低了、选粉效率提高了，如果粉磨系统效率较低，影响的不仅仅是磨机的产量，更影响水泥的质量。    
1.2 水泥的质量问题　　    
    水泥的质量，单从粉磨工艺来说，与磨前破碎和选粉效率没有直接关系。我国水泥质量的检验指标一般有2个：水泥筛余值和比表面积。但近年来国际上的水泥质量检验指标则是水泥颗粒级配，而且，这一指标比水泥筛余值和比表面积更能反映水泥质量的真实情况。这一点，已经引起我国水泥工作者的相当重视。一般说，水泥颗粒中，小于3μm的颗粒水化较快，不利于水泥的长期强度，建议不超过10%；大于65μm的颗粒基本无活性，好没有；16－24μm的颗粒活性高。有的水泥厂在生产中添加石灰石。石灰石是没有活性的，纯粹是一种填充料，但却可以改善水泥成品的颗粒级配。    
    实施水泥新标准以后，水泥筛余值这个指标的实际操作意义已经不大。新标准中对于比表面积更重视一些，而针对水泥颗粒级配则尚无具体要求。  
2 提高球磨机产量和质量的几个关键问题    
2.1 粉磨工艺流程 
    不考虑磨前细碎，那么粉磨工艺流程有两种：开流与圈流。在同等条件下，圈流产量比开流高约20－35%。圈流产品，其颗粒分布比较均匀，调整水泥等级也比较方便；而开流磨的出磨物料即是成品，产品的颗粒组成分布较分散，存在过粉磨现象，影响水泥的质量和产量。    
    （1）有些人认为，开流水泥的质量比圈流好，强度也高，所以就把圈流磨改成开流磨――――这种观点现在看来有失偏颇：当生产老标准325号水泥时，水泥颗粒较粗，R0.08为6%－8%甚至更粗一些，很少有细粉；而开流磨存在较多细粉甚至过细粉，“无意中”使得水泥成品的颗粒组成分散分布，从而看上去好旬开流水泥的质量比圈流的要好。实施新标准后，由于圈流磨水泥也要求磨得很细，细粉增多了，这种现象也就自然消失了。事实上，开流磨的水泥颗粒分布均匀系数一般为0.8-0.9，有的甚至更低，仅为0.7，其颗粒分布很宽，水泥的3d强度可能较高，但后期强度和水化率都较低，改变均匀性系数和水泥质量也比较困难。其中的细粉需水量大增会很快水化；而超过65μm的颗粒不会水化，对混凝土的强度不起作用。所以，我们建议有条件的水泥厂好采用圈流工艺生产，圈流磨水泥颗粒分布均匀系数可达1.0，相对来说窄很多，混凝土质量更好二些。    
    （2）在目前水泥生产仓促应对新标准阶段，对圈流磨单纯通过降低水泥成品的筛余值来达标，其产量自然会有较大幅度降低，甚至会低于开流磨的产量。但通过调整粉磨系统，圈流磨的产量会有很大幅度的提高。这是开流磨所无法比拟的。    
2.2 入磨物料的特性    
    （1）入磨物料的品种及其配比    
    入磨物料的品种及其配比直接关系到磨机的单产功耗（kwh/t）、磨机的产量和质量。在同样细度时，粉磨回转窑熟料，磨机的产量比粉磨立窑熟料下降20%。在混合材中，矿渣是难粉磨的，水泥成品的筛余物多为矿渣；粉煤灰和煤矸石就好磨得多，一级粉煤灰可不经粉磨直接成为成品。新的研究表明：任何混合材料都会降低水泥的强度，只是混合材的活性不同，其降低水泥强度的程度不同罢了。常用混合材中，矿渣的活性是高的，但如果矿渣的比表面积在300-450m2/kg之间时，其对水泥强度的影响几乎是一样的。    
    （2）入磨物料粒度    
    北京民峰粉磨技术的设计要求是入磨物料粒度D<25mm的设计。当入磨物料粒度D＝2-25mm时，磨机产量的经验换算公式为：Qb=Qa(Da/Db)x，其中：Q代表产量，D代表入磨物料粒度，系数X＝0.1-0.145。如果加置一些预粉磨设备，如立轴式破碎机、辊压机、立磨（CKP）、简辊磨、细破碎机等，磨机的台时产量会明显提高。当然，入磨物料粒度减小，出磨物料的均匀性系数也会相应下降，研磨体的级配也必须随之改变。    
    由于破碎机锤头磨损后入磨物料粒度会变粗，因此会影响磨机生产的稳定性，从而影响磨机的产量及水泥成品的质量。建议磨前加置筛分机。
    （3）入磨物料的水分  
    水泥细度越细，对水分越敏感，水分不合要求时就要糊球糊磨。一般认为，入磨物料综合水分每增加1%，磨机产量会降低10%。当水分大于5%时，磨机就基本“停止”粉磨了。    
2.3 磨机内部的通风    
    磨机内部的通风至关重要，对磨机的产量和质量都有明显影响。通风的作用一是及时将磨内细粉排出，以免影响粉磨效率；二是降低磨内温度，避免石膏脱水和尾仓糊球堵篦。森利粉磨技术规定：磨内风速≥0.5m/s。    
    有些人认为磨机的通风只与风机性能有关，这是不全面的。事实上，磨机的通风与整个通风锁风系统有直接的密切关系。比如，现在常见的Φ2.2m×6.5m/7m磨机依旧是1965年设计的，其进料口为90度直角进料，在拐角处会形成物料滞留区，这就大大减小了实际进风断面积，严重阻碍磨机通风，也就是我们经常说的“通风口瓶颈”现象。理论上，佳进风口的断面应该与磨机筒体实际断面相同，虽然实际上是不可能的，但在可能的条件下，进风口的断面是越大越好，尽可以能减弱“通风瓶颈”现象。这就要求在实际生产中必须改造进料口。    
    同样，锁风系统也必须搞好，否则，风机的风从排料口处直接被抽走了，形成了通风短路，磨内就没有多少风了。现在许多厂在卸料口加置翻板阀，实际作用并不理想，须重新制作锁风装置。    
2.4 隔仓板、出料篦板及筒体衬板    
    现在水泥厂的磨机尤其是小规格磨机，即便是新生产的磨机，其设计也仍旧是沿袭五、六十年代的图纸，近四十年而不变，其隔仓板与出料篦板的作用，只是为了隔离钢球和阻挡研磨体不被排出；而在森利粉磨技术中，其还应具有控制料粒流速、平衡首尾仓的粉磨能力、提高料球比和均衡料位的作用。    
    在筒体衬板中，粗磨仓的任务主要是破碎，要求衬板有较大的提升能力，现在多用大阶梯衬板。近几年国外新开发一种阿基米德对数螺线衬板，也是大阶梯衬板的一种，系根据不同的磨体转速、不同的入磨物料及不同的钢球等设计不同的提升角。其设计更细腻，效果更好。  
    细磨仓的任务主要是研磨，要求钢球尽可能多地进行摩擦研磨，目前较理想的是双曲面衬板，即不仅有轴向倾斜曲面，沿圆周方向亦有倾斜曲面，不但能够增加钢球的横向分级，还能提高钢球的研磨率。    
2.5 研磨体的填充率和级配    
    研磨体的填充率和级配对磨机的产量和细度都有很大作用。文献指出：水泥的细粉含量和颗粒级配影响混凝土浆的和易性、需水量、硬化混凝土的早期强度、强度增进率、密实性、易开裂性和耐久性。颗粒分布过窄水量高，对和易性不利。为此，民峰粉磨技术专门研究了尾仓“主辅球”技术，即每种主球配以辅球，比如Φ24和26的球，从而使水泥成品颗粒级配更合理，效果显着。 
    上述5个相关因素，既互相补充促进又互相制约，优化这些相关要素的程度不同，其效果也不同。处理不当不但不会增产提质，有时反而会导致减产、降质、增耗。所以必须在科学理论的指导下，通过科学实践证明行之有效的优化组合，才能取得为理想的效果。
3 应用实例　　       
    重庆黔江水泥厂，磨机规格：Φ2.2m×6.5m水泥磨，NHX-500旋风选粉机，其改造前技术参数如下：    
    台时产量：13t/h，水泥等级：32.5级，R0.08≤4%，比表面积：300m2/kg；研磨体装载量：31t(其中一仓14t，二仓17t)；级配：一仓Φ60mm、Φ70mm、Φ80mm、Φ90mm的钢球；二仓Φ30mm×35mm、Φ30mm×25mm、Φ20mm×25mm、的铸铁段；各仓长度：一仓2.75m，二仓3.4m；衬板形式：一仓为大阶梯衬板，二仓为小波纹衬板，单层隔仓板。
    改造后的技术参数： 台时产量：16.5t/h，水泥等级：32.5级，R0.08≤3%，比表面积：320m2/kg；研磨体装载量：33.5t(其中一仓13t，二仓20.5t)；级配：一仓Φ50mm、Φ60mm、Φ70mm、Φ80mm、Φ90mm的钢球；二仓Φ25±1mm、Φ20±1mm、Φ15±1mm的废旧轴承滚珠。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    各仓长度：一仓2.5m，二仓3.5m；    
    衬板形式：一仓为阿基米德螺线衬板，二仓为双曲面衬板，双层隔仓板加扬料板，二仓加装两排挡料环，目的是增加相同时间内运动摩擦面积，增加磨细能力。    
    附带说明一点：废旧轴承滚珠系从废旧轴承上拆下来的滚珠，硬度高达HRC65-68，E且内外硬度均匀一致，耐磨性极好，永不失圆并且无破碎现象，表面光滑不伤衬板，非常适合作为磨机尾仓的微型研磨体使用，且无须清仓。    
    四川宪民水泥厂，磨机规格：Φ2.6m×13m水泥磨，高效旋风式选粉机，其改造前主要技术参数为：台时产量：26-27t/h，水泥标号425号，R0.08≤5%，比表面积：320m2/kg。    
     改造后的主要技术参数：研磨体及衬板等的形式同重庆黔江，其他技术参数为：台时产量：33t/h，水泥等级：32.5级，R0.08≤3%，比表面积：310-330m2/kg。而且，吨水泥泥平均电耗下降达7KWH，矿渣的掺加量也有了大幅度的增加。

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