提高球磨机产量和质量的几个关键问题

水泥 2007-09-20

北京民峰粉磨技术是在综合国、内外（包括：丹麦/德国/日本/美国等国际著名公司）行之有效的科研技术成果的基础上，结合我国水泥工业生产实践和试验研究，以及水泥使用的具体情况，优化组合了与水泥产量和质量相关的多种因素，从而使磨机的台时产量和粉磨质量得到了大幅度的提高。

   无论圈流工艺还是开流工艺，采用民峰粉磨技术水泥的产量和质量均有大幅度的提升，目前已改造了近30家水泥厂的40余台磨机，都取得了一些成果。以￠2.2m*6.5m/7.5m圈流磨机为例，水泥磨的台时产量已经达到15-22/h，同时保证了水泥比表面积300-380m2/kg和更为合理的水泥颗粒级配；而原料磨的台时产量则高达31-35t/h／。四川金顶集团（原峨眉水泥厂）￠3m*11m的圈流水泥磨改造后，其台时产量由42t/h提高到了55t/h，仅节电一项，在3个月内即可收回全部投资。

一、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，效果最为理想，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，最直接的效益就是成品细粉最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，是最根本的解决办法。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，最好没有；16－24μm的颗粒活性最高。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。

二、我们的任务
　  实施新标准的意义就是必须大幅度提高水泥成品质量，更进一步的意义是加快淘汰落后、促进市场竞争、同国际水泥标准接轨，为我国加入WTO后水泥行业融入国际市场作准备。这样一来，我国的水泥厂，尤其是中小水泥厂如何提高水泥的产量和质量，就成了一个亟待解决的问题。
    当然提高水泥产量和质量的途径还有很多，如调整原燃材料和配料方案，改变烧成工艺，加强设备管理等等。、但目前许多水泥厂，尤其是中小水泥厂，在新标准的实施过程中，尚处于仓促应对阶段，大都简单地采用降低水泥成品筛余值或提高熟料含量来硬性提高水泥的早期强度，由此显而易见的后果是成本的上升和磨机产量的下降。

三、提高球磨机产量和质量的几个关键问题
3．1　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最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。
　3．2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，矿渣是最难粉磨的，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。最新的研究表明：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，矿渣的活性是最高的，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。
3．3 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￠2.2m*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，最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。
3．4   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。
3．5　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￠24和26的球，从而使水泥成品颗粒级配更合理，效果显著。

    上述5个相关因素，是民峰粉磨技术中与球磨机产量和质量密切相关的重要内容，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，才能取得最为理想的效果。

四、应用实例　　
　　下面举两个最近采用我中心粉磨技术的案例：
1．重庆黔江水泥厂，磨机规格：￠2.2m*6.5m水泥磨，NHX-500旋风选粉机，2001年4月份设计改造，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￠60mm、￠70mm、￠80mm、￠90mm的钢球；
　　　　　　　二仓￠30mm*35mm、￠30mm*25mm、￠20mm*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￠50mm、￠60mm、￠70mm、￠80mm、￠90mm的钢球；
　　　二仓￠25±1mm、￠20±1mm、￠15±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。
2．四川宪民水泥厂，磨机规格：￠2.6m*13m水泥磨，高效旋风式选粉机，2000年11月份设计改造。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。

五、结束语
1．民峰粉磨技术的特点是根据水泥厂现有条件，在不增加外部设备的条件下，仅将磨机内部进行改造，并综合调整系统配置，充分发掘利用现有资源，提高水泥的产量和质量，效果显著。增加外部设备时，产量更大幅度提高。
2．民峰粉磨技术还是一种开放型的技术，采用任何辅助性粉磨设备，对该技术的发挥都有极好的促进作用。例如，森利粉磨技术对于入磨物料粒度的规定是小于25mm，但如果磨头采用了立轴式细碎机或辊压机，使得入磨物料粒度大大降低，比如小于3mm，那么水泥的产量会随之大幅度提高。
3．民峰粉磨技术由于对影响球磨机产量和质量的各种因素进行了综合考虑并采取了有针对性的措施，对气候的适应性就比较好。从目前已经改造的数台球磨机来看，南到潮湿多雨的四川重庆，北到气候干燥、风沙大的齐齐哈尔，改造结果都是非常理想的。

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