生料立磨金属物剔除系统的介绍
水泥 《水泥》杂志2017年第4期 2017-04-24
华润水泥（永定）有限公司4 500 t/d生产线生料制备系统采用国产中信重工LGM5024立磨，与之配套的立磨金属剔除、检测与旁路系统由集散型计算机控制系统（DCS）、金属探测仪、电磁式除铁器、永磁式自卸除铁器、旁路气动阀、外排仓等组成。本文主要介绍该生产线生料立磨系统的金属检测、剔除与旁路系统的应用情况。
1、工艺流程
来自配料站的原料经入磨皮带输送至生料立磨系统的下料口；在皮带下料口下方设置一个双向气动阀，一路经星型下料器（又名分格轮）进入立磨研磨，一路进入外排仓；立磨的排渣经过循环斗式提升机再次提升至入磨皮带，形成一个循环回路；而细度合格的生料粉则经选粉机选出进入下一道物料分离的程序。为防止金属物对辊面和磨盘造成损伤，金属物的检测和剔除对立磨的安全、高效运行起了重要作用。生料制备立磨系统的工艺流程见图1。
图1 生料立磨系统工艺流程
2、金属剔除、检测和旁路系统的组成和作用
立磨金属剔除、检测与旁路系统由集散型计算机控制系统（DCS）、金属探测仪、电磁式除铁器、永磁式自卸除铁器、旁路气动阀、外排仓等组成。
DCS：实现电磁式和永磁式除铁器等设备的控制和运行状态监控；接收金属探测仪的信号发出金属报警和实现带金属物料自动旁路至外排仓的功能。
永磁式自卸除铁器：是除铁的第一道防线，通过永磁铁和自卸装置，将下方通过的皮带上的铁质金属除去。
电磁式除铁器：该设备和永磁式除铁器工作原理相似，通过电磁铁（需要通电励磁）和手动卸料装置，将下方皮带上的铁质金属除去。
金属探测仪：发现金属（含非铁质磁性金属）并发出信号给DCS系统，为旁路气动阀动作提供依据。
旁路气动阀：是立磨系统旁路至外排仓的执行机构，根据DCS指示动作。
外排仓：是立磨系统带金属物料和紧急止料时物料的临时存储仓体。
立磨系统的金属剔除、检测和旁路控制见图2。
图2 立磨系统的金属检测和旁路控制
3、金属剔除、检测和旁路系统的工作原理
3.1 第一防线——永磁式自卸除铁器
该除铁器安装于图1中的①位置。工作时，依靠永磁铁产生的磁力，使得下方皮带上通过的物料中的铁质磁性材料被吸附在带自卸装置的卸料皮带上，当自卸装置带着吸附的铁质物料运行到侧面（皮带面范围外），由于磁力减弱和自卸装置的作用，使得金属物脱离自卸装置，落到入磨皮带外的金属物收集区域。
该除铁器型号为：RCYC-10，适应皮带宽：1 000mm，悬挂高度：300mm，适应带速：≤2.5m/s，磁感应强度≥70mT，动态运行状态下，0.1~35kg不同形状和体积的磁性金属物自然混合物料除铁率达到95%以上，满足现场生产的实际需要。
3.2 第二防线——金属检测和旁路外排系统
经过永磁式除铁器，绝大部分铁质磁性材料已经除去，但对一些非磁性金属物，除铁器是无能为力的。为此，在进入立磨前设置了图1中②位置的金属探测仪，该探测仪可以及时发现输送皮带上金属物质，发送（发现金属）信号至DCS系统。
DCS控制时序如图3所示，其逻辑时序原理：发现金属（上升沿）→定时器T1开始T1延时→发出驱动H0，气动阀旁路并保持→金属物消失（下降沿） →定时器T2开始T2延时→复位驱动H0，气动阀恢复入磨状态。
图3 金属检测和旁路系统DCS控制时序
3.3 第三防线——电磁式除铁器的循环筛除
经过前两道防线，基本可以防止新进料中金属物入磨体，但立磨系统的循环研磨特性使得过程中可能再次混入金属物并富集。利用循环特性，将安装于图1中的③、④位置的电磁除铁器与自动旁路系统配合，将外排仓和立磨循环物料通过循环斗式提升机返回金属探测器前的皮带，进行循环筛除。由于电磁铁产生相对于永磁式更强的磁场，对深埋在物料中避开了前两防线磁性金属有更好的筛除效果。且由于通过了永磁式除铁器之后，铁质材料较少，选用手动卸料装置节约成本，可满足工艺要求。
该除铁器型号为：PDC-8，适应皮带宽：800mm，悬挂高度：300mm，适应带速：≤2.5m/s，励磁功率：5kW，磁感应强度≥70mT，手动行走装置：SDX-1.1-3，许用负载：3t，满足现场生产的实际需要。
4、应用注意事项及实效
实际应用中应注意如下事项：
1）斗式提升机的回料点必须在金属探测器前，确保物料经过金属探测仪等反复筛选。
2）金属探测器的选型和安装、调试必须严格控制，避免误报，确保稳定性。
3）自动旁路系统从发现金属发出驱动的延时T1及金属信号消失停止驱动延时T2，需考虑皮带运行速度、DCS系统延迟、旁路气动阀动作时间等，通过现场调试试验相结合综合确定。
4）各除铁器的安装高度应按照出厂安装要求确定，避免过高或偏离造成有效磁场范围没有覆盖物料输送范围。
5）各除铁器周边均为强磁场区域，且自卸式存在甩料区，应注意设置安全防护区及警示标识。
5、应用效果
该系统自2011年8月10日正式下料同步投入使用后，金属探测及旁路系统误动作次数（有记录以来5次）可控，整体除铁率达到设计要求，有效地剔除了各类金属物，降低了金属物给生料立磨带来的损害，取得了良好效果，保证了设备的安全性，整体达到设计要求，得到了工艺人员和设备检修人员的认可。
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