提高磨機粉磨效率的措施研究
時間：
盧潤合 1由 分享
［摘要］水泥企業粉磨系統的粉磨效率直接影響企業產品的產量、質量和經濟效益。文章通過如何提高球磨機粉磨系統的粉磨效率，從入磨物料性質、工藝參數、機械結構和性能等幾方面進行論述和探討。
［關鍵詞］磨機；粉磨效率；控制
一個合理的粉磨系統，與它的工藝布置、設備的選型、磨機各倉的粉磨能力有關。影響磨機粉磨效率的因素包括幾個方面，一是物料性質方面入磨物料粒度、易磨性、溫度、水分、成品細度等；二是工藝參數方面：研磨體級配、填充率和裝載量、磨機通風；三是機械結構方面：磨機的分倉及各倉的長度、襯板形式、隔倉板形式、篦孔大小及通孔率、選粉機性能等。只有將上述因素綜合考慮，互相平衡才可以達到提高磨機的粉磨效率，達到高產、優質的目的。要達到上述目的，必須保證在結構上做到合理，適應性強，篩分裝置簡單，堅固可靠，對物料能充分篩選，既能減少產品過粉磨現象，又能保證獲得較高的比表面積和合理的顆粒級配。
一、物料性質
（一）入磨物料粒度與成品細度的控制
入磨物料粒度的大小是影響磨機產量的主要因素之一。入磨物料粒度大時，研磨體的沖擊和研磨作用就很難適應，磨機的一倉就要裝入較多的大鋼球，以增強沖擊粉碎物料的能力。顯然，一倉在一定程度上擔負著破碎作用，造成粉磨過程不合理。由于磨機的功能利用率很低，入磨物料粒度越大，磨機產量越低。入磨物料的粒度應在25mm以下，入磨物料粒度減小后，一倉可裝入直徑較小的鋼球，在相同的鋼球裝載量下，增加鋼球的總數和總表面積，就可提高粉磨效率。
在實際生產中，當入磨物料粒度大于25mm時，一、二倉的平均球徑相應地增大，磨機的粉碎能力增加粉磨效率降低，入磨物料粒度最好小于10mm，有條件時小于5mm更好，通過調整鋼球級配，更有利于提高磨機的粉磨效率。
（二）入磨物料的易磨性
從各物料實驗表明，結構致密、結晶好的物料比較難磨，熟料的易磨性與各種礦物組成和冷卻有關系。實踐表明，熟料中KH值和P值高、C3S量多、C4AF少、冷卻速度快，熟料較脆易磨。如熟料的KH值和P值低、C2S和C4AF含量多，冷卻緩慢、還原氣氛重而結大塊的熟料難磨。
混合料中的粒化高爐礦渣在出爐時，水淬好的結構疏松多孔就易磨，水淬條件差的就難磨。
（三）入磨物料的水分
入磨物料的水分直接影響配料的準確及磨機臺時產量的高低，以及燒成工段熱耗的多少。入磨物料水分高可能會出現飽磨或磨內襯板粘料，水分如果大于5%，磨機很難再正常運行。一般來說，入磨物料綜合水分增加1%，磨機臺時產量會下降6%～10%。在水泥磨中，入磨水分太高，鋼球相互摩擦時會產生靜電，導致出現“包球”現象。入磨水分一般控制在1.5 %左右較為合理。
（四）入磨物料的溫度
入磨物料溫度對磨機的產量和水泥質量有較大影響，磨內溫度太高，會造成粉磨效率下降。控制好入磨物料溫度是保證磨況良好，避免出現“包球”及出磨水泥溫度高等現象。如果入磨物料的溫度超過90℃，磨內溫度一般情況已經超過120℃，磨內溫度越高，產品顆粒產生的靜電越強，顆粒在靜電的吸附作用下會產生聚集，在鋼球的沖擊下，會粘附在鋼球及襯板上，形成緩沖墊層，導致粉磨效率大幅降低。一般來說，水泥磨入磨物料的溫度一般控制在80℃以下較好。
二、工藝參數
（一）研磨體級配
研磨體的級配與填充率不僅直接影響水泥產量的提高，更影響水泥單位電耗、球耗。所以，在球磨機的管理與控制中占主要位置。
在確定合理的裝載量的前提下，確定合理的各倉鋼球級配、各級鋼球的配合比例及平均球徑是保證粉磨效率的根本。生產實踐表明，當入磨物料粒度大、硬度大時，需用球徑較大的鋼球沖擊，粒度小、易磨的物料宜用小鋼球沖擊，細料應以小鋼球進行研磨。
在確定平均球徑前應選擇合適的級數，在大多數企業，雙倉閉路磨一倉一般選4級，二倉3～4級；三倉磨一倉、二倉為3～4級，三倉為2～3級。在確定各倉級數的前提下，確定各倉的平均球徑。
確定鋼球平均球徑的原則：要與入磨物料的粒度、硬度、易磨性相適應，物料難磨時或流速快時，相應減少平均球徑，降低物料流速；磨機直徑大、磨機的轉速高時，鋼球提升得高，沖擊力大，相應平均球徑應小些；襯板帶球能力低時，鋼球的提升高度不足沖擊力小，應增大球徑；使用雙層隔倉板時球徑應比單層隔倉板時小；配球時應采用兩頭小、中間大，即大、小球應少些，中間球應多些。
（二）填充率
填充率的合理選擇直接影響沖擊次數、研磨面積，反映各倉球面高低，還影響研磨體的沖擊高度，其范圍在25%～35%之間。根據生產經驗，對于多倉長磨或閉路磨的填充率應是前倉高于后倉，依次遞減；長徑比較小的磨機，磨生料時，兩倉持平或二倉稍高，磨水泥時，后倉比前倉高2%～3%;當物料易磨性較好時，或產品細度要求較粗時，可適當提高一倉的填充率，以提高產量。
（三）磨機通風
磨機通風至關重要，是直接影響粉磨效率高低的重要因素，對磨機的產量和質量都有明顯影響。磨內通風可根據磨機循環負荷進行調節，磨內風速一般控制在1.5m/s左右較為合適。
三、機械結構
（一）磨機的分倉及各倉的長度
根據磨機的長度進行分倉，多數磨機分為2～4個倉。目前，各種規格的球磨機粗磨倉的長度多是根據入料最大粒度為25mm進行設計的，因而粗磨倉長度普遍相對較長。為了使各倉能力相匹配，許多廠家采取了適當縮短粗磨倉長度、增大細磨倉長度的做法，取得了較好的效果。再配合研磨體的相應調整，獲得了滿意的生產效果。
（二）襯板形式、隔倉板形式、篦孔大小及通孔率
在筒體襯板中，粗磨倉的任務主要是破碎，要求襯板有較大的提升能力，現在多用大階梯襯板。細磨倉的任務主要是研磨，目前較理想的是雙曲面襯板，即不僅有軸向傾斜曲面，沿圓周方向亦有傾斜曲面，不但能夠增加鋼球的橫向分級，還能提高鋼球的研磨率。
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。
篦縫的寬度及排列方式是為通過物料而確定的。一般來說，篦縫的寬度出料篦板應比上級隔倉板寬2mm。一倉的篦縫的寬度不宜過寬，閉路磨控制在10～14mm，通孔率在7％～9%較為合適，各企業可通過實際生產情況而定。篦縫的排列方式大體上分為同心圓、輻射形、斜線形、多邊形等。如同心圓，磨機在正常運行時，物料順同心圓切線方向運動，物料流速比較快，不易堵塞。
（三）選粉機的性能
選粉機是閉路粉磨系統的重要組成部分，選粉機的操作參數將關系到整個系統的生產，其性能將直接影響系統的技術經濟指標。最基本的方法是隨著循環負荷的增加，選粉效率下降的幅度要小，這時選粉機的選粉效率越高，成品量越多，磨機的產量就越高。同時也說明選粉機撒料盤結構和小風葉布置合理、分散效果好等。最簡單的方法，就是測定回料中30μm顆粒的百分含量，回料中30μm含量越少，選粉機的性能也就越好。
四、結語
在生產實際中很難使粉磨能力與選粉能力達到平衡，通常情況下，選粉能力要大于粉磨能力，不能因選粉能力的不足而影響粉磨能力的發揮。在閉路粉磨系統中，選粉效率對磨機產量影響很大，適當提高選粉效率磨內的過粉磨現象減少，可改善磨機的粉磨條件，提高粉磨效率。然而選粉效率高磨機產量不一定高，選粉機的作用要同磨機的粉磨作用相配合，才能提高磨機產量。循環負荷率在合理范圍內增加，磨內物料通過量隨循環負荷的增加而增多，循環次數增加、流速加快、緩沖作用減弱、過粉磨現象減少，粉磨效率提高。如果控制成品細度不變，增加磨機的喂料量時，循環負荷便會相應增加；而保持磨機喂料量不變，使成品細度變細，循環負荷將增加，選粉效率會下降。循環負荷率太高，磨內球料比過小，導致物料緩沖作用增強，粉磨效率反而降低。所以，循環負荷只能保持在一個合理的范圍內，以保持較高的選粉效率和適宜的球料比，從而提高粉磨效率。控制并保持最佳的選粉效率和循環負荷率，以增加磨機產生的細粉量，通過選粉機的調節使產品細度達到規定指標，從而提高磨機粉磨效率。
［參考文獻］
［1］方景光.粉磨工藝及設備［M］.武漢:武漢理工大學出版社出版, 2002.
［2］呂樹章.提高磨機產量的有效途徑［J］.水泥生產力,2005,（1）.
［3］趙介山.物料水分對物料易磨性及磨機產量的影響［N］.中國建材報,2007-12-10.
［4］吳祖德,朱教群,周衛兵.水泥粉磨節能降耗的技術措施［J］.建材世界,2010,(2).
［5］李曉記.提高水泥磨產質量的措施［J］.山西科技,2005,(3).
［關鍵詞］磨機；粉磨效率；控制
一個合理的粉磨系統，與它的工藝布置、設備的選型、磨機各倉的粉磨能力有關。影響磨機粉磨效率的因素包括幾個方面，一是物料性質方面入磨物料粒度、易磨性、溫度、水分、成品細度等；二是工藝參數方面：研磨體級配、填充率和裝載量、磨機通風；三是機械結構方面：磨機的分倉及各倉的長度、襯板形式、隔倉板形式、篦孔大小及通孔率、選粉機性能等。只有將上述因素綜合考慮，互相平衡才可以達到提高磨機的粉磨效率，達到高產、優質的目的。要達到上述目的，必須保證在結構上做到合理，適應性強，篩分裝置簡單，堅固可靠，對物料能充分篩選，既能減少產品過粉磨現象，又能保證獲得較高的比表面積和合理的顆粒級配。
一、物料性質
（一）入磨物料粒度與成品細度的控制
入磨物料粒度的大小是影響磨機產量的主要因素之一。入磨物料粒度大時，研磨體的沖擊和研磨作用就很難適應，磨機的一倉就要裝入較多的大鋼球，以增強沖擊粉碎物料的能力。顯然，一倉在一定程度上擔負著破碎作用，造成粉磨過程不合理。由于磨機的功能利用率很低，入磨物料粒度越大，磨機產量越低。入磨物料的粒度應在25mm以下，入磨物料粒度減小后，一倉可裝入直徑較小的鋼球，在相同的鋼球裝載量下，增加鋼球的總數和總表面積，就可提高粉磨效率。
在實際生產中，當入磨物料粒度大于25mm時，一、二倉的平均球徑相應地增大，磨機的粉碎能力增加粉磨效率降低，入磨物料粒度最好小于10mm，有條件時小于5mm更好，通過調整鋼球級配，更有利于提高磨機的粉磨效率。
（二）入磨物料的易磨性
從各物料實驗表明，結構致密、結晶好的物料比較難磨，熟料的易磨性與各種礦物組成和冷卻有關系。實踐表明，熟料中KH值和P值高、C3S量多、C4AF少、冷卻速度快，熟料較脆易磨。如熟料的KH值和P值低、C2S和C4AF含量多，冷卻緩慢、還原氣氛重而結大塊的熟料難磨。
混合料中的粒化高爐礦渣在出爐時，水淬好的結構疏松多孔就易磨，水淬條件差的就難磨。
（三）入磨物料的水分
入磨物料的水分直接影響配料的準確及磨機臺時產量的高低，以及燒成工段熱耗的多少。入磨物料水分高可能會出現飽磨或磨內襯板粘料，水分如果大于5%，磨機很難再正常運行。一般來說，入磨物料綜合水分增加1%，磨機臺時產量會下降6%～10%。在水泥磨中，入磨水分太高，鋼球相互摩擦時會產生靜電，導致出現“包球”現象。入磨水分一般控制在1.5 %左右較為合理。
（四）入磨物料的溫度
入磨物料溫度對磨機的產量和水泥質量有較大影響，磨內溫度太高，會造成粉磨效率下降。控制好入磨物料溫度是保證磨況良好，避免出現“包球”及出磨水泥溫度高等現象。如果入磨物料的溫度超過90℃，磨內溫度一般情況已經超過120℃，磨內溫度越高，產品顆粒產生的靜電越強，顆粒在靜電的吸附作用下會產生聚集，在鋼球的沖擊下，會粘附在鋼球及襯板上，形成緩沖墊層，導致粉磨效率大幅降低。一般來說，水泥磨入磨物料的溫度一般控制在80℃以下較好。
二、工藝參數
（一）研磨體級配
研磨體的級配與填充率不僅直接影響水泥產量的提高，更影響水泥單位電耗、球耗。所以，在球磨機的管理與控制中占主要位置。
在確定合理的裝載量的前提下，確定合理的各倉鋼球級配、各級鋼球的配合比例及平均球徑是保證粉磨效率的根本。生產實踐表明，當入磨物料粒度大、硬度大時，需用球徑較大的鋼球沖擊，粒度小、易磨的物料宜用小鋼球沖擊，細料應以小鋼球進行研磨。
在確定平均球徑前應選擇合適的級數，在大多數企業，雙倉閉路磨一倉一般選4級，二倉3～4級；三倉磨一倉、二倉為3～4級，三倉為2～3級。在確定各倉級數的前提下，確定各倉的平均球徑。
確定鋼球平均球徑的原則：要與入磨物料的粒度、硬度、易磨性相適應，物料難磨時或流速快時，相應減少平均球徑，降低物料流速；磨機直徑大、磨機的轉速高時，鋼球提升得高，沖擊力大，相應平均球徑應小些；襯板帶球能力低時，鋼球的提升高度不足沖擊力小，應增大球徑；使用雙層隔倉板時球徑應比單層隔倉板時小；配球時應采用兩頭小、中間大，即大、小球應少些，中間球應多些。
（二）填充率
填充率的合理選擇直接影響沖擊次數、研磨面積，反映各倉球面高低，還影響研磨體的沖擊高度，其范圍在25%～35%之間。根據生產經驗，對于多倉長磨或閉路磨的填充率應是前倉高于后倉，依次遞減；長徑比較小的磨機，磨生料時，兩倉持平或二倉稍高，磨水泥時，后倉比前倉高2%～3%;當物料易磨性較好時，或產品細度要求較粗時，可適當提高一倉的填充率，以提高產量。
（三）磨機通風
磨機通風至關重要，是直接影響粉磨效率高低的重要因素，對磨機的產量和質量都有明顯影響。磨內通風可根據磨機循環負荷進行調節，磨內風速一般控制在1.5m/s左右較為合適。
三、機械結構
（一）磨機的分倉及各倉的長度
根據磨機的長度進行分倉，多數磨機分為2～4個倉。目前，各種規格的球磨機粗磨倉的長度多是根據入料最大粒度為25mm進行設計的，因而粗磨倉長度普遍相對較長。為了使各倉能力相匹配，許多廠家采取了適當縮短粗磨倉長度、增大細磨倉長度的做法，取得了較好的效果。再配合研磨體的相應調整，獲得了滿意的生產效果。
（二）襯板形式、隔倉板形式、篦孔大小及通孔率
在筒體襯板中，粗磨倉的任務主要是破碎，要求襯板有較大的提升能力，現在多用大階梯襯板。細磨倉的任務主要是研磨，目前較理想的是雙曲面襯板，即不僅有軸向傾斜曲面，沿圓周方向亦有傾斜曲面，不但能夠增加鋼球的橫向分級，還能提高鋼球的研磨率。
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。
篦縫的寬度及排列方式是為通過物料而確定的。一般來說，篦縫的寬度出料篦板應比上級隔倉板寬2mm。一倉的篦縫的寬度不宜過寬，閉路磨控制在10～14mm，通孔率在7％～9%較為合適，各企業可通過實際生產情況而定。篦縫的排列方式大體上分為同心圓、輻射形、斜線形、多邊形等。如同心圓，磨機在正常運行時，物料順同心圓切線方向運動，物料流速比較快，不易堵塞。
（三）選粉機的性能
選粉機是閉路粉磨系統的重要組成部分，選粉機的操作參數將關系到整個系統的生產，其性能將直接影響系統的技術經濟指標。最基本的方法是隨著循環負荷的增加，選粉效率下降的幅度要小，這時選粉機的選粉效率越高，成品量越多，磨機的產量就越高。同時也說明選粉機撒料盤結構和小風葉布置合理、分散效果好等。最簡單的方法，就是測定回料中30μm顆粒的百分含量，回料中30μm含量越少，選粉機的性能也就越好。
四、結語
在生產實際中很難使粉磨能力與選粉能力達到平衡，通常情況下，選粉能力要大于粉磨能力，不能因選粉能力的不足而影響粉磨能力的發揮。在閉路粉磨系統中，選粉效率對磨機產量影響很大，適當提高選粉效率磨內的過粉磨現象減少，可改善磨機的粉磨條件，提高粉磨效率。然而選粉效率高磨機產量不一定高，選粉機的作用要同磨機的粉磨作用相配合，才能提高磨機產量。循環負荷率在合理范圍內增加，磨內物料通過量隨循環負荷的增加而增多，循環次數增加、流速加快、緩沖作用減弱、過粉磨現象減少，粉磨效率提高。如果控制成品細度不變，增加磨機的喂料量時，循環負荷便會相應增加；而保持磨機喂料量不變，使成品細度變細，循環負荷將增加，選粉效率會下降。循環負荷率太高，磨內球料比過小，導致物料緩沖作用增強，粉磨效率反而降低。所以，循環負荷只能保持在一個合理的范圍內，以保持較高的選粉效率和適宜的球料比，從而提高粉磨效率。控制并保持最佳的選粉效率和循環負荷率，以增加磨機產生的細粉量，通過選粉機的調節使產品細度達到規定指標，從而提高磨機粉磨效率。
［參考文獻］
［1］方景光.粉磨工藝及設備［M］.武漢:武漢理工大學出版社出版, 2002.
［2］呂樹章.提高磨機產量的有效途徑［J］.水泥生產力,2005,（1）.
［3］趙介山.物料水分對物料易磨性及磨機產量的影響［N］.中國建材報,2007-12-10.
［4］吳祖德,朱教群,周衛兵.水泥粉磨節能降耗的技術措施［J］.建材世界,2010,(2).
［5］李曉記.提高水泥磨產質量的措施［J］.山西科技,2005,(3).