立式輥磨在石膏粉磨上的應(yīng)用

李光業(yè)，孔金山

石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料和建筑材料，廣泛用于建筑、建材、工業(yè)模具和藝術(shù)模型、化學(xué)工業(yè)及農(nóng)業(yè)、食品加工和醫(yī)藥美容等眾多領(lǐng)域，在工業(yè)領(lǐng)域有著十分重要的地位，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)影響重大。立式輥磨已越來(lái)越多地用于粉磨石膏，不僅提高了粉磨石膏的生產(chǎn)效率，改善了生產(chǎn)環(huán)境，而且具有環(huán)保、節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)，為石膏生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

山西某公司有一條40t/h的石膏煅燒生產(chǎn)線，配套的天然石膏粉磨生產(chǎn)線選用的是我公司提供的LM170K立式輥磨。該輥磨自2019年5月投運(yùn)以來(lái)，石膏粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，磨機(jī)產(chǎn)量達(dá)55t/h，成品粒度控制在0.15～0.18mm范圍內(nèi)。本文就試生產(chǎn)以來(lái)，LM型立式輥磨操作控制和管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以供同業(yè)人士參考。

1 立式輥磨的結(jié)構(gòu)和工作原理

LM型立式輥磨是我公司在吸收國(guó)內(nèi)外輥磨先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)和升級(jí)粉磨生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的高效節(jié)能粉磨設(shè)備。

LM型立式輥磨屬于烘干兼粉磨設(shè)備，是集粉碎、粉磨、烘干、分選和輸送多項(xiàng)功能于一體的高效、節(jié)能粉磨設(shè)備，具有粉磨產(chǎn)量大、設(shè)備性能好、運(yùn)行可靠等顯著優(yōu)勢(shì)。

圖1 LM型立式輥磨結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 LM型立式輥磨工作原理示意圖

1.1 LM型立式輥磨的結(jié)構(gòu)

LM型立式輥磨主要由傳動(dòng)裝置、研磨裝置、選粉裝置、中機(jī)體、限位裝置、加載系統(tǒng)（包括液壓站、油缸和蓄能器等）、潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成（圖1）。

1.2 LM型立式輥磨機(jī)工作原理

LM型立式輥磨工作原理如圖2所示，磨盤在傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，磨輥在磨盤的摩擦作用下繞磨輥軸自轉(zhuǎn)。從輥磨進(jìn)料口落入磨盤中央的物料，在磨盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下向磨盤邊緣移動(dòng)，在磨盤和磨輥之間形成碾磨料層，被碾壓粉碎。粉磨后的物料繼續(xù)向盤邊運(yùn)動(dòng)，直至溢出盤外。磨盤周邊設(shè)有噴口環(huán)，其中大顆粒物料最先降落到磨盤上，較小的顆粒在上升氣流的作用下被帶入選粉裝置進(jìn)行粗細(xì)分級(jí)，粗粉重新返回到磨盤再粉磨，符合細(xì)度要求的細(xì)粉作為成品，被氣流帶向機(jī)殼上部出口進(jìn)入收塵器被收集。混入物料的鐵塊等雜物隨物料運(yùn)動(dòng)到磨盤邊緣時(shí)，由于自身重量大，不能被風(fēng)吹起，而跌落至磨機(jī)下腔，被安裝在磨盤底部的刮料板刮入排渣口，排出機(jī)外。

1.3 LM型立式輥磨技術(shù)參數(shù)

表1 系統(tǒng)主機(jī)配置情況

LM170K立式輥磨主機(jī)及配套設(shè)備性能參數(shù)見(jiàn)表1。

2 石膏粉磨生產(chǎn)線工藝流程

石膏粉磨生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)流程如圖3所示。

石膏礦經(jīng)破碎后由原料輸送皮帶機(jī)送入儲(chǔ)料倉(cāng)，原料輸送皮帶機(jī)設(shè)有除鐵器，物料經(jīng)過(guò)皮帶機(jī)和強(qiáng)磁除鐵器除鐵后，由斗式提升機(jī)送入磨前倉(cāng)，經(jīng)磨前倉(cāng)底部的定量給料機(jī)計(jì)量后穩(wěn)定喂入立式輥磨內(nèi)。石膏在磨機(jī)內(nèi)被粉磨，經(jīng)動(dòng)態(tài)選粉機(jī)分選后，合格的細(xì)粉由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)力輸送到袋式收塵器收集，即為成品，不合格的大顆粒物料重新落回磨盤上被粉磨。

圖3 石膏粉磨工藝系統(tǒng)流程

LM型立式輥磨集粉磨、選粉、輸送于一體。該工藝系統(tǒng)配備的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)采用變頻控制，通過(guò)調(diào)節(jié)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速，可以控制成品的細(xì)度，滿足不同客戶對(duì)產(chǎn)品細(xì)度的需求。同時(shí)，該系統(tǒng)為負(fù)壓運(yùn)行，既可減少粉塵排放，又可改善生產(chǎn)環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

3 立式輥磨的調(diào)試操作

3.1 原料的除鐵

石膏原料經(jīng)破碎，由原料輸送皮帶送入原料倉(cāng)。經(jīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，原料輸送皮帶上的除鐵器的除鐵效果較差，不能及時(shí)除去原料中的金屬件，出磨排渣中含有大量的鐵屑。在上料皮帶上增加一臺(tái)強(qiáng)磁除鐵器后，除鐵效果得到明顯改善。

3.2 磨盤料層厚度及磨輥壓力的控制

LM型立式輥磨主要通過(guò)改變磨盤擋料環(huán)高度來(lái)調(diào)整料層厚度。料層過(guò)厚或過(guò)薄都會(huì)引起磨機(jī)的振動(dòng)，若要增加臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，則需適當(dāng)增加磨輥壓力，以達(dá)到產(chǎn)品細(xì)度要求。調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，增加喂料量時(shí)吐渣嚴(yán)重，后通過(guò)增加20mm厚墊板提高了擋料環(huán)高度，增加了磨盤和磨輥之間的料層厚度，料層穩(wěn)定，效果良好。

由于該客戶的石膏礦品位低，硬度較其他天然石膏礦偏高，開(kāi)始碾磨壓力設(shè)得低，達(dá)不到相應(yīng)產(chǎn)量下的細(xì)度要求，故將碾磨壓力由9MPa增加到10MPa，產(chǎn)量和成品細(xì)度滿足了要求。

實(shí)踐證實(shí)，料層厚度控制在40～60mm、產(chǎn)量55t/h、磨輥壓力設(shè)定為10MPa時(shí)，磨機(jī)振動(dòng)小，成品細(xì)度合格，系統(tǒng)運(yùn)行較為平穩(wěn)。

3.3 磨機(jī)壓差的影響

穩(wěn)定的壓差對(duì)立式輥磨的運(yùn)行非常重要，壓差的大小反映了磨腔內(nèi)物料的循環(huán)量。磨機(jī)壓差高時(shí)，磨腔內(nèi)懸浮循環(huán)的細(xì)顆粒物料多，循環(huán)負(fù)荷增大，不僅造成料層不穩(wěn)，也會(huì)造成吐渣，引起磨機(jī)振動(dòng)；磨機(jī)壓差低時(shí)，磨腔內(nèi)物料循環(huán)量少，磨盤上粗顆粒物料增多或減少，都會(huì)造成料層不穩(wěn)定，引起磨機(jī)振動(dòng)。

經(jīng)調(diào)試分析，將粉磨石膏的磨機(jī)壓差控制在4 000～5 000Pa更有利于立式輥磨的正常運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)綜合磨機(jī)產(chǎn)量、研磨壓力、出磨排渣量和通風(fēng)量的關(guān)系，控制好磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的磨機(jī)壓差。

3.4 選粉機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)產(chǎn)品細(xì)度和產(chǎn)量的影響

在對(duì)石膏粉磨系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的過(guò)程中，發(fā)生了磨機(jī)振動(dòng)、壓差快速上升、粉料吐渣的現(xiàn)象，且只要增加磨機(jī)喂料量，就會(huì)發(fā)生此現(xiàn)象，磨機(jī)產(chǎn)能無(wú)法提高。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)不合理，選粉機(jī)電機(jī)頻率設(shè)定值為20Hz過(guò)高，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速太快，導(dǎo)致大量符合要求的細(xì)粉不能被及時(shí)選出送走，造成磨內(nèi)壓差高，大量吐粉料，產(chǎn)量?jī)H為20t/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到客戶要求的40t/h以上的產(chǎn)能。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試和取樣分析，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速與成品細(xì)度和產(chǎn)量的關(guān)系見(jiàn)圖4。重新調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速后，在保證客戶成品細(xì)度要求的前提下，改變了磨機(jī)運(yùn)行條件，磨機(jī)產(chǎn)能得到大幅度提升。

從圖4中可以看出，相同風(fēng)量和磨輥壓力下，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速越高，成品細(xì)度就越細(xì)，磨機(jī)產(chǎn)量也越低；反之，降低選粉機(jī)轉(zhuǎn)速，細(xì)度會(huì)變粗，產(chǎn)量也會(huì)增加。

圖4 選粉機(jī)轉(zhuǎn)速與產(chǎn)品細(xì)度和產(chǎn)量的關(guān)系

3.5 入磨熱風(fēng)的控制

鑒于客戶提供的石膏原料濕度偏高的情況，可以在原有工藝系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，補(bǔ)充＜100℃的熱風(fēng)入磨，邊烘干邊粉磨，這樣可以降低石膏粉的含水量，避免潮濕的石膏粉粘在選粉機(jī)葉片上。如圖5所示，選粉機(jī)葉片明顯粘有大量的石膏粉，如不及時(shí)清理，石膏粉長(zhǎng)時(shí)間堆積，會(huì)嚴(yán)重影響選粉機(jī)的選粉效率。

后續(xù)工藝可進(jìn)行如下改進(jìn)：

引入磨機(jī)的熱風(fēng)可以通過(guò)旁路，由后續(xù)工藝中煅燒石膏的沸騰爐提供。為控制好入磨熱風(fēng)溫度，可以在系統(tǒng)中增加一個(gè)冷風(fēng)閥和調(diào)風(fēng)閥，將溫度檢測(cè)與風(fēng)閥調(diào)節(jié)連鎖控制。入磨溫度偏高，可調(diào)低調(diào)風(fēng)閥開(kāi)度和增大冷風(fēng)閥開(kāi)度，反之如入磨溫度偏低，可以調(diào)高調(diào)風(fēng)閥開(kāi)度和減小冷風(fēng)閥開(kāi)度。

實(shí)踐證明，立式輥磨粉磨石膏工藝系統(tǒng)引入適量的熱風(fēng)進(jìn)行伴熱粉磨有利于提高磨機(jī)產(chǎn)能和選粉效率。

圖5 選粉機(jī)內(nèi)部檢查情況

表2 調(diào)試情況記錄表

4 運(yùn)行效果

根據(jù)初期調(diào)試結(jié)果，結(jié)合運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，重新調(diào)整了運(yùn)行參數(shù)，某日不同時(shí)段的調(diào)試運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表2。

從表2可見(jiàn)，磨機(jī)產(chǎn)量逐步提升，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)量和細(xì)度均符合設(shè)計(jì)要求。最終調(diào)試結(jié)果顯示：磨機(jī)產(chǎn)能穩(wěn)定在50～55t/h，主機(jī)電耗7～8kWh/t，系統(tǒng)電耗＜15kWh/t，比普通磨機(jī)能耗低30%，可以給客戶帶來(lái)非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

從立式輥磨加工石膏的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)行效果來(lái)看，LM型系列立式輥磨具有產(chǎn)量高、電耗低、操作穩(wěn)定和對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)優(yōu)化機(jī)械、電氣和工藝操作參數(shù)，立式輥磨運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到90%以上，磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)較小，產(chǎn)量超過(guò)設(shè)計(jì)的50t/h指標(biāo)，成品細(xì)度＜10%（0.15mm篩篩余），達(dá)到行業(yè)較高水平。隨著操作人員對(duì)磨機(jī)性能和系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的進(jìn)一步了解和熟悉，該系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有望得到進(jìn)一步提升。