降低球磨機(jī)一倉研磨體平均粒徑對(duì)水泥質(zhì)量的影響

鄒開旺

（惠州塔牌水泥有限公司，廣東 惠州 516820）

0 引言

輥壓機(jī)加球磨機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中，輥壓機(jī)工作效率持續(xù)提升，入磨物料粒度相繼縮小，球磨機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中無需過大粉碎能力，即可保證出磨水泥物理力學(xué)性能。而科學(xué)選擇研磨體填充率、裝載量以及級(jí)配設(shè)計(jì)是提升球磨機(jī)綜合產(chǎn)量，減少能耗的基本措施。本文以輥壓機(jī)+球磨機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)為例，通過合理調(diào)整球磨機(jī)一倉研磨體的平均粒徑，提升磨機(jī)綜合粉磨效率，減少出磨水泥篩余，保障水泥強(qiáng)度，不僅符合水泥企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)利益的本質(zhì)，也符合降低消耗的社會(huì)利益。

1 一倉研磨體級(jí)配調(diào)整前的狀況

1.1 水泥磨調(diào)整前的級(jí)配方案

本次研究的4#水泥磨系統(tǒng)屬于球磨機(jī)+輥壓機(jī)的聯(lián)合粉磨裝置，磨機(jī)規(guī)格型號(hào)是Ф4.2m×13m，電機(jī)額定功率為900kW×2，輥壓機(jī)型號(hào)是Φ1.7m×1.1m，該粉磨系統(tǒng)適用于粉磨42.5R級(jí)別的水泥材料。磨機(jī)一倉研磨體調(diào)整前的鋼段規(guī)格以及水泥磨級(jí)配方案如表1所示。

表1 調(diào)整前的水泥磨系統(tǒng)級(jí)配方案

由表1、表2可知，調(diào)整前的水泥磨1號(hào)倉能夠承載61.19t原材料，平均段徑為19.65mm，有效內(nèi)徑是4.08m，有效倉長(zhǎng)是3.75m，填充率是26.57%；2號(hào)倉能夠承載138.13t原材料，平均段徑為9.23mm，有效內(nèi)徑是4.08m，有效倉長(zhǎng)是8.75m，填充率是25.7%。

表2 調(diào)整前的鋼段型號(hào)規(guī)格

1.2 一倉研磨體調(diào)整前的篩余變化曲線

分析圖1可以進(jìn)一步了解到一倉比表面積和不同等級(jí)的篩余變化并非十分明顯，整體做功效率較低[1]。

2 一倉研磨體平均粒徑調(diào)整措施

2.1 平均粒徑調(diào)整措施

通過連續(xù)檢測(cè)球磨機(jī)一倉研磨體中入磨物料的比表面積和細(xì)度，得到的參數(shù)范圍如表3所示。

表3 入磨物料細(xì)度和比表面積

通過表1可以發(fā)現(xiàn)，球磨機(jī)一倉研磨體的0.2mm篩余在2%～4%之間，0.08mm篩余在12%～16%之間，而0.045mm篩余在28%～35%之間，對(duì)應(yīng)比表面積在220～240kg/m2之間，確定入磨整體細(xì)度相對(duì)較低，能夠維持一種平穩(wěn)發(fā)展的狀態(tài)。針對(duì)該種狀況，可以選擇大范圍減少1倉段徑方式進(jìn)一步提升整體粉磨效率。調(diào)整后的級(jí)配方案如表4所示。

表4 調(diào)整后的水泥磨系統(tǒng)級(jí)配方案

通過表5分析可知，此次調(diào)整中，球磨機(jī)一倉研磨體的有效內(nèi)徑和有效倉長(zhǎng)維持不變，1倉填充率從26.57%減少到24.28%，而2倉的填充率保持不變；1倉的平均段徑從19.65mm減少到11mm，2倉平均段徑不變；1倉的裝載量從61.19t減少到56t，2倉維持不變；整體裝載量從最199.32t減少到194.13t。在此次調(diào)整過程中，通過減少1倉的平均段徑、填充率和裝載量，維持2倉各個(gè)參數(shù)不變，能夠直觀分析粒徑調(diào)整變化對(duì)研磨體研磨性能的影響[2]。

表5 調(diào)整后的鋼段型號(hào)規(guī)格

2.2 一倉研磨體級(jí)配調(diào)整效果

球磨機(jī)一倉研磨體級(jí)配調(diào)整后，設(shè)備運(yùn)行一個(gè)月的篩余變化曲線如圖2所示。

由圖2篩余曲線分析發(fā)現(xiàn)，1倉對(duì)應(yīng)比表面積呈現(xiàn)出穩(wěn)定提升的狀態(tài)，不同級(jí)別篩余存在顯著降低的趨勢(shì)，提升了整個(gè)研磨系統(tǒng)的粉磨效率。球磨機(jī)一倉研磨體平均粒徑調(diào)整前后運(yùn)行參數(shù)變化如表6所示。

表6 球磨機(jī)一倉研磨體調(diào)整前后基礎(chǔ)運(yùn)行參數(shù)變化

通過表6、表7對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)球磨機(jī)一倉研磨體參數(shù)調(diào)整后，運(yùn)行變化最為突出的是出磨水泥0.045mm篩余明顯下降，在混合材料摻量以及比表面積相同的條件下，水泥3d及28d強(qiáng)度都得到了顯著提升。通過顆粒級(jí)配分析，調(diào)整后的出磨水泥顆粒整體均勻性系數(shù)維持在0.980~0.995之間，而在對(duì)平均粒徑進(jìn)行調(diào)整前，水泥顆粒均勻性系數(shù)大部分維持在0.960～0.980之間，水泥顆粒大小相對(duì)集中。

表7 研磨體調(diào)整前后出磨水泥質(zhì)量變化

2.3 一倉研磨體平均粒徑減小對(duì)水泥質(zhì)量的影響

隨著水泥生產(chǎn)設(shè)備及工藝的更新，輥壓機(jī)和球磨機(jī)的聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)一步降低了聯(lián)合磨粉系統(tǒng)內(nèi)入磨物料的整體粒度，即便1倉中的平均粒徑調(diào)整為僅11mm的小段后，設(shè)備的破碎能力也可以滿足系統(tǒng)研磨要求，不會(huì)產(chǎn)生水泥跑粗等問題。減少1倉的平均球徑參數(shù)后，在混合材料相同以及比表面積一致的條件下進(jìn)行水泥粉磨，0.045mm篩余呈現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)，更多熟料粉磨至0.045mm粒徑以下，有利于進(jìn)一步提高水泥強(qiáng)度，但同時(shí)也產(chǎn)生了水泥顆粒集中發(fā)展趨勢(shì)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)稠度下需要進(jìn)一步擴(kuò)大水泥材料用水量，形成一定負(fù)面影響。為此需要針對(duì)球磨機(jī)一倉研磨體的平均粒徑采取有效的控制措施，明確具體范圍標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步降低平均粒徑對(duì)水泥生產(chǎn)的不良影響，保障水泥生產(chǎn)質(zhì)量[3]。通過減少1倉中的平均球徑，進(jìn)一步提升球磨機(jī)的整體研磨效率，發(fā)揮出良好的節(jié)電功能。

3 平均球徑設(shè)計(jì)思路

研磨體平均球徑是研磨體級(jí)配設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)與核心參數(shù)，會(huì)受到物料性質(zhì)、物料水分、入磨物料粒度、粉磨流程、倉鼠、磨機(jī)直徑等方面的影響。針對(duì)鋼段，可以通過等效球徑進(jìn)行顯示。目前，研磨體的平均球徑選擇主要以經(jīng)驗(yàn)判斷。隨著研磨體平均球徑的擴(kuò)大，會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的沖擊力，對(duì)應(yīng)研磨體內(nèi)部堆積空隙率擴(kuò)大，加快物料流通速度，降低水泥產(chǎn)品細(xì)度。假如磨機(jī)后倉研磨體平均球徑過高，能夠消除各種物料的粗顆粒，提升磨機(jī)綜合產(chǎn)量，但會(huì)影響產(chǎn)品比表面積，降低水泥強(qiáng)度。因此，需要密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)研磨體平均球徑進(jìn)行選擇，需要綜合以下幾方向進(jìn)行考慮：

（1）第一倉入磨物料整體粒度較大，為此需要更大的沖擊力，所以需要選擇相對(duì)較大的平均球徑，而尾倉主要功能便是研磨，擴(kuò)大入磨物料綜合比表面積，所選平均球徑應(yīng)該相對(duì)小一些。

（2）假如產(chǎn)品細(xì)度較粗，為了控制細(xì)度，應(yīng)適當(dāng)加入小直徑球或段，縮減平均球徑，控制段徑。如此不但能夠提升設(shè)備整體研磨能力，同時(shí)還可以有效擴(kuò)大料球接觸面積，提升產(chǎn)品綜合比表面積，合理控制物料細(xì)度。

（3）當(dāng)磨機(jī)處于較高轉(zhuǎn)速條件下，球的離心力較大，鋼球提升較高，形成更大沖擊力，需要適當(dāng)縮小平均球徑。

（4）隨著磨機(jī)直徑的擴(kuò)大，則研磨體提升高度更高，會(huì)形成更大的沖擊力，需要適當(dāng)縮減平均球徑。

（5）入磨物料內(nèi)部存在較大的水分含量，會(huì)導(dǎo)致物料流速減緩，降低磨機(jī)綜合產(chǎn)量。為此需要適當(dāng)擴(kuò)大平均球徑，改善設(shè)備沖擊力，加快內(nèi)部物料流動(dòng)，提升磨機(jī)綜合產(chǎn)量。

（6）在對(duì)研磨體的平均球徑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合磨機(jī)倉數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)考慮。隨著倉數(shù)的增加，需要適當(dāng)擴(kuò)大第一倉研磨體平均球徑。如在三倉磨的研磨體設(shè)計(jì)中，第一倉研磨體平均球徑和兩倉磨的一倉平均球徑相比要更大一些。

（7）因?yàn)殚]路磨一倉存在各種小粒度回料，所以閉路磨一倉平均球徑和開路磨相比要小一些。

（8）隨著物料粒度的擴(kuò)大，研磨體平均球徑擴(kuò)大。相反條件下，需要縮減平均球徑。其中需要注意，一般水泥研磨中，因其流動(dòng)性較差，物料層厚度較高，盡管尾倉物料粒度降低，但也不能使用過小研磨體[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，輥壓機(jī)及相關(guān)裝置的應(yīng)用，進(jìn)一步縮小了磨機(jī)用球直徑，降低消耗，提高了生產(chǎn)效率。但不能忽視降低球磨機(jī)一倉研磨體平均粒徑對(duì)水泥質(zhì)量的影響。為了進(jìn)一步提升球磨機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量，保障生產(chǎn)效率，需要準(zhǔn)確把握各個(gè)參數(shù)變化的影響，為后期設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供參考。