浅谈水泥粉磨工艺的改进措施

      目前我国水泥厂大多使用球磨机作为水泥粉磨设备，但球磨机的有效能量利用率低。近年来，通过一系列技术改造，各种窑型的熟料生产能力都有不同程度的提高，生产能力的提高幅度更为显著，使原来与之配套的粉磨设备普遍存在能力不足的问题有了一些改善。因此采取有效措施，努力提高水泥粉磨系统的生产能力，同时降低粉磨能耗等课题得到了广大工程技术人员和研究人员的密切关注。本文郑矿机器拟结合近年来的研究成果对水泥球磨机的技术优化进行综合分析。

　　一、水泥粉磨系统高产节能技术措施

　　1、粉磨工艺

　　1.1闭路粉磨工艺

　　就粉磨工艺流程而言，目前主要有开路和闭路两种。

　　前者优点是工艺操作简单，物料出磨后即为成品。缺点是物料在磨内流速慢，滞留时间长，为保证出磨物料的粒度全部符合要求，其中已磨细的物料也不能及时排出磨机，经常造成过粉磨现象。开路磨系统生产能力相对较低，能耗较高，不可能随时灵活地调整出磨物料的细度。

　　后者加设了选粉设备，可及时地将已磨细的细粉排出磨外，有效地避免了过粉磨现象，并可通过调节选粉机的工作参数灵活调节成品水泥的细度。此外，闭路磨内物料流速加快，各仓的研磨体分别恰当地承担着粉碎或粉磨任务，故产量提高，电耗降低，尤其是对水泥细度要求较高时，高产低耗的优点更加明显。

　　可以说，采用闭路粉磨是水泥粉磨工艺的必然趋势。

　　1.2预粉碎（磨）多级串联粉磨工艺

　　球磨机作为粉磨设备是比较理想的，但作为粉碎或破碎设备，它却是低效率的。将粒度较大的十几毫米甚至数十毫米的物料破碎过程从磨内移至磨外，在专门的粉碎设备中进行，是提高球磨机生产能力的有效途径。根据粉碎理论，脆性物料从数十毫米破碎至数毫米，其碎裂的本质是内部裂纹的不断产生和扩展，而促使这一过程的外界因素即是以一定的方式对其施加的强大作用力-粉碎力。通常采用压缩粉碎和冲击粉碎方式，相应的系统有辊压磨＋球磨机和冲击粉碎机＋球磨机两种预粉碎（磨）工艺。

　　（1）辊压磨＋球磨机粉磨工艺。该工艺也包括各种立磨与球磨机串级粉磨的工艺配置，这里仅以辊压磨＋球磨机的串级粉磨系统进行分析。被粉碎的水泥熟料先进入辊压磨，强大的辊压力将其从数十毫米压碎至几毫米甚至更细后入球磨机。由于熟料颗粒经辊压粉碎的同时，内部也产生许多微裂纹，因而在球磨机内较容易进一步被粉碎而很快进入粉磨阶段。在这种粉磨系统中，球磨机的主要任务只是粉磨，所以，粗磨仓可选用较小尺寸的研磨体，研磨体表面积的增大显然有利于粉磨效率的提高，进而大幅度提高粉磨系统的生产能力。

　　（2）冲击式破碎机＋球磨机粉磨工艺。细粉碎设备的研制是目前熟料预粉碎方面的热点之一。这些熟料细破碎设备大致有如下几种：细颚式破碎机、立式反击式破碎机、立式锤式破碎机、立轴锤式细碎机、*节能破碎机、立式冲击破碎机和涡动冲击破碎机等。

　　2、球磨机的结构改进

　　球磨机本身的结构也是影响其粉磨能力的重要方面。它包括磨内各仓长度的设置、衬板的形式、隔仓板的类型、通孔率及布置方式等。

　　（1）磨机内各仓的长度。目前，各种规格的球磨机粗磨仓的长度多是根据入料*大粒度为25mm进行设计的，因而粗磨仓长度普遍相对较长。随着预粉碎工艺的引入，入磨物料粒度显著减小，磨内粗磨的压力大大减缓，因此，如果仍保持原来的仓长度，则会造成粗磨仓能力过剩、细磨仓能力吃紧的不平衡现象。

　　（2）隔仓板的改进。近年来，高细磨的发展促进了隔仓板的改进，使其除具有阻隔大块料、防止研磨体串仓、保证通风、强制送料等传统功能外，还具有了新的分级功能。如带分级筛的双层隔仓板，除具有强制送料作用外，还能将粒度较大的粗颗粒返送回粗磨仓继续粉磨。

　　（3）新型衬板的使用。磨机衬板形式多种多样，作用及效果也不尽相同，其中，阶梯衬板是水泥磨粗磨仓使用*广泛的衬板形式，其阿基米德螺线状弯曲表面保证了磨机运转过程中能均衡地将研磨体提升至一定高度，从而增大其冲击粉碎物料的作用，但这种衬板仍然不能克服钢球与之点接触的缺点。圆角方形衬板角螺旋衬板　、沟槽衬板等新型衬板的出现，使衬板与研磨体的配合趋于合理。角螺旋衬板则是通过改变磨内研磨体运动规律，使研磨体的脱离角具有多变性，以增强研磨体与物料的交叉穿透和混合充分接触粉磨，以及钢球自动分级来提高粉磨效率。

　　3、研磨体的装载量及其级配

　　（1）研磨体的装裁量。球磨机中研磨体的装载量通常是根据填充系数或填充率来确定的。实践证明，研磨体的填充系数可以适当增大，即可适当增加研磨体的装载量，细磨仓尤其如此。*先，增大研磨体填充量在不改变级配的前提下可增加粉碎或粉磨的几率；其次，填充率增大后，研磨体的重心向磨机的轴线靠近，总作用力矩并无明显增大，故不会对功率传动造成影响。实际上，磨机配套电机的功率储备完全允许在一定范围内增加装载量。

　　（2）研磨体的级配优化。级配确定要解决的几个重要参数是：*大球径、平均球径以及钢球（或段）级数以及各级所占比例。下面就研磨体级配确定中应考虑的问题谈一些看法。

　　①*大球径和平均球径的计算应考虑物料的易磨性或易碎性。不同窑型煅烧的物料其易碎性是有差异的，即使是同种窑型煅烧的熟料，由于工艺配方及烧成条件不同，其易磨性也往往不相同。另外，混合材为矿渣时，因其粒度相对较小，又难磨，所以，配球中则需适当增加小尺寸研磨体的比例。

　　②预破碎粉磨工艺中对粗磨仓中研磨体平均球径及其级数的调整应视预粉碎设备情况而定。具体地讲，经辊压和挤压破碎的熟料除颗粒粒度较小外，其内部还有大量的裂纹缺陷，因而入磨后较易粉碎；而经冲击破碎后的熟料颗粒较均匀，同时破碎主要是由内部裂纹扩展所致，颗粒内部缺陷相对较少，故入磨后相对难粉碎些。因此，配球时，对这两种预粉碎系统应区别对待。

　　③出磨水泥的细度和性能。成品水泥细度是其直接的质量指标之一。对于开路系统，这一指标显然取决于磨内研磨体的级配；对闭路系统，如果出磨水泥细度太粗，则势必会导致循环负荷率过大，增大选粉机的压力。

　　4、衬板和研磨体的材质

　　稳定的粉磨工艺条件在很大程度上取决于衬板和研磨体的材质，如果衬板材料的硬度、耐磨性及抗冲击性能差，则其内表面会很快改变原来的几何形状；同理，研磨体的级配在磨机运转过程中是动态的、不断变化的，若研磨体的耐磨性和机械强度达不到要求，经一段时间的粉磨作业后，原来的*.佳级配显然难以保证。因此，改善衬板和研磨体的材质是研磨体级配和磨机工作条件长期稳定并提高其运转率和生产效率的根.本保证。

　　5、助磨剂

　　水泥助磨剂多为表面活性剂，其活性基团定向吸附于水泥颗粒表面所产生的降低水泥颗粒比表面能和强烈的分散作用是提高粉磨效率的本质所在。实践证明，掺加助磨剂可在有效提高磨机产量的同时较大幅度地增加水泥的比表面积，这意味着水泥中细颗粒的含量增大，有利于提高水泥的早期强度。

　　目前，水泥助磨剂的研究开发正向多功能复合型发展，即在粉磨过程中加入的助磨剂不仅可以有效提高水泥磨机的粉磨效率，并具有减少水泥或混凝土浆体的需水量，改善其流动性，从而提高硬化浆体的力学性能的作用。

　　为了适应水泥新标准的要求，水泥粉磨系统的改进和操作参数的优化十分必要和迫切。闭路粉磨由于其节能及水泥细度控制的灵活性已成为必然趋势。水泥熟料入磨前的预粉碎对于大幅度提高水泥磨机产量，降低粉磨电耗具有积*意义。