復合式篩分增產及粉磨技術

黃擁軍

（鹽城市興誠建材環保設備有限公司，鹽城市224006）

國家行業政策的方向很明確，是要在礦區建立水泥熟料生產線，在靠近水泥銷售市場附近建立水泥粉磨生產線。建成以大型企業為骨干，大中小相結合的企業布局。眾多中小水泥企業的水泥粉磨生產線在水泥工業中的作用和地位是十分重要的，不可忽視。

水泥粉磨是高電耗的行業。所以，想在當前激烈的市場競爭中占據優勢，可以在水泥粉磨技改中做文章，通過節約能源提高產量來降低成本。

1 水泥(礦渣)粉磨工藝

水泥粉磨工藝有開路粉磨和閉路粉磨兩種工藝之分。從實踐來看，開路磨生產流程較為簡單、操作最方便、工藝設備最少、投資少、節能環保，而且開流粉磨的水泥額粒細度成正態分布，分布廣。因此，水泥水化時水泥的密實度高、稠度高、坍落度小、水泥的早期強度大，受到混凝土攪拌站的歡迎，也符合水泥新標準。

2 加強磨內通風,控制入磨物料水分與溫度

加強磨內通風。磨內具有一定的風速，使粉磨過程中產生的微粉能及時被氣流帶走，減少了微粉的緩沖作用，可以提高粉磨效率，產品質量不會受到影響。當通風良好時，磨內水蒸氣及時排出，隔倉板篦孔不致被堵塞，研磨體的粘附現象也減少，并能降低磨內溫度，這樣有利于磨機操作和提高產品質量。磨內通風速度因粉磨不同物料而不同，生產高強度等級水泥應選用低速；反之應選用大一點的速度。

物料的水分直接影響著配料的準確性和磨機的產量與電耗。其原因有二：首先，由于物料水分大而影響喂料的均勻性，并使喂料時間延長。其次，由于濕物料喂入過多，就有可能造成磨內糊球、糊襯板的現象發生，甚至出現“飽磨”而被迫停磨處理。一般來說，入磨物料綜合水分每增加1%，磨機產量會降低8%～10%；當水分大于5%時，干法磨機基本上無法進行粉磨作業了。

需要指出的是，并不是入磨物料越干越好，尤其是水泥磨。磨內研磨體對物料的沖擊和摩擦過程中產生靜電，使細小的額粒帶有電荷，水泥粉中的最小額粒粘附在研磨體和襯板表面，溫度越高、額粒越小、研磨體越小，產生的靜電量就越大，吸附作用也就越強。過高的磨內溫度，較大的額粒物料也會產生靜電吸附作用。另一方面，當入磨物料水分過小時，粉磨過程中產生的熱量無法通過水蒸氣帶出磨外，磨內溫度升高，相對濕度降低，空氣的導電性變差，靜電吸附作用加強。正常情況下，入磨熟料溫度≤60℃，入磨物料綜合水分控制在0.8%～1.3%為宜。

3 應用XCM復合式專利技術對磨機系統改造

要把水泥粉磨作為一個系統來看，就要對磨機進行改造。磨內的隔倉板、出料篦板、活化襯板、研磨體級配如果不進行改造，就達不到高產的目的，磨機設備廠方和輥壓機設備廠方是做不到這一點的，因為我們最終需要的是磨機的產量和質量。因此不能把磨機的設備割裂開來看，一定要作為一個整體統一考慮磨機內部結構的改造。

3.1 倉位長度比例的調整

根據磨機的長徑比和入磨物料特性，確定磨機倉位個數及合理分配各倉長度。對兩倉磨要適當增加段倉的長度，加強研磨的作用；對于中長磨可選用三倉，而長徑比小于3的磨機可直接用二倉即可。

3.2 合理調整研磨體裝載量與級配

由于粉磨工藝條件的變化，傳統的填充率設計和配球方法已很難適應目前磨機節能高產的需要。必須根據實際的入磨物料粒度、易磨性系數、襯板及隔倉板的形式、安裝位置、磨機功率、轉速等計算確定。

（1）研磨體裝載量。

磨機內研磨體（鋼球、鋼段）的裝載量一般根據磨機的有效直徑、有效長度、填充系數和研磨體的比重等計算確定。我們根據長期的生產實踐檢驗可使用的簡易公式：

研磨體裝載量G=D2L（t）

式中：D——磨機的有效直徑，m；

L——磨機的有效長度，m。

（2）磨機填充率（系數）。

在工藝條件相對穩定的情況下，每臺磨機都存在一個最佳的填充率，此時產量最高而電耗又最低。在粉磨容積不變的情況下，適當提高填充率（研磨體裝載量），增大研磨體對物料的粉磨概率，不失為磨機高產、穩產的有效方法。但相同規格的磨機因采用不同的粉磨工藝流程，其填充率也不同。開流磨要達到和穩定出磨產品的細度指標，Ⅱ倉（細磨倉）的填充率應大于Ⅰ倉（粗磨倉）1%～4%，以使物料在磨內流速不致太快。

（3）研磨體級配。

物料在粉磨過程中，需要鋼球有足夠的沖擊作用，同時要有一定的研磨作用。在研磨體裝載量不變的情況下，小鋼球比大鋼球的總表面積大，與物料接觸的機會多，故對需要研碎、細磨的細額粒物料應選擇小鋼球。但從另一方面看，要將大塊的物料擊碎，才能進行有效的細磨，因而必須使鋼球具有較大的能量。選用鋼球的大小與被粉磨物料的粒度有一定關系，物料粒度越大，鋼球直徑也應該越大。由此可見，磨機中完全使用大直徑或完全使用小直徑的鋼球是不合適的，必須進行合理的配合。即不僅要考慮研磨體的裝載量，而且還必須確定用哪幾種規格的研磨體及它們的用量，即研磨體的級配。研磨體級配合理調整的依據：

①依據入磨物料的粒度、硬度、易磨性以及對產品的細度要求確定鋼球級配。當入磨物料粒度小，易磨性好，產品細度要求較細時，就需要加強對物料的研磨作用，選用的鋼球直徑應小些。反之，若入磨物料粒度較大，易磨性差時，就需要加強對物料的沖擊粉碎作用，此時應選用大直徑鋼球。

②磨內單位容積物料通過量。

③出磨物料的細度要求。對出磨物料的細度要求較細時，應適當選用小鋼球，反之則大。

④單倉磨一般都用鋼球而不用鋼段；二倉磨一般前倉用鋼球，后倉用鋼段。

⑤為了控制物料在磨內的流速，一般采用大小鋼球配合使用。適當減少鋼球之間的空顆，能使物料在磨內的流速減慢，延長物料在磨內的停留時間，提高粉磨效率。鋼球的級配數也不宜過多，因為鋼球在運動過程中，由于直徑不同其線速度不一樣，往往會產生鋼球的自然分層，直徑大的處在內層。若級配過多，分層更嚴重，這會影響粉磨效率。研磨體必須大小搭配，鋼球的規格通常用3～5級，鋼段一般用2～5級。

⑥選用鋼球直徑的大小，還與磨內單位容積物料通過量有一定的關系。在閉路粉磨時，選粉機的回料使磨內單位容積物料通過量增加，在此情況下，鋼球在沖擊時，會受到一定的“緩沖”作用。因此，循環回料量高，鋼球的直徑要稍為大些；反之則小。

⑦在滿足物料粒度要求的前提下，平均粒徑應盡可能小些，以增加接觸面積和單位時間的沖擊次數，鋼段的直徑與長度比要小些，因為徑向磨損快，鋼段長度與直徑之差以3～5mm為宜。大小直徑的鋼球及其質量的配合稱為鋼球級配。鋼球級配直接影響磨機的產量、產品質量和金屬消耗。鋼球級配的合理選擇，主要根據被粉磨物料的物理化學性能、磨機結構以及要求的產品細度等因素確定。

⑧磨機襯板表面形狀也是配球需要考慮的因素之一。若襯板表面形狀致使帶球能力不足，則鋼球提升。

3.3 XCM技術對一、二倉的改造

在一、二倉采用具有選粉功能的XCM組合式高效選粉裝置，應用“小篦縫、大流量”的原理，針對入磨情況變化采取恰當的篦孔尺寸及排列形式,物料隨磨機的回轉而不斷的運動分選，整個過程不需外加動力而自動有序地完成。充分發揮一倉破碎功能，實現一倉隔倉預篩分作用，發揮其粉磨效率。

3.4 用XCM復合式選粉裝置及料段分離裝置取代原“隔倉板和出料篦板”

老式的隔倉板及出料篦板，只是為了按功能劃分倉室、隔離大小鋼球和阻擋研磨體不被排出。XCM復合篩分隔倉板是一種能對通過隔倉板的物料進行粗細分級的新型雙層高效篩分選粉組合式隔倉板。其結構是：

（1）前側隔倉板，在其一端設置有固定后側隔倉板的裝置，篦縫為射線或同心圓狀。

（2）中間為弧形揚料板，正面裝有篩板，側面用鋼板做成，它兼有揚料、選粉、篩分的功能，并設有細粉導入后倉的導料裝置。

（3）后側隔倉板兼有導料作用,具有將進入隔倉板間被選出的粗額粒料返回前倉的功能。

（4）后側隔倉板篦縫為射線狀，遠小于微段的長徑尺寸，用于隔絕微段進入隔倉板之間，其內側用螺栓固定有篩板。物料隨磨機轉動從前側隔倉板的篦縫進入兩層隔倉板之間，細小額粒在風力作用下通過后側隔倉板上的篩縫進入后倉，其它物料隨磨機轉動被選粉室篩板帶起，在重力離心力的作用下從側篩板進入細粉倉，另一部分從選粉室的專用通道滑落到細粉倉。由于篩板的通孔面積大，物料流程長，作用力多，隔倉板的進料通孔面積大，因而通料能力大，選粉效率高，料流暢通不易堵塞，工作穩定。

給磨機增設了料段分離裝置，具有控制物料流速功能，既能使水泥成品順利出磨而小鋼段不溢出磨外，同時起控制物料流速，保持適當存料量的作用。

圖1 XCM復合式內篩分增產水泥磨示意圖

圖2 篩分示意圖

3.5 新型螺旋活化裝置

為充分發揮磨機的粉磨潛力，磨內還可增設活化裝置，為微介質創造三維的運動條件，強化研磨能力，使研磨體的動能得以更充分利用，從而使粉磨效率大幅度地提高。活化裝置的主要結構是在磨機襯板上安裝與磨機軸向成一定角度的梯形裝置，其高度約為磨機筒體直徑的20%～30%，厚度為40mm左右，寬度同襯板寬度。視產品的不同要求，沿磨機軸向安裝2～5道，縱向與磨機襯板每隔一塊安裝一塊。由于活化裝置的作用，研磨體在磨內除沿著磨機襯板作圓周運動外，還作軸向運動。與此同時，離筒體襯板較遠的研磨體因磨機襯板不能有效帶動而運動程度減弱的滯留區因活化裝置的作用可得到消除。

3.6 改善磨內通風

磨內通風對產質量都有明顯影響，通風好，不僅可將細粉及時排出磨機，以免形成過粉磨，而且還可以帶走粉磨熱量，降低磨內溫度，減少石膏脫水和尾倉糊球堵篦。開流磨由于磨內溫度高，風速要高于0.8～1.0m/s。可以通過在進料口處開通風口、進料口螺旋的改進、下料溜子作成階梯形、放大隔倉板和出料篦板的中心孔以及卸料口加強鎖風等措施加以改進，不僅解決了堵料現象，而且加大了通風面積。

3.7 老式高細篩分磨機不能達產的原因分析

（1）磨內篩分結構不合理。目前磨內篩分結構盡管原理大同小異,但結構差別很大，制造廠家沒有專業技術力量對水泥生產廠家采取一對一的磨內篩分結構。開流水泥磨、超細礦渣磨、閉路水泥磨、超細粉煤灰磨、入磨粒度及原材料配比等工藝不一樣，磨內篩分結構不一樣。合適的磨內篩分確保前倉的物料高效的選粉作用，合格的物料順利進入下一倉,粗料及時返回前倉。同時做到前后平衡，如果過快，出磨細度和比表面積達不到要求；過慢，產量上不來。

（2）段倉研磨體的分級作用不明顯。磨機段倉內安裝了多道活化裝置，可消除段倉內研磨體的反分級現象。但分級效果不十分明顯，不能達到合理分級的目的，我們在磨機段倉內每0.5mm取一個樣，篩除物料，鋼段實際總量除以鋼段個數得出相應的鋼段平均質量，再換算成平均直徑，然后做出鋼段的分級曲線。

（3）研磨體提升過高。在磨機細磨倉中，不需要將研磨體提升得過高，相反需要研磨體與襯板之間有一定的滑動存在，以增強研磨作用。磨機段倉采用波紋襯板、帶球圈及微型研磨體（直徑8～14mm微段）后，帶球圈上的徑向長圓孔對研磨體產生牽制作用使研磨體提升較高；而波紋襯板的摩擦系數為0.45～0.52，比平襯板的摩擦系數大0.1左右，使研磨體被提升過高，不利于段倉微型研磨體研磨作用的發揮。

（4）球倉、段倉的粉磨能力不平衡。對于雙倉管磨機來說，磨機最大的生產能力取決于該磨機最弱一倉的粉磨能力，只有保持球倉、段倉的粉磨能力平衡，才能充分發揮磨機的生產能力，達到最佳的磨機臺時產量。

我們應用XCM磨內改造專利技術對多家水泥企業的開流粉磨系統進行了改造，都取得了顯著的效果。江陰綺星水泥有限公司Φ2.6×13m開流水泥磨產量改前僅為30.0t/h,比表面積在3300～3350 cm2/g，采用XCM技術后，產量提高到39.5t/h，噸水泥電耗由42.15kWh下降到26.3kWh，水泥強度比以前提高了3.1MPa。

濱州青龍山水泥有限公司的Φ3.2×13.0m兩臺開路水泥磨原臺時產量一直不高（旋窯熟料粒度30mm，混合材摻35%礦渣及沸騰爐渣），細度偏高在4%左右，比表面積僅有3300cm2/g，采用XCM技術，臺時產量提高到68～70t/h，水泥細度下降到2%左右，噸水泥電耗下降5.6kWh。

凌峰水泥有限責任公司Φ3.2×13m開流水泥磨產量改前僅43.0～46.5t/h,比表面積在3200～3250cm2/g，采用XCM技術后，產量提高到58t/h，噸水泥電耗由40.0kWh下降到26.7kWh，水泥強度比以前提高了3.2MPa。3～30μm的含量比技改前提高18%以上。

惠源水泥有限責任公司Φ3.2×13m開流水泥磨產量改前僅43.0～45t/h,比表面積在3300～3350 cm2/g，采用XCM技術后，產量提高到60t/h，噸水泥電耗由41.0kWh下降到27.5kWh，水泥強度比以前提高了2.3MPa。

福建富貴水泥有限公司的Φ3.2×13m高細磨為開路工藝，入磨粒度較大，最大時達25mm，30～50mm占50%以上，平均粒度約為20～30mm，混合材為難磨的礦渣，總摻量達到30%，出磨細度只能控制在5%，采用XCM技術改造后，Φ3.2×13m高細磨臺時產量由48t/h提高到58t/h，細度由5%下降到2%左右。

江陰海豹水泥有限公司采用XCM水泥磨磨內專利技術先后改造三臺磨機，生產的水泥額粒粒徑類似于 O-Sepa選粉機生產的水泥額粒級配；Φ3.2×13.0m開流水泥磨改造后，粉磨32.5級水泥，臺時產量從50t提高到65t，比表面積從3500cm2/g提高至4000cm2/g，水泥早強提高了3.2MPa。