提高磨機粉磨效率的技術(shù)更新

　　1、相當(dāng)一部分人認為我們目前現(xiàn)有的粉磨技術(shù)是傳統(tǒng)的老一套技術(shù)，他們一味追求一些實驗室和純理論的所謂“高、新、精”技術(shù)，忽略對傳統(tǒng)技術(shù)的研究與探索。而事實證明，能夠把傳統(tǒng)技術(shù)掌握好并加以革新，不僅同樣能夠取得很好的經(jīng)濟效益，而且不需較大的投入，這樣的技術(shù)革新應(yīng)該是更適合企業(yè)的新技術(shù)。 

　　2、人們通常更多追求的是工藝裝備要精良，甚至到了一切問題都迷信于工藝裝備的精良程度，忽視了更為重要的工藝本身，例如球鍛級配、磨內(nèi)通風(fēng)等。基于此，筆者將在提高磨機粉磨效率生產(chǎn)實踐和技術(shù)改造中取得實效的一些研究成果作一介紹，以便和同行們進行探討。  

　　 一、粉磨機組及鋼球級配  

　　1、粉磨機組粉磨系統(tǒng)包括開路粉磨和閉路粉磨系統(tǒng)，兩種操作方法基本相似。閉路系統(tǒng)相對來說動態(tài)因素較多，復(fù)雜一些，不過閉路磨上的操作方法在開路磨上完全適用。眾所周知，影響磨機產(chǎn)質(zhì)量的因素很多，其中包括三個大的方面，一是物料性質(zhì)方面，有入磨粒度、易磨性、成品粒度、物料溫度、水分、助磨劑等；二是工藝參數(shù)方面，有球鍛級配、裝載量、磨內(nèi)物料流速、冷卻、通風(fēng)；三是機械結(jié)構(gòu)方面，有長徑比、倉位、襯板形式、篦板形式、篦孔大小、選粉機的性能、收塵等。 

　　2、入磨粒度不是越小越好在生產(chǎn)實際中，當(dāng)把入磨平均粒徑降低到10mm以下時，對于磨機產(chǎn)量的增加并不明顯。以前大家都認為粉磨一噸物料所需的能量是破碎一噸物料所需的能量20倍以上，現(xiàn)在看來這個理論不完全正確。一臺磨機有兩個功能，一是破碎，二是研磨，原因是當(dāng)入磨物料小于一定粒徑后，即使再減小入磨粒徑，增產(chǎn)的效果也不會明顯。特別是對于閉路系統(tǒng)，管磨機至少設(shè)為兩倉，前面所說的20倍，是指的研磨倉，大球倉是破碎而不是研磨。當(dāng)物料小于一定粒徑后，只要一倉的級配合理、倉長到位，物料進入二倉完全能夠達到所需粒徑要求。 

　　3、鋼球級配   

　　3.1 破碎倉級配 很多水泥廠家運用公式283√D確定一倉最大球徑。試想一下，Φ1.83m、Φ2.2m、Φ3.0m、Φ4.0m的磨機能一樣嗎?磨機的直徑不同，帶球高度不同，所產(chǎn)生的勢能完全不同。從試驗可以看出，當(dāng)把一個Φ70mm的球從40cm的高度自由落下，其所具有的勢能完全可以將一個直徑為25mm的熟料顆粒擊碎。那么，一倉球級配應(yīng)確定幾級？根據(jù)我廠以及其它生產(chǎn)廠家多年來的實踐經(jīng)驗，一倉級配為3級或2級甚至于1級。目前很多廠家大球倉至少4級以上配球，甚至達6級之多，理由是大塊料用大球破，小塊料用小球破。還有人認為一倉的流速可用球配控制，使物料進入二倉或研磨倉的粒度達到人為的要求。實際并非如此。例如，在生產(chǎn)中時常遇到混倉現(xiàn)象，打開大球倉后，小球或小鍛一個都看不到。而當(dāng)一個個將大球拿出倉外時就會發(fā)現(xiàn)，小球在倉的最下面，并且從上到下球徑逐漸減小。不難想象，當(dāng)磨機在運轉(zhuǎn)過程中帶到最高位置的絕大部分是最小的球。依此類推，大多數(shù)最大級別的大球在粉磨過程中所帶的高度是最小的。一個Φ100mm的球所具備的勢能甚至還不如一個Φ60mm的球所具備的勢能高。然而，一個Φ100mm的球的重量相當(dāng)于2個Φ80mm的球，或3個Φ70mm的球，或5個Φ60mm的球。假如把一個Φ100mm的球換成2個Φ80mm的球，或者3個Φ70mm的球，那么球的表面積將從314㎡分別增加到392㎡和449.4㎡，在單位時間和空間內(nèi)沖擊物料的次數(shù)增多，沖擊能量大大提高。這樣，一倉用Φ80mm和Φ70mm的球以及少量的Φ60mm的球已經(jīng)足夠了。至于一倉用級配來控制物料的流速，或想要起到研磨效果，可能性很小，主要是將級配控制好。另外，球徑還要和襯板形式相匹配：提升襯板帶球高、沖擊力大，球徑可小些；對于一倉的新襯板和舊襯板也要區(qū)別對待。在沖擊能量足夠的前提下，球徑應(yīng)最小，以便增加鋼球的個數(shù)，使鋼球?qū)ξ锪系臎_擊次數(shù)增多，從而達到提高粉磨效率的目的。 

　　3.2 研磨倉的級配 

　　二倉用球好還是用鍛好，值得探討。國外有95%的水泥磨二倉或研磨倉是用球。事實上也是用球比用鍛好。在粉磨過程中，球是點接觸而鍛是線接觸，從理論上講用鍛比用球好，但是，在系統(tǒng)中即使將鍛的級配調(diào)整到合理狀態(tài)，保持的時間也不會太長，原因是鍛的兩頭帶有輪角，特別質(zhì)量較差的鍛，輪角易損度大，鍛與鍛之間的空隙率將發(fā)生明顯變化。而使用球時，磨損變化較小，調(diào)整到最佳狀態(tài)后能夠保持半個月以上，范圍較寬。眾所周知，合理的磨內(nèi)流速決定合理的出磨細度，合理的出磨細度決定合理的循環(huán)負荷，合理的循環(huán)負荷決定合理的水泥顆粒級配，同時也決定臺時產(chǎn)量。此外，二倉應(yīng)盡可能使球的表面積最大化，使每噸研磨體的表面積達到50㎡以上；球的級配不要超過二級，小球級配太多，流速難以控制，影響粉磨效率。 

　　4、補球和加球    

　　在生產(chǎn)過程中補球非常關(guān)鍵，什么時候補球要有依據(jù)，不能盲目。最簡單的方法就是，通過出磨、回料、成品三個細度進行分析判斷，把三個細度用30μm、45μm、60μm、80μm篩篩出12個結(jié)果，根據(jù)這12個結(jié)果進行分析。例如，若出磨中30μm顆粒含量偏低、80μm含量高，說明磨內(nèi)流速過快，二倉填充率低，一倉填充率過高或磨內(nèi)通風(fēng)過大，或二倉研磨體的研磨能力差。在日常控制過程中，要控制出磨中30μm、45μm、60μm、80μm級配關(guān)系。對于閉路粉磨系統(tǒng)，如果出磨中沒有所需的顆粒，即使選粉機的效率再高也沒有用。對于Φ2.2m磨，首先把出磨中80μm的結(jié)果分析一下，正常情況下出磨篩余值應(yīng)在30%左右，然后觀察出磨篩余中顆粒組成和顆粒分布情況，同時還要觀察回料的顆粒分布，因為回料可以看成是濃縮了的出磨，可以看得更加直觀。如果出磨細度過細，說明磨內(nèi)流速過慢，然而細度過細不一定顆粒級配合理。研磨體的補充量，一般可以通過磨機電流的變化情況確定。對于Φ2.2m磨，大球倉內(nèi)加一噸大球相當(dāng)于增加0.8個電流，研磨倉內(nèi)加一噸研磨體相當(dāng)于增加1個電流。在正常電流情況下，根據(jù)出磨物料的顆粒分布，確定大球倉與小球倉的比例，正常情況下為4∶6；不正常情況下，要根據(jù)感覺加小球。在加球時如果沒有把握，大球和小球最好不要同時加，先加小球；當(dāng)小球或小鍛加進去之后，運轉(zhuǎn)一到二個班，看電流和三個細度的變化情況，再從磨頭加入大球。如果磨機電流正常，或變化不大，磨內(nèi)流速過快，可能有以下幾個方面的原因： 

　?。?）二倉的裝載量偏少； 
　?。?）二倉的球配不合理，造成研磨體間的空隙率過大； 
　?。?）一倉裝載量偏多； 
　?。?）磨內(nèi)風(fēng)速過大； 
　　（5）助磨劑的用量過多。如果磨機的電流變化不大，但磨機的流速慢、產(chǎn)量低，有可能是二倉裝載量偏多、一倉裝載量偏少，磨內(nèi)風(fēng)速過小，助磨劑的用量偏少。 

　　5、研磨體的裝載量  

　　在粉磨過程中，適當(dāng)提高填充率（研磨體裝載量）對提高產(chǎn)量是有一定作用的，在某種程度上可提高磨機的粉磨效率。但研磨體的填充率不是越高越好，特別對于直徑較小的磨機來說，若一倉的填充率過大，勢必降低大球倉中大球的勢能。研磨體的裝載量增多有時是一種假象，多了不一定是好事，它與磨內(nèi)襯板的工作面關(guān)系很大，隨著襯板工作面的不斷磨損，磨機的裝載量將會逐漸增加，然而粉磨效率不一定能夠提高。在正常情況下為使磨機的裝載量最大，必須做到以下幾點：

　?。?）使每一塊襯板的重量最輕； 
　?。?）滑動軸承面與中空軸的接觸面要合理，不能包軸產(chǎn)生制動現(xiàn)象； 
　?。?）潤滑； 
　?。?）電機的實際功率和線路產(chǎn)生的壓降，壓降大對研磨體的裝載量影響很大。這些問題都是日常生產(chǎn)當(dāng)中的管理問題。解決這些問題的主要目的使起動電流盡可能減小。 

　　6、選粉機的性能   

　　選粉機是閉路粉磨系統(tǒng)的重要組成部分，選粉機的操作參數(shù)將關(guān)系到整個機組的生產(chǎn)，其性能將直接影響系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標。為此，了解選粉機的性能和合理的有關(guān)工藝參數(shù)至關(guān)重要。但更具實用價值的是看選出的成品粒度組成、選粉效率和部分分選曲線。單以選粉效率來評價選粉機的效果還遠遠不夠。最基本的方法是要求隨著循環(huán)負荷的增加，選粉效率下降的幅度要小。更能反映其性能的就是超姆曲線（Tromp-Curve），主要看選粉機對30μm以下顆粒段當(dāng)中某一特定顆粒的選盡度，也就是旁路值的大小，旁路值越小，選粉機的分選效率越高，成品量越多，磨機的產(chǎn)量也越高。同時也說明選粉機撒料盤結(jié)構(gòu)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。 

　　7、粉磨只對粗級別的顆粒起作用  

　　“粉磨只對粗級別的顆粒起作用”這句話是粉磨理論的精髓。一倉內(nèi)產(chǎn)生的較細物料都是打碎的或者說擊碎的，從磨頭進入的回料從球的空隙里很快穿過一倉通過隔倉板進入二倉，二倉內(nèi)的研磨體對物料只存在研磨，不存在破碎，或者說對物料破碎的作用較小，小的研磨體在磨機筒體的帶動下，運動狀態(tài)為蹭動、滾動和滑動。小的研磨體在瀉落和蹭動過程中對物料顆粒進行研磨和剝離作用。假如說有一個大顆粒不是回料顆粒，可以稱它為原顆粒，該顆粒從隔倉板開始運動到磨尾。對于開路磨來說，運動到磨尾時要求它小于80μm，甚至更??；對于閉路磨來說，從開始研磨到出磨，不要求它小于80μm，只要求它將原始顆粒表面剝離一部分下來，從顆粒表面剝離下來的部分大部分是30μm以下的顆粒。當(dāng)原顆粒一次、二次地進入磨機后，隨著體積的逐漸變小，剝離和研磨的難度越來越大，原因是顆粒一小，軟化程度就增大，當(dāng)顆粒小到一定尺寸時，就完全軟化了，任何物體都是一樣。通俗一點講，進入磨機二倉的大顆粒越多，粉磨的效率就越高。要想增加磨內(nèi)的大顆粒的量，就要適當(dāng)增加循環(huán)負荷。更重要的一點是所用的選粉機對某一范圍內(nèi)的特定顆粒的選盡度要高。據(jù)有關(guān)資料報道，日本一般磨機的循環(huán)負荷大于250%，最高達到1000%。循環(huán)負荷越高，3～30μm的量相應(yīng)也就越高；循環(huán)負荷越低，水泥顆粒中的3～30μm的量相對越少，水泥強度也就相應(yīng)越低。循環(huán)負荷高，選粉效率必定相應(yīng)降低，一般的高效選粉機的選粉效率能夠達到65%已經(jīng)不錯了，選粉效率已不能作為衡量選粉機的一項主要指標。對于任何一臺選粉機組，都能夠?qū)⑦x粉機的選粉效率調(diào)到90%以上，最簡單的方法就是把出磨細度調(diào)到成品細度，走到極端，這樣閉路粉磨就失去了意義。 

　　8、收塵與通風(fēng) 

　　磨機的收塵在粉磨系統(tǒng)中也是比較關(guān)鍵的。收塵器除了環(huán)保作用外，更重要的一個作用是風(fēng)選作用。Φ2.2m水泥磨，如果通風(fēng)不好，可影響臺時產(chǎn)量1.5噸以上，一般的為2噸。通過收塵器的風(fēng)選，將磨內(nèi)的微粉回收到系統(tǒng)之外。如果磨內(nèi)的微粉不能及時排至循環(huán)系統(tǒng)外，這些小于3μm的顆粒塑性很強，也可以說是塑性顆粒像橡皮泥一樣，并且能帶有較高的電荷。日本石川島公司的測定結(jié)果表明，磨內(nèi)最高電壓可達到2000V。這些顆粒如果不能及時排出，將會越聚越多，在研磨體之間、研磨體與磨體之間形成緩沖墊層，嚴重影響粉磨效率。還有一個重要的方面，通風(fēng)能夠帶走磨內(nèi)的熱量。在正常情況下，磨內(nèi)溫度不超過50℃時，對臺時產(chǎn)量沒有明顯的影響；溫度超過50℃、小于80℃時，臺時產(chǎn)量下降15%；溫度超過80℃時，臺時產(chǎn)量下降20%以上。原因就是隨著溫度的升高，可塑性顆粒將增多。不難想象，為將這些微小顆粒及時排至循環(huán)系統(tǒng)之外，收塵與通風(fēng)至關(guān)重要。 

　　二、選粉能力和粉磨能力的匹配  

　　 在生產(chǎn)實際中很難使粉磨能力與選粉能力達到平衡，那么選粉能力與磨機的粉磨能力如何匹配呢？通常情況下，選粉能力要大于粉磨能力，決不能因選粉能力的不足而影響粉磨能力的發(fā)揮。目前有95%以上的水泥磨的粉磨能力都沒有得到很好的發(fā)揮。粉磨效率的提高是一個系統(tǒng)工程。木桶理論說明盛水的多少不是取決于最長的板而是取決于最短的板，粉磨機組同樣如此。在生產(chǎn)過程當(dāng)中，經(jīng)常要將“最短的板”提一提，例如球鍛級配、磨內(nèi)通風(fēng)、選粉機等。 

　　眾所周知：磨內(nèi)物料通過量隨循環(huán)負荷的增加而增高。如果選粉機成品細度不變，而磨內(nèi)物料的通過量增大，或磨內(nèi)物料通過量不變而成品細度減小，則循環(huán)負荷也增加。循環(huán)負荷的數(shù)值取決于選粉機的回料量中粗級別含量與合格顆粒量的比值。比值愈大，即排料愈粗，循環(huán)負荷也就愈大；反過來講，循環(huán)負荷愈大，則選粉機回料中粗級別含量愈高，磨機中的粗級別含量就高，從而磨內(nèi)物料的通過量也就提高。但是，選粉效率又隨循環(huán)負荷的增加而降低?；啬ヮ^的物料中粗級別的含量減少，也就是磨內(nèi)粗顆粒的量減少，磨機的粉磨效率又將降低。從某種意義上講，粉磨效率也將隨選粉效率的提高而提高，隨選粉效率的降低而降低。對于一臺選粉機，如果選粉效率低、循環(huán)負荷大，那么回料中未選清的合格顆粒也就越多，小于30μm的顆粒重新回到磨頭的量相應(yīng)就多，導(dǎo)致過粉磨現(xiàn)象嚴重，使粉磨效率下降、臺時產(chǎn)量低、顆粒級配不合理；如果選粉效率高，那么回料量就相對少，過粉磨現(xiàn)象減少，粉磨效率高，產(chǎn)量一定能夠提高。在閉路粉磨系統(tǒng)中如果適當(dāng)增加選粉機的選粉能力，使選粉機處理物料的能力有富裕，則選粉效率就能提高，回料量肯定就少，循環(huán)負荷也就低。選粉效率高的選粉機，回料量必然少。

　　三、助磨劑 

　　目前國外已有95%的水泥使用了分散劑，而我國只有為數(shù)不多的水泥廠家能夠成功地使用分散劑。從形態(tài)來看，助磨劑有固體助磨劑和液體助磨劑之分。固體助磨劑多制成粒狀或粉狀；液體助磨劑多是溶液或乳劑，它們都可以從磨頭喂料中加入。采用液體助磨劑比采用固體助磨劑，在工藝上更容易控制。對于助磨劑能夠強化粉磨的機理，盡管國內(nèi)外都進行了大量的研究工作，但目前尚不夠深入，觀點也不同，甚至相互矛盾。不過比較多的看法是認為助磨劑具有表面活性，能夠產(chǎn)生較大的吸附能力，極易吸附在研磨體、襯板、物料顆粒和物料顆粒裂縫的表面上，形成一層“包裹薄膜”，于是使粉料不易粘附在研磨體和襯板的表面上，從而有效地減弱或消除糊球現(xiàn)象，破壞料粉的墊層作用，提高粉磨效率。關(guān)于在粉磨過程中粉末集聚的原因，曾有人認為是由于靜電或相鄰顆粒瞬時生長的微晶所致。助磨劑的作用就是能夠迅速地提供外來的離子或分子，滿足斷開面上未飽和的電價鍵，消除或減弱集聚的趨勢，阻止斷裂面的重新復(fù)合。分散劑作用于水泥顆粒的機理，用通俗易懂的例子作比喻，就是劃玻璃，當(dāng)玻璃刀劃過之后，把劃過的縫口立即涂一點煤油，然后用刀輕輕一撬，玻璃就很容易折斷。分散劑的作用和煤油的作用有些相似。筆者自2000年使用分散劑以來，使用至今效果很好，臺時產(chǎn)量增加16%以上。目前分散劑或助磨劑在很多廠使用不成功，可以斷言，這些廠家的粉磨系統(tǒng)肯定存在問題。他們往往認為使用分散劑沒有效果，但是筆者用過幾個品種的分散劑或助磨劑，都收到很好的效果，由此可以得出結(jié)論：在使用過程中不是讓分散劑適應(yīng)你的粉磨系統(tǒng)，而應(yīng)該是反過來讓粉磨系統(tǒng)適應(yīng)分散劑（助磨劑）。 

　　使用分散劑后，一般磨機產(chǎn)量增加17%左右，水泥的3天強度提高1.8MPa以上，28天強度可提高3MPa以上，僅節(jié)約的電能就可收回投資。使用分散劑后應(yīng)注意以下幾點： 

　　（1）使用分散劑后物料在磨內(nèi)的停留時間縮短，磨內(nèi)流速加快，因此必須改變研磨體的級配和循環(huán)負荷； 
　?。?）使用分散劑后水泥的表面顏色發(fā)生明顯變化，原因是圓形度增加了，光的折射率發(fā)生改變； 
　　（3）使用后比表面積有可能減小，不是真的小了而是圓形度增加了，水泥顆粒間的空隙率增大，勃氏儀的透氣時間短了，實際水泥比表面積反而增大了。顆粒圓形度的增加是由于顆粒表面在一倉中形成的裂紋由于分散劑的作用，裂紋沒有愈合，進入二倉后在二倉研磨介質(zhì)剝離和研磨的過程中形成小塊近似球形的顆粒。如果沒有分散劑，片狀的或條形狀的水泥顆粒比較多。這在電子顯微鏡下可以觀察到。還有一點可以確定，使用分散劑后，系統(tǒng)中的微粉量增加了。另外，分散劑還可改善選粉機的分散效果。水泥顆粒不是選出來的，而是磨機磨出來的。選粉機的高效是提高粉磨機組粉磨效率的途徑之一，關(guān)鍵還是磨機。對于粉磨機組而言，臺時產(chǎn)量以及粉磨質(zhì)量，決不是系統(tǒng)中某一單項設(shè)備的效果，而是一個系統(tǒng)工程，缺一不可，需要用現(xiàn)代粉磨工程學(xué)的觀念進行理解和探索。如何進一步提高磨機的粉磨效率，革新水泥生產(chǎn)工藝，通過降本增效提高企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益，是水泥工作者研究和探索的主要方向。