粉磨系统参数的控制与调整赵晓平 （江苏盐城，224003）0 引言随着我国水泥产业结构和能源政策的调整，传统的粉磨作业形式从单纯的球磨开路系统逐渐向带预破碎、预粉磨的混合与联合系统方向过渡。粉磨作业效果追求产品低耗能、高产能和优性能。近年来，我国的粉磨设备通过技术引进和自主创新，其产品技术水平和生产规模都有了大幅度的提高；但由于对粉磨作业系统的认识不足，技术水平不高，系统调试不合理，以及粉磨设备自控变量能力对粉磨作业环境的适应性不够等因素，因此系统功效与国外相比，还有较大的差距。作者就球磨机粉磨系统参数的控制与调整，阐明自己的一些观点，供生产厂家参考。1 球磨机粉磨作业机理及特点球磨机的粉磨作业机理是靠研磨介质间冲击和挤压作用物料完成对物料的破碎和粉磨。其作业效果决定于物料的理化性能，研磨介质和物料相互间的运动特性以及球磨机的工艺结构参数。球磨机的作业特点是随机研磨。粉磨效果决定于研磨物料的概率和研磨介质作用于物料的作用力大小。因此，选择合理的磨内结构参数和合理控制入磨工艺参数，对粉磨系统的产质量起到决定性的作用。球磨机的作业机理及特点，决定了粉磨系统各参数的变化较大，系统参数不易控制。要发挥其系统的综合效能，就必须要求系统各参数力求合理、平衡。对入磨物料应尽可能保证其工艺参数稳定、合理，从源头上减少磨内参数的变动。2 入磨物料工艺参数的控制与调整入磨物料物理工艺参数主要包括：粒度、温度、水分、易磨性、粒度均齐度等，这些参数对粉磨作业结果有着直接的影响。合理控制这些参数值能更好地提高经济效益和作业绩效，以便于粉磨作业朝向系统参数易于设定、过程参数易于调节、产品质量易于控制。2.1 严格控制入磨物料粒度、粒径均齐度无论是预破碎、预粉碎还是预粉磨，其目的都是降低入磨物料的平均粒度，便于提高粉磨系统的综合效能。控制好合理的入磨粒度和粒径均齐度，可以最大发挥球磨机破碎仓的研磨效率。当前，不论开路还是闭路粉磨系统，在管磨机前一般都增设预粉碎处理方式。可选用的预处理方式有：预破碎、预粉碎和预粉磨。过去不少国内外粉体工作者认为最经济的入磨物料平均粒度为 4.0mm，但随着粉碎设备的技术不断发展，增设辊压设备和初分级设备，不断降低入磨物料的平均粒度，入磨物料粒度 0.080mm 方孔筛筛余值在 40%以下，这样可以大大减轻球磨机的破碎负担，更大幅度地提高球磨机的产质量。实践证明，采用预粉磨技术，磨机产量可提高 30%-50%。入磨物料的粒径均齐度对磨机产量的影响，主要表现其在球磨机中料床的稳定性能。由于团聚效应缓冲了研磨介质对物料的冲击作用，使破碎效率下降。对于磨前预处理的入磨物料，采用回转筛、打散机和 V 型选粉分级设备，以提高入磨物料颗粒均齐度，将更有利于大幅度提高磨机产量。2.2 严格控制入磨物料水分、温度不同的粉磨系统和不同的粉磨物料，对入磨物料的水分控制值要求是不尽相同的；入磨物料水分大小对粉磨系统产质量有较大的影响。超过一定范围，会严重影响磨机工况。水分控制值不是控制得越低越好；控制值过低会消耗更多的能耗，制约烘干能力的发挥；入磨物料的水分控制值应根据粉磨物料的种类、系统的工艺情况合理地选择。对于原料粉磨，综合水分控制值1.5；对于熟料粉磨，综合水分控制值1.0%；对于矿渣粉磨，综合水分控制值 2.0% 。当然对于有些粉磨物料温度偏高，物料流速过快，以及长径比较小的磨机系统，其水分控制值应适当放大。这样有利于降低物料温度和磨内物料流速的稳定，产品细度易于控制。入磨物料温度过高，当超过 600C，对磨内研磨效率和水泥产品性能有着较大的影响。物料温度高，其粉磨产物的静电量大，静电吸附现象严重，影响粉磨效率；另外，磨内温度过高，会形成大量半水石膏，导致假凝。物料温度增高，粉磨物料的电荷量增多，由于水泥颗粒表面一般带正电，而高效减水剂一般都是阴离子型高分子表面活性剂，它们之间有较强的亲和力;在水泥和水后，减水剂迅速吸附在水泥颗粒表面，外加剂饱和掺量增大，对水泥性能影响较大。2.3 对易磨性相差较大的物料应分别粉磨物料易磨性取决于其化学组成的物理特性。在水泥企业分磨物料的种类主要有：石灰石、黏土、水泥熟料、各种混合材料如粒化高炉矿渣、粉煤灰、沸石等。其中较难研磨的含石英量大的黏土，还原气氛烧结的熟料以及淬冷较慢的高炉矿渣。几种物料同时入磨粉磨，如物料的易磨性相差较大，在相同作业条件下，其物料的流速控制取决于易磨性较差的物料。这样较易粉磨的物料在磨内容易产生过粉磨现象，影响粉磨效率。水泥熟料在粉磨作业中一般占的比重最大，对粉磨作业效果的影响也最大；在设计生料率值是应考虑的矿物组成和物理特性。在熟料矿物组成中，熔剂矿物和硅酸盐矿物的比例应适当；综合粉磨效果和水泥性能，孰料中矿物组成应实现低 C3A，较高的 C2S、 C4AF，适中的 C3S。3 球磨机工艺参数的控制与调整3.1 磨机仓位的选择磨机分仓是为了更好地分级研磨介质，提高破碎仓和研磨仓的研磨效率。仓位选择的原则是根据成品的细度、磨机的长径比和入磨物料的粒度综合确定。最好通过对磨内物料取样筛析，以筛余曲线为依据，利用颗粒特性公式作图分析仓位的平衡，调整仓位和球锻级配。磨机可分为两仓或多仓，是由磨机的长径比、产品的细度和开闭路系统确定。分仓越多，其单仓研磨效率越高，但磨内平衡越难控制，占用的磨机有效长度越多。因此，合理选择仓位数，应根据磨机系统特点选择。在选用多仓位的粉磨方式时，钢球仓的级配数也应简化，宜选用二至三级；钢球级配数过多，磨机的分仓效果降低。随着入磨物料粒度的不断下降和闭路粉磨系统的广泛应用，磨机的仓数以二仓为宜，最多为三仓，便于磨内参数平衡。3.2 研磨介质的级配选择研磨介质的级配原则是以物料的理化性状、进出磨物料粒径、粉磨物料品种、磨机结构和粉磨方式为依据，确定最大球径和平均球径以及级配数。最大球径必须滿足大块物料的冲击粉碎的需要，没有足够的大球难以粉碎最大的料块和强度大的物料；这不仅降低破碎效率，轻易形成料块积聚，增加物料堵塞篦缝的机会，恶化磨况。选择最大球径时不能过大，这样会降低次数，增大球间的空隙，降低粉磨效率。同时应注意磨机衬板的磨损情况，如阶梯衬板磨损严重，会影响抛球高度，应适当增大球经。平均球径的选择主要依据入磨物料的平均粒径或根据物料的特征粒径。当然各个厂家要综合考虑自身物料的物理特性，如大宗物料的易磨性较差，则平均球径偏大些，反之则偏小。对于研磨介质的填充率，要根据磨机规格、动力配置、物料特性、以及系统工艺情况合理选择。不要盲目追求高填充率；填充率过高，不仅影响钢球的冲击效果，而且也制约研磨介质的运动速率。对于直径 3.0M 以上的球磨机，一二仓研磨体的填充率都不宜超过 31%。对于研磨仓研磨介质的选择，研磨仓采用钢球或钢锻，应视具体情况确定；对于大规格直径的球磨机，由于转速较小，直径较大，中部研磨介质的运动速率较小，从粉磨原理考虑，适宜选用钢球；而小规格磨机研磨体则选用钢锻对研磨效率有利。3.3 磨内物料流速的控制磨内物料流速决定于颗粒特性、磨内风速、研磨介质空隙率和篦板过料面积。作为管磨机其磨内物料流速高低，对其产质量的影响至关重要。物料流速过快，其产品细度得不到保证；流速过慢，其磨内过粉磨现象严重，影响粉磨效率，导致产量下降。因此，合理控制物料流速，是平衡磨内各工艺参数的依据。对于颗粒特性，不同的物料，其流动度不一；同种物料，水分含量不一，其流速也不相同。在熟料粉磨中，物料流速的控制，应合理控制易磨性较差的物料流速；孰料在粉磨中粉磨比重最大，物料在磨内停留时间应以孰料在磨内的停留时间作为主要依据。4 分级设备工艺参数的控制与调整4.1 分级设备技术性状目前，使用在水泥粉磨的分级设备主要有离心式、旋风式和笼式选粉机。由于分级原理的不同其分级精度和分级效率也不一样。对于原料粉磨，由于产品的细度要求不同，离心式、旋风式选粉机在原料粉磨系统其分级效能与笼式选粉机相差不大。笼式选粉机其 30m 细粉的选粉效率最高，分级精度也最优。因此，不同的粉磨系统和不同的产品细度要求，由于其分割粒径的差异，分级设备的选用应根据具体情况选用。现时选粉机存在的主要问题是风场的稳定性和撒料盘的分散性能不足。由于磨前预处理，其出磨物料的细度变小，喂料浓度增大，导致选粉效率和精度下降。4.2 粉磨效率、循环负荷、选粉效率的关系对于粉磨效率、循环负荷、选粉效率三者的关系是：粉磨效率随循环负荷的增加而增加，随选粉效率的提高而提高；但选粉效率又随循环负荷的增加而下降。控制好这三者之间的参数平衡，对系统的效能发挥尤为重要。选粉机是通过调节转子转速和循环风量的大小来调节成品细度和循环负荷。但在一定的状态下，其选粉机的分割粒径是不变的，此时喂料细度情况是影响选粉效率的关键。从比生产率的角度看，对于离心选粉机，适宜的循环负荷控制在 250%-300%，相应的选粉效率为 40%-45%；对于旋风选粉机，适宜的循环负荷控制在 200%-250%，相应的选粉效率是 48%-55%；对于 O-sepa 选粉机，适宜的循环负荷为150%-200%，相应的选粉效率是 63%-71%。5 除尘设备工艺参数的控制与调整除尘设备作为粉磨系统的一部分，主要承担粉尘的收集和磨内的通风。因此，除尘设备的选型和工况对粉磨系统产质量有着直接的影响。5.1 除尘风机风量、风压的选择除尘风量必须满足尘气处理量的要求，风压是由系统阻力确定。除尘设备的使用工况如何会直接导致系统风量、风压的变化。影响系统功效。除尘风量设计是根据系统产量，管道阻力，系统溜风系数以及滤袋过滤风速确定。管道通风量的计算通常按 Q=400G（G 为磨机台时产量）。许多水泥企业由于系统溜风严重；管道长时间不清灰，管道阻力增加；滤袋糊袋严重，压损增加；导致风量不能满足系统风量要求。因此对于除尘设备首先要保证风机选型正确，另外还要保证除尘设备工况正常。5.2 粉尘收集的工艺调整除尘设备主要收集磨内的含尘气体，其粉尘颗粒大小受除尘风速的影响，往往出现出库水泥细度不正常的现象。对于闭路粉磨系统，一般磨内风速较快，建议其收集的粉尘进入闭路循环处理。6 总结在调整球磨机工艺参数时应对粉磨对象和粉磨系统特点进行充分的论证，球磨机粉磨系统的关键参数为物料流速和球料比。物料流速决定了粉磨对象在磨内所必须停留的时间；球料比反映了球磨机研磨介质的破碎和研磨效率。要控制好这两个参数，必须对相关参数进行综合平衡，针对物料特性和系统特征进行科学的调整。粉磨系统参数不是一成不变的，物料工艺参数和磨机工况随时发生变化，相关参数也应进行相应的调整，以保证系统参数的平衡。因此，在球磨机系统中，如何控制和调整好相关参数，对保证磨机的产质量十分重要。收稿日期：2010-01-14