??? 1 影響磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量的磨內(nèi)因素
1.1 磨機(jī)筒體內(nèi)的通風(fēng)
磨內(nèi)通風(fēng)良好有利于降低磨內(nèi)溫度、排出水分、減少過(guò)粉磨現(xiàn)象和提高粉磨效率。經(jīng)驗(yàn)證明，圈流粉磨的球磨機(jī)，磨內(nèi)風(fēng)速應(yīng)保持在0.8-1.0m／s左右，而開(kāi)流粉磨時(shí)應(yīng)控制在1.0-1.2 m/s左右，這樣才能適應(yīng)磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)的要求。我們也可以按磨機(jī)實(shí)際產(chǎn)量來(lái)進(jìn)行通風(fēng)機(jī)的選型，經(jīng)驗(yàn)公式如下：
Q=400G??
式中Q為球磨機(jī)通風(fēng)量，m３/h
G為球磨機(jī)產(chǎn)量， t/h
400為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
1.2 磨內(nèi)結(jié)構(gòu)
磨內(nèi)結(jié)構(gòu)是指磨機(jī)筒體內(nèi)的襯板、篦板、隔倉(cāng)板和進(jìn)、出料裝置等。
磨機(jī)襯板主要是用來(lái)保護(hù)筒體，避免研磨體和物料對(duì)筒體的直接沖擊和摩擦的，其次是可以用不同型式的襯板來(lái)調(diào)整各倉(cāng)內(nèi)研磨體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
磨機(jī)隔倉(cāng)板的作用是：
⑴將研磨體分隔開(kāi)。
⑵防止大顆粒物料竄向出料端。
⑶控制磨內(nèi)物料的流速。
⑷能控制和改善磨機(jī)通風(fēng)狀況。
1.3 合理調(diào)整研磨體裝載量與級(jí)配
由于粉磨工藝條件的變化，傳統(tǒng)的填充率設(shè)計(jì)和配球方法已很難適應(yīng)目前磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)的需要。必須根據(jù)實(shí)際的入磨物料粒度、易磨性系數(shù)（或相對(duì)易磨性系數(shù)）、襯板及隔倉(cāng)板的形式、安裝位置、磨機(jī)功率、轉(zhuǎn)速等，進(jìn)行必要的各倉(cāng)位研磨體動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、計(jì)算確定。
(1)研磨體裝載量
磨機(jī)內(nèi)研磨體（鋼球、鋼段）的裝載量一般根據(jù)磨機(jī)的有效直徑、有效長(zhǎng)度、填充系數(shù)和研磨體的比重等計(jì)算確定，較麻煩。現(xiàn)特推薦一個(gè)由黃有豐教授提出并經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)可使用的筒易公式：
研磨體裝載量G=D2L????????? ?t
式中：D為磨機(jī)的有效直徑??? m；
L為磨機(jī)的有效長(zhǎng)度??? m。
另還可根據(jù)研磨體裝載量的噸數(shù)大致確定應(yīng)配多大功率的電機(jī)。即1噸研磨體量要求配備約10-12kW的電機(jī)功率。研磨體的級(jí)配與入磨物料的粒度有著直接的關(guān)系，入磨物料的粒度一旦有變化，研磨體的級(jí)配則應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。
(2)磨機(jī)填充率（系數(shù)）
裝入磨內(nèi)研磨體之容積占磨機(jī)有效容積的百分比稱為磨機(jī)的填充系數(shù)，又稱填充率。它是反映磨內(nèi)研磨體裝載量多少的一種常用表示方法。其值與磨機(jī)的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、粉磨形式、粗或細(xì)粉磨以及研磨體材質(zhì)等因素有關(guān)。管磨機(jī)和球磨機(jī)較低，一般為0.40以下。
關(guān)于磨機(jī)各倉(cāng)的填充率（系數(shù)）對(duì)磨機(jī)產(chǎn)量的影響己有許多文章、專(zhuān)著介紹，恕不在此贅述。但對(duì)每一臺(tái)磨機(jī)而言，在工藝條件相對(duì)穩(wěn)定的情況下，都存在有一個(gè)最佳的填充率，此時(shí)產(chǎn)量最高而電耗又最低。我國(guó)設(shè)計(jì)的中小型磨機(jī)，產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中給定的填充率取值偏低，包括研磨體級(jí)配基本不適用，而配套的電機(jī)又有較多的富余。
(3)研磨體級(jí)配
為了使磨機(jī)的粉磨效率提高，不僅要考慮研磨體的裝載量，而且還必須確定用那幾種規(guī)格的研磨體及它們的用量，即研磨體的級(jí)配。
磨機(jī)在進(jìn)行粉磨時(shí)，物料一方面受到研磨體的沖擊作用，另一方面也受到研磨體的研磨作用。顯然，在單位時(shí)間內(nèi)，研磨體與物料接觸點(diǎn)越多，粉磨越容易完成。當(dāng)磨機(jī)裝載量一定時(shí)，要增加物料與研磨體的接觸，則研磨體的尺寸越小越好。但另一方面，要想將較大物料塊擊碎，則研磨體必須有足夠的沖擊能力才行。磨機(jī)的任務(wù)是既要保證對(duì)較大的料塊進(jìn)行破碎，而又要將物料研磨到一定的細(xì)度，因此，在其它條件一定的情況下（如磨機(jī)各倉(cāng)長(zhǎng)度、入磨物料粒度等），這個(gè)任務(wù)只有通過(guò)選擇大小適合的研磨體和將它們合理配比才能完成。
2 球磨機(jī)優(yōu)化磨內(nèi)結(jié)構(gòu)的主要途徑
2.1 加強(qiáng)磨內(nèi)通風(fēng)
磨內(nèi)通風(fēng)對(duì)產(chǎn)質(zhì)量都有明顯影響，通風(fēng)好，不僅可將細(xì)粉及時(shí)排出磨機(jī)，以免形成過(guò)粉磨，而且還可以帶走粉磨熱量，降低磨內(nèi)溫度，減少石膏脫水和尾倉(cāng)糊球堵篦。一般圈流磨內(nèi)風(fēng)速為0.8-1.0m/s，而開(kāi)流磨由于磨內(nèi)溫度高，風(fēng)速要比圈流磨的高些。有些廠采用的是90年代以前設(shè)計(jì)的球磨機(jī)，在結(jié)構(gòu)上一般都存在風(fēng)路不暢的問(wèn)題，可以通過(guò)在進(jìn)料口處開(kāi)通風(fēng)口、進(jìn)料口螺旋的改進(jìn)、下料溜子作成階梯形、放大隔倉(cāng)板和出料篦板的中心孔以及卸料口加強(qiáng)鎖風(fēng)等措施加以改進(jìn)，不僅解決了堵料現(xiàn)象，而且加大了通風(fēng)面積。
2.2 改進(jìn)隔倉(cāng)板和出料篦板
早期設(shè)計(jì)的隔倉(cāng)板及出料篦板，只是為了按功能劃分倉(cāng)室、隔離大小鋼球和阻擋研磨體不被排出，而今則具有控制物料流速、平衡首尾倉(cāng)的粉磨能力、提高料球比和防止反分級(jí)的作用，由此增大了研磨體動(dòng)能的有效利用，從而提高了產(chǎn)量。對(duì)老式球磨機(jī)便可按物料特性選擇帶篩分功能的隔倉(cāng)板和出料篦板。篩分隔倉(cāng)板是一種能對(duì)通過(guò)隔倉(cāng)板的物料進(jìn)行粗細(xì)分級(jí)的新型隔倉(cāng)板，其主要作用是對(duì)進(jìn)入細(xì)磨倉(cāng)的物料進(jìn)行篩分，阻止粗顆粒進(jìn)入細(xì)磨倉(cāng)，為細(xì)磨倉(cāng)使用比表面積大、粉磨效率高的微型研磨體創(chuàng)造了條件，即新型隔倉(cāng)板不僅增加了控制料流及平衡各倉(cāng)粉碎能力的功能，而且可以實(shí)現(xiàn)粗細(xì)顆粒的分級(jí)和強(qiáng)制提升物料的作用，使較細(xì)的物料及早進(jìn)入細(xì)磨倉(cāng)進(jìn)行粉磨。
2.3 增加活化裝置
為充分發(fā)揮磨機(jī)的粉磨潛力，磨內(nèi)還可增設(shè)活化裝置，為微介質(zhì)創(chuàng)造三維的運(yùn)動(dòng)條件，強(qiáng)化研磨能力，使研磨體的動(dòng)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(jié)構(gòu)是在磨機(jī)襯板上安裝與磨機(jī)軸向成一定角度的梯形裝置，其高度約為磨機(jī)筒體直徑的20-30%，厚度為40mm左右，寬度同襯板寬度。視產(chǎn)品的不同要求，沿磨機(jī)軸向安裝2-5道，縱向與磨機(jī)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(nèi)除沿著磨機(jī)襯板作圓周運(yùn)動(dòng)外，還作軸向運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，離筒體襯板較遠(yuǎn)的研磨體因磨機(jī)襯板不能有效帶動(dòng)而運(yùn)動(dòng)程度減弱的滯留區(qū)因活化裝置的作用可得到消除。
2.4 分級(jí)襯板的應(yīng)用
襯板除起防護(hù)作用外主要是用來(lái)調(diào)節(jié)研磨體的動(dòng)態(tài)分布和運(yùn)動(dòng)軌跡，它的形式要與磨機(jī)轉(zhuǎn)速、物料特性相匹配。各種新型襯板的使用，對(duì)研磨體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的調(diào)節(jié)以及對(duì)物料的適應(yīng)性都有了較大的改善。磨機(jī)尾倉(cāng)選用雙曲面襯板，在軸向和圓周方向均有傾斜曲面，不僅能夠增加鋼球的橫向分級(jí)，還能提高鋼段、鋼球的研磨效率。
分級(jí)襯板可使磨機(jī)內(nèi)研磨體實(shí)現(xiàn)分級(jí)，形成大球打大料、小球打小料的理想狀態(tài)。
球磨機(jī)工況的最佳化，即是指磨內(nèi)對(duì)物料的破碎能力與研磨能力相匹配與平衡。其關(guān)鍵在于磨內(nèi)研磨體的填充率與級(jí)配。傳統(tǒng)的球磨機(jī)工藝參數(shù)，都是以當(dāng)時(shí)的機(jī)、電條件和粉磨理論為依據(jù)而確定的。如今進(jìn)相機(jī)、變頻調(diào)速器的使用和大型滾動(dòng)軸承代替軸瓦，生產(chǎn)實(shí)踐早已突破了傳統(tǒng)的工藝規(guī)范：磨內(nèi)填充率由29-31%提高到36-40%，磨機(jī)轉(zhuǎn)速也提高了5-10%，有的甚至接近臨界轉(zhuǎn)速，研磨體裝載量也相應(yīng)增加等等，磨機(jī)優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、高產(chǎn)十分明顯。
2.5 適當(dāng)加快磨機(jī)轉(zhuǎn)速
適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速對(duì)直徑較小的磨機(jī)比較有效，因?yàn)檫@些磨機(jī)由于直徑小，鋼球的沖擊力不強(qiáng)，加快轉(zhuǎn)速后可強(qiáng)化磨機(jī)的粉碎能力，這是因?yàn)椋孩偌涌燹D(zhuǎn)速就是增加了磨內(nèi)每個(gè)研磨介質(zhì)的沖擊次數(shù)。②使磨內(nèi)研磨介質(zhì)之間、研磨介質(zhì)與襯板之間的摩擦、研磨作用加強(qiáng)。
3 應(yīng)用實(shí)例
安徽繁昌YN建材有限公司在2006年1月投產(chǎn)的一臺(tái)φ2.6×13m高產(chǎn)高細(xì)水泥磨，一直未達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量，運(yùn)行中對(duì)磨機(jī)研磨體級(jí)配進(jìn)行了多次調(diào)整，但效果一直不理想，磨機(jī)產(chǎn)量一直在20t/h左右徘徊，不但達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，還經(jīng)常堵磨，有時(shí)一星期堵兩次，每次都得停磨清理，不但影響了產(chǎn)品質(zhì)量，還降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，使廠經(jīng)濟(jì)效益受到了很大影響。2008年12月接受了南京蘇材對(duì)該系統(tǒng)的改造方案，使該磨機(jī)最高產(chǎn)量達(dá)32t/h，穩(wěn)定產(chǎn)量達(dá)到30t/h，比表面積在360m2/kg，且解決了堵磨的情況。
3.1 原粉磨系統(tǒng)工藝參數(shù)
磨機(jī)規(guī)格φ2.6m×13m開(kāi)流高產(chǎn)高細(xì)水泥磨，電機(jī)功率1000kw，轉(zhuǎn)速20.8r/min,年產(chǎn)PO42.5水泥25萬(wàn)噸，設(shè)計(jì)產(chǎn)量25～32t/h，篩余＜3.0%，比表350m2/kg；
一倉(cāng)：長(zhǎng)3.5m，提升襯板，單層隔倉(cāng)板，鋼球φ80～φ50mm，平均球徑φ62.33mm，填充率31%，裝載量30T；
二倉(cāng)：長(zhǎng)2.5m，分級(jí)活化襯板，雙層篩分帶揚(yáng)料板，出料篦板為盲板，篦縫為8mm，鋼球φ50～φ30mm，平均球徑φ45mm，填充率29%，裝載量16T；
三倉(cāng)：長(zhǎng)6.75m，，鍛φ30×35mm～φ12×14mm，磨尾出料篦板篦縫為6mm，篦孔呈放射狀，填充率27%，裝載量37T；
3.2 改造方案
1．由于磨前有預(yù)破碎，入磨物料的平均粒徑不大，為了使各倉(cāng)的能力相匹配，我們對(duì)管磨機(jī)的各倉(cāng)長(zhǎng)作了相應(yīng)的調(diào)整。縮短一倉(cāng)破碎倉(cāng)長(zhǎng)度，二倉(cāng)保持不變，將一倉(cāng)縮短的長(zhǎng)度增加到三倉(cāng)，容積的增加對(duì)提高磨機(jī)產(chǎn)量、增加細(xì)磨倉(cāng)的研磨能力、穩(wěn)定水泥細(xì)度及表面積都非常有利。
2．對(duì)磨機(jī)隔倉(cāng)板進(jìn)行改造，前倉(cāng)單層隔倉(cāng)板，換成有較強(qiáng)篩能力和通風(fēng)效果的新型磨內(nèi)篩分裝置。對(duì)一倉(cāng)物料進(jìn)行強(qiáng)制篩分，攔截大顆粒的物料，使其仍返回一倉(cāng)內(nèi)繼續(xù)破碎研磨，以控制進(jìn)入二倉(cāng)物料的最大粒度，將合格的細(xì)粉及時(shí)篩分進(jìn)入二倉(cāng)，減小一倉(cāng)料墊作用，充分發(fā)揮一倉(cāng)破碎能力。
3．二、三倉(cāng)的隔倉(cāng)板也更換成新型磨內(nèi)篩分裝置。其功能與一、二倉(cāng)的相同，只是具體參數(shù)根據(jù)物料的性質(zhì)作了相應(yīng)的調(diào)整，使物料通過(guò)第三倉(cāng)研磨后達(dá)到要求的產(chǎn)品細(xì)度及高比表面積。
4．原出料篦板呈放射狀篦縫，易堵塞，采用具有料段分離功能的強(qiáng)溢流型出料裝置，自潔能力好的篦板，徹底解決了因篦板的缺陷造成過(guò)粉磨現(xiàn)象，完善了磨機(jī)出料質(zhì)量，減少了靜電現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
5．隔倉(cāng)板與出料篦板改造后，又對(duì)各倉(cāng)研磨體級(jí)配和填充率進(jìn)行了優(yōu)化。
(1)因粒度相對(duì)小，難磨，又適當(dāng)增加了小尺寸研磨體的比例。
(2)出磨水泥細(xì)度和性能是產(chǎn)品直接的質(zhì)量指標(biāo)之一，水泥要求早期強(qiáng)度高，同時(shí)希望提高28天強(qiáng)度，因此研磨體規(guī)格的選用至關(guān)重要。三倉(cāng)使用了錐形微鍛，在同等裝載量條件下鍛的個(gè)數(shù)增加，細(xì)顆粒含量增加，水泥比表面積增大，提高了研磨效率。由于出料量增大，三倉(cāng)的容積增加，物料在磨內(nèi)研磨時(shí)間增加，保證了產(chǎn)品細(xì)度及比表面積的要求。比表面積增加達(dá)到了360m2/kg，產(chǎn)量也直線上升。
3.4 系統(tǒng)改造后效果
采用改造后的高細(xì)開(kāi)流磨，不失為水泥粉磨系統(tǒng)改造的行之有效的途徑，在成品細(xì)度控制在80μm篩余＜2%的情況下，比表面積平均為360m2/kg以上。水泥的產(chǎn)量平均穩(wěn)定在30t/h，提高了10t/h，提高幅度達(dá)30%，粉磨電耗也相應(yīng)降低，研磨體消耗量降低。
改造后的經(jīng)濟(jì)效益可通過(guò)如下數(shù)據(jù)說(shuō)明：
原產(chǎn)量21t/h×24=504t/天， 減去因停機(jī)影響，全年按300天計(jì)
則504t/h×300=151200T/年
現(xiàn)30t/h×24=720T/天，全年按330天
則720×330=237600T/年
一年增加水泥237600-151200=86400(T)
每噸按20元利潤(rùn)計(jì)86400×20=1728000元
3.5系統(tǒng)改造前后對(duì)比
|
倉(cāng)別 |
一倉(cāng) | ||||||
|
級(jí)配 |
φ80mm |
φ70mm |
φ60mm |
φ50mm |
總裝載量t |
平均球徑mm |
填充率率% |
|
改造前 |
3 |
9 |
10 |
8 |
30 |
62.33 |
31 |
|
改造后 |
1.7 |
4．5 |
5 |
5．5 |
16.7 |
63.8. |
30 |
|
倉(cāng)別 |
二倉(cāng) | |||||
|
級(jí)配 |
φ50mm |
φ40mm |
φ30mm |
總裝載量t |
平均球徑mm |
填充率率% |
|
改造前 |
7 |
6 |
3 |
16 |
42.5 |
29 |
|
改造后 |
5 |
6 |
6.15 |
17.15 |
41.69 |
31.5 |
|
倉(cāng)別 |
三倉(cāng) | |||||
|
級(jí)配 |
φ30×35mm |
φ25×30mm |
φ14×16mm |
φ12×14mm |
總裝載量t |
填充率率% |
|
改造前 |
3 |
15 |
10 |
9 |
37 |
27 |
|
改造后 |
6 |
15 |
16 |
10 |
48 |
28.5 |
表1-3 磨機(jī)調(diào)整前后研磨體級(jí)配
|
隔倉(cāng)板型式 |
一、二倉(cāng)之間 |
二、三倉(cāng)之間 |
|
改造前 |
單層 |
雙層篩分 |
|
改造后 |
雙層篩分 |
雙層篩分 |
表4 ?磨機(jī)調(diào)整前后隔倉(cāng)板型式