高效選粉與閉路粉磨技術(shù)的優(yōu)化改造

　　目前水泥球磨機的生產(chǎn)方式主要有兩種：閉路粉磨系統(tǒng)和開路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)。如何將這兩種生產(chǎn)方式科學(xué)地融合在一起形成“閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)”一直是許多水泥研究者孜孜以求的研究目標(biāo)。由南京工業(yè)大學(xué)、鹽城工學(xué)院、江蘇吉能達(dá)建材設(shè)備有限公司聯(lián)合研制成功的“閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)”，已成功推向市場多年。在全國近千家水泥企業(yè)使用之后，以其驕人的業(yè)績深受用戶的好評。

　　一、水泥球磨機目前的生產(chǎn)方式

　　水泥球磨機目前主要有以下兩種生產(chǎn)方式：

　　1、開路高細(xì)高產(chǎn)磨系統(tǒng)

　　開路高細(xì)高產(chǎn)粉磨技術(shù)經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用，目前已經(jīng)成熟，其優(yōu)點是：具有很大表面積的微鍛或微球的使用，使球磨機的研磨效率得到進(jìn)一步的提高，水泥的細(xì)度進(jìn)一步降低，顆粒的形貌良好，容易達(dá)到水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求。在國內(nèi)有部分廠家甚至將比表面積不高的中短磨閉路粉磨系統(tǒng)，改造成開路高細(xì)高產(chǎn)磨，以滿足水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求。其缺點是：a、系統(tǒng)產(chǎn)量低于閉路磨系統(tǒng)；b、水泥顆粒分布比較寬，雖然能制得高比表面積的水泥，但水泥中＜3μm的微粉含量較高，水泥的需水量增加，水泥密實度降低，不利于水泥強度的發(fā)揮。

　　2、 閉路磨系統(tǒng)

　　即由管磨機和選粉機組成的閉路粉磨系統(tǒng)。也是目前采用的最多的一種粉磨系統(tǒng)。對于配用了O-Sepa或Sepax等直籠形高效選粉機的大直徑（Φ3.0m以上）球磨機，因大磨機的研磨效率和選粉機的選粉效率均較高，因此，無論是水泥的質(zhì)量還是水泥的產(chǎn)量都較高。但對于配用離心式、旋風(fēng)式及轉(zhuǎn)子式選粉機等小直徑（Φ3.0m以下）球磨機而言，因磨內(nèi)研磨體的瀉落高度小，鋼球的沖擊力和研磨能力都不如大磨機，再加上采用普通選粉機，回粉中的細(xì)粉含量較高，使球倉的緩沖力增加，從而削落了鋼球的沖擊力，磨機的產(chǎn)量偏低，特別是水泥的細(xì)度偏粗，比表面積偏低。還有一些廠家雖然水泥的細(xì)度已經(jīng)控制在2%以下（指0.08 mm方孔篩篩余）但比表積僅有280～300m2/kg ,究其原因主要是水泥中雖然＞80μm的顆粒小于2%，但40～80μm含量卻高達(dá)30%左右，而30μm以下的顆粒含量卻很少，但有40～50%，我們一般要求比表面積在320 m2/kg的水泥，其＞45μm 顆粒含量應(yīng)小于12%。因此普通閉路中短磨很容易出現(xiàn)強度偏低，比表面積不高的問題。

　　二、閉路高細(xì)高產(chǎn)磨系統(tǒng)

　　由南京工業(yè)大學(xué)、鹽城工學(xué)院、江蘇吉能達(dá)建材設(shè)備有限公司聯(lián)合研制開發(fā)出的閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)，就是采用T-Sepax三分離選粉機對現(xiàn)有的篩分磨進(jìn)行閉路改造。

　　其關(guān)鍵的技術(shù)改造要點在于：

　　1、原開路高細(xì)高產(chǎn)磨磨內(nèi)改造

　　我們知道開路高產(chǎn)高細(xì)磨磨內(nèi)物料的流速較慢，篩分隔倉板的篩分速度也較慢，研磨倉所使用的一般的微鍛（Φ8，Φ10，Φ12）或微球，要求進(jìn)入研磨倉的物料粒徑小于3.0mm，若改造成閉路系統(tǒng)后磨內(nèi)物料的通過量比之前高出三倍，磨內(nèi)物料的流速必須加快，否則，磨機極易產(chǎn)生飽磨現(xiàn)象，因此必須對磨內(nèi)進(jìn)行改造。

　?、俑淖儸F(xiàn)有隔倉板形式，提高篩分速度

　　目前開路高細(xì)磨的篩分隔倉板多數(shù)是垂直布置的，物料通過篩板篩縫時的動力是物料的側(cè)向堆積壓力。由于堆積高度很小，堆積壓力較弱，物料的篩分速度較慢，篩分效率較低。

圖一、閉路磨內(nèi)改造示意圖

　　由江蘇吉能達(dá)公司研制成功并獲得國家專利的螺旋狀篩分裝置則是將若干塊月牙形的細(xì)孔篩板組合成螺旋漿狀結(jié)構(gòu)，前倉物料通過隔倉篦板后，充填在螺旋狀篩板上的物料在旋轉(zhuǎn)到一定高度后，在重力和堆積壓力的雙重作用下，在篩板斜面上自上而下滑落的過程中進(jìn)行篩分，并且在物料下滑的同時，部分細(xì)料隨風(fēng)吸入二倉。通過眾多廠家的使用證明，當(dāng)篩板縮小到1.5～2.5mm時，其通過能力完全能滿足閉路高細(xì)磨的要求。由于篩板的縫隙也進(jìn)一步變小，微鍛倉中的物料的流速必然加快，更能在使用原有微鍛的條件下進(jìn)一步提高磨機的研磨效率，讓磨機多出合格的成品。

　?、谡{(diào)整磨內(nèi)的鋼球級配

　　物料通過量增大后，我們可以通過調(diào)整磨內(nèi)的鋼球級配來穩(wěn)定磨內(nèi)物料的流速。

　　a、破碎倉的研磨體級配

　　一般為3～5種級配，以出半個鋼球為宜。

　　b、研磨倉的研磨體級配

　?、砰]路高細(xì)磨的研磨倉比較適宜采用微球，因為微球與細(xì)顆粒接觸的機會較多。

　　我們在建湖縣水泥廠化驗室通過小磨試驗發(fā)現(xiàn)：小磨用變頻器調(diào)速，以不讓鋼球呈拋落的狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為宜，用微球與微鍛做試驗，試驗用的物料直接取磨機一倉隔倉板附近的料，充分?jǐn)嚢瑁殖蓛山M，分別用微球和微鍛放入化驗室小磨中做試驗，研磨同樣的時間，采用32μm 的方孔篩做篩余，看哪一組的篩余大，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用微鍛的那一組篩余比用微球的那一組要大。

　　⑵ 使用微球的磨機磨內(nèi)流速發(fā)生變化。

　　研磨倉使用微球以后，空隙率增大，使得物料流速加快。此時原活化裝置不能適應(yīng)這樣的流速，必須采用具有擋料、返料功能的新型活化裝置。

　?、?改造磨機出料裝置

　　一般開路高細(xì)高產(chǎn)磨的磨尾出料裝置都有延緩磨內(nèi)流速的作用，將其改造成閉路高細(xì)高產(chǎn)磨必須要加快出料篦板的通過量。

　　④磨內(nèi)通風(fēng)的問題

　　溫度高，水份大，風(fēng)速要高一些。

　　溫度低，水份小，風(fēng)速可低一些。

　　2、采用高效T-Sepax三分離選粉機

　　開路篩分磨改造成閉路篩分磨后，其磨內(nèi)篩分隔倉板的篩分速度受到一定限制，要求磨機的循環(huán)負(fù)荷不宜太高，一般要控制在80～110%，這就要求選粉機的選粉效率必須要達(dá)到85%以上。由南京工業(yè)大學(xué)、鹽城工學(xué)院、江蘇吉能達(dá)建材設(shè)備有限公司研制成功并獲得一項發(fā)明專利和四項實用新型專利的T-Sepax三分離選粉機，其選粉效率達(dá)到了90%以上。

　　T-Sepax三分離選粉機優(yōu)點在于：

　　1) 采用O-Sepa的分級原理（即由導(dǎo)向葉片與籠形轉(zhuǎn)子組成的渦流分級區(qū)）設(shè)計分級區(qū)域。

圖二、三分離選粉機示意圖

　　2) 增設(shè)分散和預(yù)分級區(qū)域，采用高風(fēng)壓，強氣流，首先將高速拋散的物料進(jìn)行強力分散，并在旋轉(zhuǎn)氣流作用下將大于150～200μm的粗顆粒分離出來，這樣即提高了物料分散度，又大大減輕了主分離區(qū)域內(nèi)物料的相互干擾作用。

　　3)  徹底改變了現(xiàn)有各種選粉機分散與分離完全處在統(tǒng)一區(qū)域的弊端，將分散與分離區(qū)域隔開，能夠單獨分別調(diào)節(jié)分散和分離區(qū)域內(nèi)氣體流場的流速，這樣既能提高物料的分散程度，又能提高物料的分離效率。

　　4)其專利型整流籠形轉(zhuǎn)子的運用使得分級圈表面氣體流場均勻而穩(wěn)定，其任何一處的氣體流速相對誤差均<5%，為精確分級創(chuàng)造了條件。

　　5) 與O-Sepa選粉機相比，其分級效率要高5%以上，但其系統(tǒng)裝機容量確要降低30%，且可在正壓下工作，細(xì)粉收集僅采用高效旋風(fēng)筒即可，無需再配置龐大的氣箱脈沖袋式除塵器，這樣不但降低了粉磨電耗，而且也降低了投資費用（省去了大型氣箱脈沖袋式除塵器）和維護(hù)保養(yǎng)費用。

　　6) 與轉(zhuǎn)子式選粉機相比其分級效率高出15%，因而產(chǎn)量要高出20～30%，而裝機容量卻差不多。

　　三、技術(shù)特點

　　1、水泥顆粒級配更趨合理

　　普通閉路粉磨系統(tǒng)，由于選粉機的選粉效率不高，循環(huán)負(fù)荷較大（轉(zhuǎn)子式在100～150%），因而磨機內(nèi)的研磨體尺寸較大，物料在磨內(nèi)的流速較快，出磨水泥中的成品量不高。比如，同樣在0.08㎜方孔篩篩余控制<3%的情況下，其<30μm的顆粒含量一般45～50%左右，3～30μm的含量只占40%左右，>45μm的含量反而占到20～25%，水泥顆粒偏粗，3～30μm的含量不高，水泥強度偏低。

　　開路高細(xì)磨制出的水泥其顆粒分布范圍較寬，當(dāng)0.08㎜方孔篩篩余控制<3%時，其<30μm顆粒的含量一般60～65%，3～30μm的含量45～50%，而<3μm要占到15%左右，由于物料在磨內(nèi)的停留時間長，過粉磨現(xiàn)象嚴(yán)重，水泥中<3μm的微粉較多，對水泥后期強度發(fā)揮不利。

　　閉路高細(xì)高產(chǎn)磨粉磨系統(tǒng)則彌補了上述兩種粉磨系統(tǒng)的不足。

　?、倥c普通閉路磨相比，由于磨內(nèi)采用篩分裝置和微型研磨體，物料在磨內(nèi)的流速大大降低，同時微鍛的表面積要增大到一倍以上，研磨能力大幅度提高。

　　②與開路高細(xì)高產(chǎn)磨相比，由于增設(shè)了新型T-Sepax高效三分離選粉機，物料在磨內(nèi)的流速加快，研磨時間縮短，過粉磨現(xiàn)象大大減輕，水泥中<3μm的含量由15%左右下降到5%左右。

　　綜上所述，閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)磨制的水泥顆粒級配將更趨合理，當(dāng)生產(chǎn)表面積340㎡/㎏的水泥時，其3～30μm含量占到60～65%，而<3μm的含量僅占5%左右，混凝土的性能大為改善。

　　2、粉磨工藝更趨完善

　?、?用先進(jìn)的T-Sepax選粉機在獲得很高的選粉效率同時，球磨機的產(chǎn)量得到大幅度提高。

　?、?閉路磨磨內(nèi)篩分裝置的應(yīng)用，使得閉路磨也能采用表面積大得多的微鍛或微球，從而提高了磨機的研磨效率，水泥質(zhì)量大幅度提高。

　?、?通過改變選粉機的導(dǎo)風(fēng)葉片角度、選粉機的風(fēng)量和磨機的鋼球級配即可獲得我們所需要的水泥顆粒級配。

　　④ 通過改變選粉機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，即可方便地控制水泥的細(xì)度。

　?、?根據(jù)各水泥廠物料的粒度、易磨性等參數(shù)，可通過調(diào)節(jié)“控制流隔倉篦板”的過料速度來控制一二倉的流速，平衡一、二倉的能力。

　　四、結(jié)束語

　　在“閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)”的開發(fā)研究過程中，我們充分吸收和借鑒了國內(nèi)外最先進(jìn)的技術(shù)成果，針對現(xiàn)有高效選粉機和磨內(nèi)篩分技術(shù)存在的問題，有針對性的進(jìn)行了重大改進(jìn)和完善。我們采用了O-Sepa選粉機渦流分級原理的同時，還增設(shè)了螺旋漿式分散裝置及變截面的整流型籠形轉(zhuǎn)子，并使得選粉機完全可以在正壓狀態(tài)下工作，而無需配置氣箱脈沖袋式除塵器，并且系統(tǒng)阻力與同規(guī)格的O-Sepa選粉機系統(tǒng)相比要低得多，因而配置的電機功率僅是O-Sepa選粉機的70%左右，這樣既降低了系統(tǒng)的投資又節(jié)省了電力消耗。對球磨機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了重大改進(jìn)，采用了全新的螺旋漿式雙層隔倉板，與同規(guī)格開路篩分磨的篩分隔倉板相比，在篩隙寬度由3.0～4.0mm縮小到1.5～2.5mm時，其螺旋槳式篩分隔倉板的通過能力反而提高了3～4倍，從而使得閉路磨也能使用微鍛或微球，磨機的研磨效率大大提高。鑒于這種“閉路篩分磨”的技術(shù)特點和技術(shù)優(yōu)勢，在全國多家水泥企業(yè)的水泥粉磨系統(tǒng)中已經(jīng)得到應(yīng)用，并取得了驕人的業(yè)績。