1、1预粉磨技术及其应用要点分析邹伟斌 邹捷摘要:本文探讨了水泥磨前预处理方式中的预粉磨技术及其要点，分析了影响水泥磨机产、质量的相关因素，提出了相应的技术措施.关键词:预粉磨 粉磨流程 粉磨效率水泥生产过程中，物料粉磨电耗占综合电耗的 70%左右，直接影响水泥的制造成本。如何积极采用新工艺、新技术、新材料，大幅度提高粉磨系统生产效率、降低电能消耗成本，是摆在水泥工程技术人员面前的一项紧迫任务。本文以水泥粉磨系统为例，探讨磨前预处理工艺对水泥粉磨过程产、质量的影响:1.水泥磨前预处理方式入磨物料粒度是制约磨机粉磨效率的重要工艺参数。尤其是对水泥粉磨工艺而言，因所磨物料理化性能和显微硬度不同，易磨性
2、指标均差于生料组成中的物料。所以必须采取合理的技术手段，实施磨前物料预处理，缩小入磨粒度“多碎少磨” ，把磨机一仓的破碎功能部分或全部移至磨外完成，才能大幅度提高现有粉磨系统产量、降低粉磨电耗。关于磨机产量与入磨物料程度之间的关系，可由下式表述:Kd=G2/G1=(d1/d2)X式中:Kd-磨机的相对生产率或称粒度系数G1.G2-分别代表入磨粒度为 d1、d2 时的磨机产量(t/h)X-指数，与物料特性、成品粒度、粉磨条件有关.现以 X=0.20 为例，以此推出不同入磨粒度时磨机的相对生产率 Kd.表 1 不同入磨粒度时磨机的相对生产率 Kd25 20 15 10 5 3 225 1.00 1
3、.05 1.11 1.20 1.38 1.53 1.6620 1.00 1.06 1.15 1.32 1.46 1.5815 1.00 1.08 1.25 1.38 1.5010 1.00 1.15 1.27 1.385 1.00 1.11 1.203 1.00 1.082 1.00由表 1 可以看出将入磨物料粒度由 25mm 缩小至 2mm 以下，至少可使后续磨机增产幅度 60%以上，这与实际生产应用中的情况是比较吻合的。就目前采用的水泥磨前物料预处理方式而言，一是预破碎，二是预粉(碎) 磨。以下进行相关的技术分析：11 预破碎预破碎是指磨前采用破碎机对入磨物料进行集中或单独处理，缩小其粒度
4、至 5-8mm 以下。常用的有锤式破碎机、立式冲击破碎机等，一般可使粉磨系统增产 1520%。由于机d2kdd12内所用锤头、护板耐磨材料和被破物料硬度等方面的原因，预破碎设备的出机物料粒度短期内较好，长期效果较差。必须及时对机内锤头，护板间隙进行调整，否则，随着时间的推移，其出机粒度变大，失去预处理意义。具体来讲，单独采用预破碎而未设置出机物料闭路筛分为系统，难以长期保持稳定的增产效果；而采用由回转筛、破碎机组成的闭路筛分破碎系统的工艺复杂，设备多，维护量大；预破碎对石灰石等中硬度物料的处理能力较好，而对硬度高的水泥物料，尤其是新型干法窑生产的“干硬”熟料的破碎能力较差。尽管预破碎一次性投资
5、较省，物料处理电耗不高(3-5Kwh/t)，但长期的维护费用较高。预破碎工艺的局限性导致入磨物料中细粉比例较少，尤其 2mm 以下颗粒更少，故系统增产幅度不会太大。12 预粉(碎)磨1.2.1 辊压机辊压机的问世已有 20 多年历史，其粉碎机理为高效率的高压料床粉碎，物料受到挤压后，矿物晶格缺陷增加，内部裂纹增多、邦德功指数降低、易磨性显著提高，辊压机处理物料电耗一般在 4-6Kwh/t。目前，大中型新型干法水泥企业或规模较大的粉磨站多采用辊压机+打散分级机(或 V型选粉机)+管磨机(开路或闭路 )的挤压联合粉磨系统.物料经循环挤压、打散分级后，可保证入磨物料为 2mm 以下粉体，能使后续管磨
6、机增产 50-100%，相应降低电耗 2030%，以国内某 100 万吨粉磨站为例，采用辊压机+V 型选粉机+闭路管磨机的挤压联合粉磨工艺，3.213m 闭路水泥磨产量达 120t/h，粉磨电耗在 24Kwh/t 左右，其指标尚属国内先进水平。但是，辊压机加工精度要求高、系统较复杂、辊面磨损后的处理和日常维护费用高。以 3.2m 磨前配置的辊压机和分级设备为例，设备造价在 300 万元左右，一般地方企业难以承受，在维护应用中受到一定的限制。此外，辊压机自身固有的“边缘效应”及侧挡板、辊面磨损到一定程度后，会显著影响管磨机的增产和节电。1.2.2 棒磨机水泥磨前加装棒磨机，对所有进磨物料进行预粉
7、磨或单独预磨熟料，比加装球磨机的效果更好。在 0-3mm 粗磨阶段，钢棒对物料的粉碎具有独特的“选择性” ，这是球磨所不具备的 1 。棒磨预粉磨充分体现出钢棒对物料的“线接触”特性，粉磨过程中，钢棒对被磨物料进行碾压辊轧，从而达到缩小物料粒度的目的.而球对物料的粉碎只有“点接触”功能，故其效果较差。采用棒磨预处理物料，粉磨电耗1mm 物料回棒磨处理，工艺较复杂.流程 3：设置选粉机对棒磨机处理后的物料进行选粉，选出的成品与后续闭路磨机成品一同入水泥园库，粗粉一部分回棒磨，工艺较复杂。流程 4：对于后续磨机为开流系统而言，流程 3 中选粉机的粗粉入后续磨机，棒磨所产生的成品与后续磨机的成品一同入
8、水泥园库，工艺较复杂。各水泥企业可根据自身的实际，选择设置高效的生产流程。3表 2 棒磨机预粉磨物料粒度分析粒径(mm) 5 3 2 1 0.5 0.08 50%)、节电(20%)、高细 (成品比表面积 380m 2/Kg) 高强的综合技术经济效果。开路高细磨内隔仓板缝可取 8-10mm，磨尾出料篦板缝一般为 6-8mm，以便于使用小型研磨体.现以某粉磨站 2.26.5m 开路水泥磨为例，粉磨新型干法窑熟料，未设置磨前预处理时台时产量 11t/h(R802.5%)、粉磨电耗 42Kwh/t。采用预粉磨工艺后，磨机台时产量达 16.8t/h(R802.0%)、粉磨电耗 30.4Kwh/t，系统增
9、产幅度 52.73%，节电 27.62%。全年按运转率 88%计算，可增产水泥 5.08 万吨，按增产后的台时产量运行，全年可节电 150 万 kWh，节电价值达 90 万元。表 3 预处理前后磨机工艺参数变化项目 一仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状隔仓板缝(mm)二仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状出磨篦板缝(mm)前 2.75 44 9.52 阶梯 10-12 3.50 56 12.11 波纹 10后 2.25 36 7.79 阶梯 8-10 4.0 64 13.85 波纹+活化8为满足预处理工艺后续磨机粉磨状况，一仓长度适当缩短，二仓延长，以适应细磨粉状物料技术
10、要求。磨内研磨体级配过程中，采取“逐渐大”的方式，增强研磨体对物料的研磨功能.表 4 预处理后续磨体研磨体级配一仓 60 50 40 30 Dcp(mm) (%)1.2 2.4 3.6 4.8 12t 40 34.24二仓 2025 1823 1520 Dcp(mm) (%)44.6 6.9 11.5 23t 17.4 36.11改造后，总装载量为 35t，由于隔仓板及篦板缝缩小，为使用较小规格研磨体创造了良好条件，球、锻材质为低铬合金。预处理开路高细磨系统，必须强化通风除尘，磨内风速应0.6m/s，同时应采用布袋收尘工艺。在生产过程中，如果研磨体和衬板表面因静电吸附而影响粉磨效率时，可以考虑
11、引入助磨剂解决(以液体效果显著 ).该系统粉磨电耗一般在 30Kwh/t 左右，随系统产量的提高，粉磨电耗明显下降.采用预处理开路高细磨粉磨系统，还可以很方便地调节成品比表面积，生产32.5、42.5 甚至 52.5 级水泥.2.2 棒磨预处理闭路粉磨系统在中、小型水泥企业，闭路水泥粉磨工艺应用较广泛。不同于开路粉磨系统是其带有选粉机形成闭路循环，在原开路基础上可提高产量 20-30%。闭路粉磨工艺最重要的技术环节是选粉机的分级精度一定要高，性能稳定，长期运行可靠，否则难以达到最佳技术效果。最佳配置为:棒磨预处理+磨内筛分+磨外高效选粉。由于吸收了开路高细磨的部分技术特点，可以避免水泥颗粒级配
12、变宽的现象，力争使特征粒径含量更多一些，更有利于水泥水化活性及力学强度的进一步发挥。但目前采用磨内筛分的闭路磨不多，一般只用普通隔仓板及出料篦板，只是篦缝较以前有所缩小(如采用 6-8mm)，并采取防堵设计.现以某 2.26.5m 闭路水泥磨机进行分析，粉磨新型干法窑熟料，未设预粉磨时，闭路台产 12.2t/h(R803.0%)、粉磨电耗 37.1kwh/t，实施预粉磨技术后，磨机台产提高到 19.7t/h(R802.5%)、粉磨电耗 29.4kwh/t.增产 7.5t/h、增产幅度 61.48%，节电7.7kwh/t，节电幅度 20.75%。全年运转率 88%，可增产水泥 5.78 万吨，节
13、电 132 万 Kwh，节电价值达 79.2 万元。表 5 预处理前后磨机工艺参数变化项目 一仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状隔仓板缝(mm)二仓长度(m)比例(%)有效容积(m3)衬板形状出磨篦板缝(mm)前 2.75 44 9.52 阶梯 10-12 3.50 56 12.11 波纹 10-12后 2.50 40 8.65 阶梯 8-10 3.75 60 12.98 波形+活化8-10考虑物料流速及增产因素，闭路磨机一仓不宜太短；同时，研磨体平均尺寸较开路磨时适当放大。表 6 预处理后磨机研磨体级配一仓 60 50 40 30 Dcp(mm) 填充率(%)1.95 3.9 4
14、.55 2.6 13t 44 33.38二仓 2025 1823 1520 Dcp(mm) (%)6.6 8.8 6.6 22t 17.7 36.84改造后研磨体总装载量为 35t。由成都波特兰建材有限公司研发的 BYM1.92.5m 熟料预粉磨机(棒磨机)，用于贵州仁都息峰水泥有限公司 2.26.5m 闭路水泥磨前预处理，磨机台时产量由 13.2t/h 提高5至 18.9t/h(R803%不变)， 增产 6.7t/h，增产幅度达 50.76%。单位粉磨电耗由37.1kwh/t 降至 30.7kwh/t，节电 6.4kwh/t ，节电幅度达 17.25%。年运转率 按 85%计，全年可增产水泥
15、 5 万吨，节电 90 万 kWh，节电价值 54 万元。BYM1.62m 预粉磨机用于四川省叙永县叙鸿水泥有限公司 1.837m 闭路水泥磨，系统产量大幅度提高，单位粉磨电耗由 38Kwh/t 降至 26Kwh/t，节电 12Kwh/t，节电幅度达31.58%，磨机钢球和衬板消耗由 350g/t 水泥降至 120g/t 水泥.以上述两个企业为例，采用预粉磨技术后，均获得了显著的增产、节电、增效的综合技术经济效果。3 预粉磨工艺改进中需要注意的几个技术问题3.1 选用耐磨性能优良的钢棒，使棒磨长期保持较高而稳定的预粉磨功效，出磨粒度小而均匀。3.2 预粉磨前物料强化除铁物料预粉磨前需实施高效除
16、铁，铁质进入棒磨会引起钢棒磨损变快和磨损量不均匀，造成出磨物料粒度均匀性变差。同理，当后续磨机为闭路流程时，仍需加强除铁，可在选粉机回料的粗粉或磨尾设置高效除铁器，消除铁质对粉磨过程的影响。3.3 定期检查磨内钢棒磨损程度机械性能再优良的钢棒都会被磨损，磨损量是相对的，磨损是绝对的，磨损是时间的函数。应定期检查磨内钢棒磨损程度，防止“断棒、乱棒”事故造成的不良循环。3.4 后续磨机应采用耐磨性能优良的研磨体采用预粉磨机后，研磨成为水泥磨的主要工作。采用硬度高，耐磨性能良好的研磨体能稳定研磨体级配，大幅度降低球耗。另外，由于各仓研磨体规格较小，尤其细磨仓内研磨体尺寸更小，宜对衬板实施活化，以充分
17、激活研磨体对物料的细磨能力。同时，加强磨内通风，使磨机长期保持稳定的高效率粉磨状态。3.5 采用防堵设计的隔仓板及篦板磨内采用 8-10mm 较小缝隙的隔仓板及出料篦板时，为防止较小规格的研磨体堵塞篦缝，可采用垂直防堵设计，以保持良好的通风及物料流速。3.6 如果借鉴挤压联合粉磨的工艺特点，在预粉磨系统中进行一次成品与粗粉的分离，预粉磨中产生的成品与后续磨机的成品均匀混合，预计整个粉磨系统较现有产量会再提高10-20%。4 结束语4.1 在物料 0-3mm 粗磨阶段，钢棒对块状物料具有“选择性粉碎”的独特功能，这是球磨机所没有的，棒磨对物料的预处理效率高。4.2 棒磨预粉磨比破碎机可靠，比辊压
18、机省钱、比球磨机节电，是地方水泥企业和中型粉磨站优选的磨前物料预处理工艺。4.3 水泥生产过程中，粉磨系统电耗占总电耗的 70%左右。在能源日趋紧张，电价不断上扬的情况下，积极采用新技术新工艺，提高粉磨系统产量，降低单位电耗，是降低生产成本，提高企业经济效益最有效的技术途径。4.4 由于入磨粒度粒度为2mm 以下粉体，后续磨机采用小型研磨体，相同材质的情况下，小规格研磨体的磨耗量低于大规格研磨体。实际生产中，研磨体及衬板磨耗及磨机噪音均显著下降.4.5 熟料预粉磨机性能可靠，运行稳定，使用后增产幅度50%，节电幅度20%，具有广阔的推广应用前景。参考文献6【1】李书田，邹一峰水泥熟料的预破碎、预粉碎和预粉磨 建材环保与节能1994.2【2】李坤山等预粉磨系统磨机操作参数之研讨 ， 中国建材科技1995.2【3】邹俊甫、邹伟斌等水泥熟料磨前预处理方法讨论 ， 中国建材装备1995.2【4】邹伟斌、赵慰慈提高水泥实物质量的综合措施与途径 ， 立窑水泥企业技术进步实施要点及可持续发展文集.中国建材工业经济研究会水泥专业委员会.2003.11【5】邹伟斌.陈敬明挤压联合粉磨工艺中多仓管磨机参数的选择与调整 ， 新世纪水泥导报2008.17
