降低球磨機一倉研磨體平均粒徑對水泥質量的影響

鄒開旺

（惠州塔牌水泥有限公司，廣東 惠州 516820）

0 引言

輥壓機加球磨機聯合粉磨系統中，輥壓機工作效率持續提升，入磨物料粒度相繼縮小，球磨機在實際生產中無需過大粉碎能力，即可保證出磨水泥物理力學性能。而科學選擇研磨體填充率、裝載量以及級配設計是提升球磨機綜合產量，減少能耗的基本措施。本文以輥壓機+球磨機聯合粉磨系統為例，通過合理調整球磨機一倉研磨體的平均粒徑，提升磨機綜合粉磨效率，減少出磨水泥篩余，保障水泥強度，不僅符合水泥企業追求經濟利益的本質，也符合降低消耗的社會利益。

1 一倉研磨體級配調整前的狀況

1.1 水泥磨調整前的級配方案

本次研究的4#水泥磨系統屬于球磨機+輥壓機的聯合粉磨裝置，磨機規格型號是Ф4.2m×13m，電機額定功率為900kW×2，輥壓機型號是Φ1.7m×1.1m，該粉磨系統適用于粉磨42.5R級別的水泥材料。磨機一倉研磨體調整前的鋼段規格以及水泥磨級配方案如表1所示。

表1 調整前的水泥磨系統級配方案

由表1、表2可知，調整前的水泥磨1號倉能夠承載61.19t原材料，平均段徑為19.65mm，有效內徑是4.08m，有效倉長是3.75m，填充率是26.57%；2號倉能夠承載138.13t原材料，平均段徑為9.23mm，有效內徑是4.08m，有效倉長是8.75m，填充率是25.7%。

表2 調整前的鋼段型號規格

1.2 一倉研磨體調整前的篩余變化曲線

分析圖1可以進一步了解到一倉比表面積和不同等級的篩余變化并非十分明顯，整體做功效率較低[1]。

2 一倉研磨體平均粒徑調整措施

2.1 平均粒徑調整措施

通過連續檢測球磨機一倉研磨體中入磨物料的比表面積和細度，得到的參數范圍如表3所示。

表3 入磨物料細度和比表面積

通過表1可以發現，球磨機一倉研磨體的0.2mm篩余在2%～4%之間，0.08mm篩余在12%～16%之間，而0.045mm篩余在28%～35%之間，對應比表面積在220～240kg/m2之間，確定入磨整體細度相對較低，能夠維持一種平穩發展的狀態。針對該種狀況，可以選擇大范圍減少1倉段徑方式進一步提升整體粉磨效率。調整后的級配方案如表4所示。

表4 調整后的水泥磨系統級配方案

通過表5分析可知，此次調整中，球磨機一倉研磨體的有效內徑和有效倉長維持不變，1倉填充率從26.57%減少到24.28%，而2倉的填充率保持不變；1倉的平均段徑從19.65mm減少到11mm，2倉平均段徑不變；1倉的裝載量從61.19t減少到56t，2倉維持不變；整體裝載量從最199.32t減少到194.13t。在此次調整過程中，通過減少1倉的平均段徑、填充率和裝載量，維持2倉各個參數不變，能夠直觀分析粒徑調整變化對研磨體研磨性能的影響[2]。

表5 調整后的鋼段型號規格

2.2 一倉研磨體級配調整效果

球磨機一倉研磨體級配調整后，設備運行一個月的篩余變化曲線如圖2所示。

由圖2篩余曲線分析發現，1倉對應比表面積呈現出穩定提升的狀態，不同級別篩余存在顯著降低的趨勢，提升了整個研磨系統的粉磨效率。球磨機一倉研磨體平均粒徑調整前后運行參數變化如表6所示。

表6 球磨機一倉研磨體調整前后基礎運行參數變化

通過表6、表7對比分析，可以發現球磨機一倉研磨體參數調整后，運行變化最為突出的是出磨水泥0.045mm篩余明顯下降，在混合材料摻量以及比表面積相同的條件下，水泥3d及28d強度都得到了顯著提升。通過顆粒級配分析，調整后的出磨水泥顆粒整體均勻性系數維持在0.980~0.995之間，而在對平均粒徑進行調整前，水泥顆粒均勻性系數大部分維持在0.960～0.980之間，水泥顆粒大小相對集中。

表7 研磨體調整前后出磨水泥質量變化

2.3 一倉研磨體平均粒徑減小對水泥質量的影響

隨著水泥生產設備及工藝的更新，輥壓機和球磨機的聯合應用進一步降低了聯合磨粉系統內入磨物料的整體粒度，即便1倉中的平均粒徑調整為僅11mm的小段后，設備的破碎能力也可以滿足系統研磨要求，不會產生水泥跑粗等問題。減少1倉的平均球徑參數后，在混合材料相同以及比表面積一致的條件下進行水泥粉磨，0.045mm篩余呈現出顯著降低的趨勢，更多熟料粉磨至0.045mm粒徑以下，有利于進一步提高水泥強度，但同時也產生了水泥顆粒集中發展趨勢，導致標準稠度下需要進一步擴大水泥材料用水量，形成一定負面影響。為此需要針對球磨機一倉研磨體的平均粒徑采取有效的控制措施，明確具體范圍標準，進一步降低平均粒徑對水泥生產的不良影響，保障水泥生產質量[3]。通過減少1倉中的平均球徑，進一步提升球磨機的整體研磨效率，發揮出良好的節電功能。

3 平均球徑設計思路

研磨體平均球徑是研磨體級配設計中的基礎環節與核心參數，會受到物料性質、物料水分、入磨物料粒度、粉磨流程、倉鼠、磨機直徑等方面的影響。針對鋼段，可以通過等效球徑進行顯示。目前，研磨體的平均球徑選擇主要以經驗判斷。隨著研磨體平均球徑的擴大，會產生更強的沖擊力，對應研磨體內部堆積空隙率擴大，加快物料流通速度，降低水泥產品細度。假如磨機后倉研磨體平均球徑過高，能夠消除各種物料的粗顆粒，提升磨機綜合產量，但會影響產品比表面積，降低水泥強度。因此，需要密切聯系生產實踐經驗，針對研磨體平均球徑進行選擇，需要綜合以下幾方向進行考慮：

（1）第一倉入磨物料整體粒度較大，為此需要更大的沖擊力，所以需要選擇相對較大的平均球徑，而尾倉主要功能便是研磨，擴大入磨物料綜合比表面積，所選平均球徑應該相對小一些。

（2）假如產品細度較粗，為了控制細度，應適當加入小直徑球或段，縮減平均球徑，控制段徑。如此不但能夠提升設備整體研磨能力，同時還可以有效擴大料球接觸面積，提升產品綜合比表面積，合理控制物料細度。

（3）當磨機處于較高轉速條件下，球的離心力較大，鋼球提升較高，形成更大沖擊力，需要適當縮小平均球徑。

（4）隨著磨機直徑的擴大，則研磨體提升高度更高，會形成更大的沖擊力，需要適當縮減平均球徑。

（5）入磨物料內部存在較大的水分含量，會導致物料流速減緩，降低磨機綜合產量。為此需要適當擴大平均球徑，改善設備沖擊力，加快內部物料流動，提升磨機綜合產量。

（6）在對研磨體的平均球徑進行設計時，需要結合磨機倉數進行系統考慮。隨著倉數的增加，需要適當擴大第一倉研磨體平均球徑。如在三倉磨的研磨體設計中，第一倉研磨體平均球徑和兩倉磨的一倉平均球徑相比要更大一些。

（7）因為閉路磨一倉存在各種小粒度回料，所以閉路磨一倉平均球徑和開路磨相比要小一些。

（8）隨著物料粒度的擴大，研磨體平均球徑擴大。相反條件下，需要縮減平均球徑。其中需要注意，一般水泥研磨中，因其流動性較差，物料層厚度較高，盡管尾倉物料粒度降低，但也不能使用過小研磨體[4]。

4 結束語

綜上所述，輥壓機及相關裝置的應用，進一步縮小了磨機用球直徑，降低消耗，提高了生產效率。但不能忽視降低球磨機一倉研磨體平均粒徑對水泥質量的影響。為了進一步提升球磨機的生產質量，保障生產效率，需要準確把握各個參數變化的影響，為后期設備創新設計提供參考。