采用不同分級設備的擠壓聯(lián)合粉磨工藝

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(合肥水泥研究設計院，安徽 合肥 230051)

引言

擠壓聯(lián)合粉磨工藝系統(tǒng)作為一項成熟的技術(shù)，已經(jīng)廣泛應用于水泥生產(chǎn)企業(yè)水泥粉磨工藝的技術(shù)改造、擴建和新線建設項目。由于技術(shù)的不斷進步，擠壓聯(lián)合粉磨工藝的工藝配置已經(jīng)不僅僅是以打散分級機作為整個粉磨工藝中惟一的分級設備?？蛻艨梢愿鶕?jù)產(chǎn)能規(guī)模的不同要求，在磨機規(guī)格相同的情況下，選用不同形式的分級設備來適應生產(chǎn)規(guī)模的需求。由于分級設備的不同，對相同規(guī)格磨機的系統(tǒng)主機設備如輥壓機的配置規(guī)格及運行參數(shù)也有所不同，粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)能以及整個系統(tǒng)的投資額也不盡相同?？蛻艨筛鶕?jù)自身的具體情況，結(jié)合企業(yè)對粉磨工藝產(chǎn)能或粉磨工藝性價比的要求和側(cè)重，選用更適合自身企業(yè)實際的粉磨工藝。本文主要闡述采用不同分級設備的擠壓聯(lián)合粉磨工藝及其技術(shù)特點。

1 打散分級機

1.1 工藝特點

打散分級機采用離心沖擊粉碎的方式將被擠壓后形成的密實的料餅充分打散，以內(nèi)循環(huán)風構(gòu)成分級風力場，并輔以機械篩分的方式對通過分級區(qū)的物料進行粗細分級，細顆粒物料入磨，粗顆粒返回輥壓機繼續(xù)擠壓，從而實現(xiàn)將更多的粉磨功由高效率粉碎作業(yè)的輥壓機來承擔的技術(shù)構(gòu)想。根據(jù)對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，入磨物料的0.08 mm方孔篩的成品粒級物料通過量大約在40%左右，粒徑<0.9 mm的物料約在80%左右，進入Ⅱ倉的物料細度范圍大約為0.08 mm篩篩余22%～27%，0.2 mm篩篩余約在20%以下；進入Ⅲ倉的物料0.08 mm方孔篩篩余大約為14%～17%，0.2 mm篩篩余約在4%以下。入磨物料的粒度組成說明，其平均粒徑和易磨性均已獲得大幅度改善，這為水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量的大幅度提高奠定了良好的基礎。因此，可采用較小的平均球徑，并省略粗碎球倉，以高頻率的沖擊研磨為主的方式進行粉磨作業(yè)。采用該技術(shù)對水泥粉磨工藝進行技術(shù)改造、擴建，可在原有基礎上提高水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量60%以上，具有工藝流程簡單、投資省、節(jié)能降耗效益顯著的特點。由于打散分級機是以強勁的離心沖擊粉碎的方式分散料餅，對密實度更高的料餅具有較強的適應能力，所以輥壓機可以采用相對稍高的液壓系統(tǒng)操作壓力對物料實施擠壓。

1.2 應用實例

江西撫州紅獅2 500 t/d水泥粉磨站，選用打散分級機為分級設備構(gòu)成擠壓聯(lián)合粉磨生產(chǎn)工藝。其主機配置為：HFCG150-100輥壓機1臺；SF600/140打散分級機1臺；Φ4.2 m×13 m球磨機(開流)1臺。水泥生產(chǎn)配比見表1，分級設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2。粉磨系統(tǒng)產(chǎn)能為：生產(chǎn)32.5 MPa水泥：145 t/d；生產(chǎn)42.5 MPa水泥：135 t/d。

表1 水泥生產(chǎn)配比

表2 分級設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2 靜態(tài)氣流分級機

2.1 工藝特點

靜態(tài)氣流分級機對物料的打散采取的是連續(xù)重力粉碎的方式，經(jīng)輥壓機擠壓后呈密實餅狀的物料由進料口進入，依次撞擊在中部筒體內(nèi)腔連續(xù)交錯布置的打散隔板被粉碎。打散和分級是在同一區(qū)域內(nèi)同時進行，分選風氣流由進風口進入中部筒體內(nèi)腔的打散分級區(qū)分選物料，以氣力提升方式對被粉碎的物料進行粗細分級。物料在連續(xù)撞擊打散隔板被充分粉碎后形成松散均勻的料幕在中部筒體的內(nèi)腔(也即打散分級區(qū))持續(xù)沉降，運動慣性較小的細顆粒及粉狀物料通過打散分級區(qū)時在分選風氣流的作用下改變運動狀態(tài)，隨分選風從出風管道的出風口被帶出進入下一工序的粉磨；運動慣性較大的粗顆粒物料則以接近自由沉降的狀態(tài)通過分級區(qū)從下料口排出，與配料系統(tǒng)輸送的新物料一起返回位于輥壓機上方的穩(wěn)流秤重倉入輥壓機重新擠壓，從而構(gòu)成與輥壓機圈流操作的獨立回路。據(jù)統(tǒng)計，入磨物料的0.08 mm方孔篩通過量大約在70%以上，0.9 mm方孔篩篩余基本為0，0.2 mm方孔篩篩余為4%左右。從上述數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，以靜態(tài)氣流分級機作為分級設備的聯(lián)合粉磨工藝的入磨物料粒度組成與以打散分級機作為分級設備的聯(lián)合粉磨工藝中進入開流操作的高細高產(chǎn)磨第Ⅱ倉物料的粒度組成基本類似。以此為依據(jù)，在以V型分級機作為分級設備的聯(lián)合粉磨工藝中，球磨機的研磨體級配可進一步降低平均球徑，其水泥粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量有更大的提升空間，大約可獲得100%以上的增產(chǎn)幅度。

2.2 應用實例

江蘇徐州淮海中聯(lián)水泥廠5 000 t/d水泥粉磨生產(chǎn)線，以靜態(tài)氣流分級機作為分級設備構(gòu)成擠壓聯(lián)合粉磨生產(chǎn)工藝。其主機配置為：HFCG160-140輥壓機1臺；HFV3500氣流分級機(靜態(tài))1臺；Φ4.2 m×13 m球磨機(開流)1臺。水泥生產(chǎn)配比見表3，分級設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表4。粉磨系統(tǒng)產(chǎn)能為：生產(chǎn)32.5 MPa水泥：200 t/d；生產(chǎn)42.5 MPa水泥：180 t/d。

表3 水泥生產(chǎn)配比

表4 分級設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3 動態(tài)氣流分級機

3.1 工藝特點

動態(tài)氣流分級機的工作原理與靜態(tài)氣流分級機大致相同，稍有差異的是動態(tài)氣流分級機是在靜態(tài)氣流分級機的基礎上設置了一個具有控制分選物料切割粒徑的動態(tài)選粉機，可以采用控制風量和控制動態(tài)選粉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速兩種手段調(diào)整分選物料的細度和粒度組成。以動態(tài)氣流分級機作為分級設備構(gòu)成的聯(lián)合粉磨工藝可以獲得更細的入磨物料細度。試驗結(jié)果表明，入磨物料的0.2 mm方孔篩篩余基本為0，0.08 mm方孔篩篩余在5%以下。與以靜態(tài)氣流分級機作為分級設備的聯(lián)合粉磨工藝相比，采用動態(tài)氣流分級機具有更大的產(chǎn)能提升空間，其入磨物料的粒度組成相當于以打散分級機作為分級設備的聯(lián)合粉磨工藝中進入球磨機Ⅲ倉的物料，磨機的研磨體級配可選用規(guī)格更小的研磨體，以充分發(fā)揮小規(guī)格研磨群體高頻率高細研磨的特點，從而獲得更加優(yōu)異的系統(tǒng)產(chǎn)能。與相同規(guī)格磨機的傳統(tǒng)水泥粉磨工藝相比，采用動態(tài)氣流分級機的產(chǎn)能提升幅度可超過150%，這種類型的聯(lián)合粉磨工藝同樣適用于對產(chǎn)品比表面積要求更高的礦渣及鋼渣的粉磨工藝。

3.2 應用實例

山東曲阜金塔王水泥廠2 000 t/d水泥粉磨生產(chǎn)線，以動態(tài)氣流分級機作為分級設備構(gòu)成擠壓聯(lián)合粉磨生產(chǎn)工藝。其主機配置為：HFCG140-80輥壓機1臺；HFVW2000氣流分級機(動態(tài))1臺；Φ3.0 m×9 m球磨機(開流)1臺。水泥生產(chǎn)配比見表5，分級設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表6。粉磨系統(tǒng)產(chǎn)能為：生產(chǎn)32.5 MPa水泥：107 t/d；生產(chǎn)42.5 MPa水泥：97 t/d。

表5 水泥生產(chǎn)配比

表6 分級設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計

綜上所述，將各類分級設備的物料分級性能列于表7。

表7 各類分級設備的物料分級性能

4 根據(jù)需要確定方案的選取

在技術(shù)改造和擴建工程項目中，在磨機規(guī)格一定的情況下，可根據(jù)不同的需要選取能夠滿足產(chǎn)能要求的工藝配置。例如分級設備選用打散分級機，可使整個粉磨系統(tǒng)的臺時產(chǎn)量提高60%左右，系統(tǒng)產(chǎn)能明顯增加，如果粉磨工藝采用磨機開路操作的高細高產(chǎn)磨技術(shù)，整個粉磨工藝流程則更加簡潔流暢，便于維護管理，而且投資省、系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率高，從系統(tǒng)投資額和產(chǎn)出能力綜合分析，是性價比最優(yōu)的經(jīng)濟型配置。如果能夠在保證系統(tǒng)正常運行的前提下精心細化每一個技術(shù)環(huán)節(jié)，更加有效地挖掘磨機的產(chǎn)能，其節(jié)電效果尤為顯著。

若磨機規(guī)格較小，但技術(shù)改造工程對系統(tǒng)產(chǎn)量要求很高，當選用打散分級機作為分級設備難以滿足產(chǎn)能要求時，可選用氣流分級機作為分級設備。以靜態(tài)氣流分級機作為分級設備的水泥粉磨工藝具有更高的系統(tǒng)產(chǎn)能，但系統(tǒng)較為復雜，由于需要滿足更高的分級精度，需選用更大規(guī)格的輥壓機，從而使得整個粉磨系統(tǒng)的裝機功率增大，投資更高。盡管輥壓機承擔的粉磨功的比率和系統(tǒng)產(chǎn)能明顯超過了以打散分級機作為分級設備的聯(lián)合粉磨工藝，但由于相對較大的系統(tǒng)裝機功率，尤其是氣流分級機以氣力提升的方式對物料分級造成機械能的大量消耗，使得磨機部分的增產(chǎn)節(jié)能效果被大量平抑，其節(jié)電指標與以打散分級機作為分級設備的聯(lián)合粉磨工藝相比并無明顯優(yōu)勢。由于其粉磨工藝系統(tǒng)相對復雜，增大了管理難度和維修工作量，系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率可能略低。但由于其優(yōu)異的系統(tǒng)產(chǎn)能優(yōu)勢，對于實施技改工程的企業(yè)來講仍不失為一種有一定選用價值的方案。如果能夠提高管理水平，強化維護力度，保證較高的運轉(zhuǎn)率，充分利用入磨物料粒度更細的有利條件進一步挖掘磨機潛能，同樣可以獲得優(yōu)異的技術(shù)經(jīng)濟指標。

以動態(tài)氣流分級機作為分級設備與規(guī)格相對較小的球磨機構(gòu)成的聯(lián)合粉磨工藝具有比前者更勝一籌的產(chǎn)能優(yōu)勢，如果從物料分級粒徑控制和生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能的角度定位，它是靜態(tài)氣流分級系列聯(lián)合粉磨工藝的加強版，雖然其系統(tǒng)裝機功率更大，系統(tǒng)投資更高，維護維修管理方面的難度更大，但由于其分選精度極高，入磨物料細度更細，可以充分發(fā)揮磨機小規(guī)格研磨群體高頻率、高效率研磨的特點，從而獲得更高的產(chǎn)能或比表面積，非常適合于對成品比表面積要求更高的高細礦粉及高細早強水泥粉磨作業(yè)的場合，同時也對磨機應用技術(shù)提出了更高的要求。因此，如何恰到好處地利用入磨物料極細的特點去優(yōu)化磨機運行參數(shù)和配置，從而最大限度地強化磨機產(chǎn)能至關重要。

以上述3種分級設備分別與輥壓機和球磨機構(gòu)成的擠壓聯(lián)合粉磨工藝同樣適用于球磨機圈流操作的場合，由于圈流操作的磨機磨內(nèi)的料球比與開流磨不同，磨內(nèi)物料的流速不可過緩，其平均球徑需略微增大，以保證研磨群體對較厚料層研磨的有效穿透能力，同時由于整個生產(chǎn)工藝設備數(shù)量相對增加，雙閉路的生產(chǎn)工藝控制點隨之增加，循環(huán)負荷率的操控對整個生產(chǎn)工藝的操作和管理水平也提出了更高的要求。

5 各階段粉磨作業(yè)的銜接

不論選用上述任何一種分級設備，其共同的特性就是構(gòu)成了聯(lián)合粉磨作業(yè)的生產(chǎn)工藝，要使這樣的生產(chǎn)工藝發(fā)揮出理想的產(chǎn)能，就必須保證整個粉磨生產(chǎn)工藝中的每一臺設備在安全穩(wěn)定運行的基礎上能充分發(fā)揮自身的功能，即輥壓機以合理的工作壓力對物料進行有效擠壓，分級設備對被擠壓后物料的有效分級，球磨機充分利用輥壓機與分級設備在第一階段的粉磨作業(yè)中創(chuàng)造的有利條件，在合理的粉磨工況下保證粉磨效率。如果說第一階段的粉磨作業(yè)是為第二階段的粉磨作業(yè)(即球磨機的粉磨作業(yè))創(chuàng)造條件，那么如何在球磨機的粉磨作業(yè)中充分利用第一階段粉磨作業(yè)創(chuàng)造的條件將至關重要。如果片面地認為磨機的粉磨能力是一個定值，其關鍵在于第一階段粉磨，從而對輥壓機的做功效果予取予求，而置球磨機的粉磨作業(yè)工況優(yōu)劣于不顧，不進行有針對性的調(diào)整，其結(jié)果將只能是事倍功半。此時不僅整個生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能狀況停留在平庸的水平，同時由于對輥壓機做功效果的過分強調(diào)而一味地上調(diào)操作壓力，導致輥壓機在極不穩(wěn)定的工況下運行，不僅影響輥壓機的正常做功，也會由于設備的操作壓力過高而激化工作扭矩的脈動變化現(xiàn)象，頻繁出現(xiàn)設備傳動系統(tǒng)扭振、液壓系統(tǒng)的沖擊和振蕩等現(xiàn)象，對設備的傳動部件諸如主軸承、減速機、扭矩支承、聯(lián)軸器及液壓系統(tǒng)元件和控制檢測元件造成持續(xù)的沖擊損害。

生產(chǎn)實踐表明，在磨內(nèi)研磨體級配一定的情況下，往往在花大力氣調(diào)整輥壓機和分級設備運行參數(shù)明顯提升了入磨物料比表面積以后，經(jīng)常表現(xiàn)出水泥或礦粉成品的產(chǎn)質(zhì)量指標并無明顯提升，這是因為此時磨內(nèi)的物料流速同樣也發(fā)生了變化，入磨物料細粉增加后隨磨內(nèi)風迅速通過，而且較之前流速更快，由于物料在磨內(nèi)通過時間明顯縮短，往往未經(jīng)過充分有效地研磨便從磨尾排出，致使比表面積的提升率降低，此時如果不針對物料的流速變化進行調(diào)整，整個生產(chǎn)工藝的產(chǎn)質(zhì)量指標仍將停滯不前。因此，只有在保證輥壓機和分級設備構(gòu)成的第一階段粉磨作業(yè)效率的前提下，根據(jù)入磨物料的粒度組成及規(guī)律確定球磨機的技術(shù)配置，根據(jù)磨機運行時磨內(nèi)的粉磨工況，例如磨內(nèi)物料流速、各倉之間能力的銜接狀況進行有針對性的調(diào)整，以合理的研磨體級配保證足夠的研磨力度和頻率從而有效地控制流速，進一步強化粉磨效率，才能獲得最佳的產(chǎn)質(zhì)量指標。

6 結(jié)語

擠壓聯(lián)合粉磨工藝的精髓在于粉磨過程的分段聯(lián)合作業(yè)，將各階段的粉磨作業(yè)能力充分發(fā)揮，并流暢銜接是獲得理想的產(chǎn)質(zhì)量指標的關鍵，二者不可偏廢。不論選用何種分級設備，都應該充分了解該分級設備的技術(shù)特性和物料分級粒徑的分布規(guī)律，同時考慮物料的易磨性，以此為依據(jù)確定磨機的技術(shù)配置。另外，投入生產(chǎn)運行后的觀察分析和針對性調(diào)整尤為重要，因為每一個細節(jié)的優(yōu)化和有針對性的局部調(diào)整將有利于生產(chǎn)工藝的高效率運行，在各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)所做的每一個有效的局部調(diào)整所獲效果的疊加效應會產(chǎn)生明顯的效果。因此，可以肯定的是，成熟的技術(shù)組合和每一個技術(shù)細節(jié)的優(yōu)化對于生產(chǎn)工藝的產(chǎn)質(zhì)量指標是至關重要的。