開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)之一
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)(之一)
中國水泥協(xié)會 孔祥忠
一、序言
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)，是在合肥水泥研究設(shè)計(jì)院1985年完成的國家“六五”科技攻關(guān)課題“新型高細(xì)粉磨設(shè)備的研究”技術(shù)，1991年完成的“高效篩分磨”技術(shù)，1993年完成的“高產(chǎn)磨”技術(shù)，1999年完成的“大型開流高產(chǎn)磨”技術(shù)等四項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)成果基礎(chǔ)上，經(jīng)幾年的推廣應(yīng)用實(shí)踐，不斷改進(jìn)完善提高，優(yōu)化組合，開發(fā)推出的全新的節(jié)能粉磨技術(shù)成果。這些其中的每個單項(xiàng)技術(shù)成果分別于1985年獲國家級成果鑒定和驗(yàn)收，1991年獲省級成果鑒定，1993年和2000年獲國家建材局成果鑒定。同時這四項(xiàng)技術(shù)成果曾分別獲國家級新產(chǎn)品，1993年獲省級科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎，1995年獲全國建材行業(yè)部級科技進(jìn)步二等獎，1996年獲國家科技進(jìn)步二等獎，獲國家發(fā)明專利權(quán)(專利號：85106781.6)，已申請獲得美、英、德、法國發(fā)明專利。開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已遍及全國二十多個省、市、自治區(qū)，300多臺不同規(guī)格的球磨機(jī)，為水泥廠新建、擴(kuò)建和老廠改造發(fā)揮了積極的作用。該成果的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)國際先進(jìn)水平。
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)的顯著特點(diǎn)是：用較短的時間和較少的投資即可獲得較高的球磨機(jī)增產(chǎn)節(jié)能效益，而且具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。用于球磨機(jī)改造時，其停磨時間僅需2～6天，投資僅為閉路粉磨系統(tǒng)的1/2～1/3，對符合改造條件的各種規(guī)格球磨機(jī)均可達(dá)到增產(chǎn)20%～30%，節(jié)電20%～25%的效果。這一效果和特點(diǎn)的取得，得益于開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和理論的創(chuàng)新。它運(yùn)用了磨內(nèi)選粉原理，在球磨機(jī)內(nèi)部增設(shè)了物料篩分、料位調(diào)節(jié)和活化襯板等裝置，同時配以微型研磨體強(qiáng)化細(xì)粉磨，從而使開流粉磨達(dá)到閉路粉磨的效果。
通過十幾年的開發(fā)應(yīng)用，開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)日臻完善，深受水泥企業(yè)的信賴。該成果所提出的高效磨內(nèi)篩分磨技術(shù)、球磨機(jī)滯留帶的形成與消除等理論及其學(xué)術(shù)論文，多次被中國硅酸鹽學(xué)會、《水泥》雜志和其它建材雜志評為優(yōu)秀論文或金獎?wù)撐摹?/p>
這本《開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)》，從理論和實(shí)踐兩方面系統(tǒng)論述了其工作原理、技術(shù)特點(diǎn)，并對粉磨系統(tǒng)幾種方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和應(yīng)用舉例，希望有助于水泥企業(yè)和從事粉磨技術(shù)的專家、工程技術(shù)人員、以及建材行業(yè)主管領(lǐng)導(dǎo)對此加深認(rèn)識與了解。
二、開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)要點(diǎn)
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)的基本原理與目前國內(nèi)外流行的康畢登磨(Combidan)、微介質(zhì)磨等是相同的。不過，開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)除了采用小鋼段和磨內(nèi)篩分裝置外，還對磨機(jī)的襯板、隔倉板、球段級配、出料裝置、篩分裝置等進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，并且增加了活化裝置。因而，增產(chǎn)、節(jié)能效果更為顯著，磨機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，安裝更換更為方便，更加符合我國國情。
1、技術(shù)關(guān)鍵
?、?、磨內(nèi)篩分裝置：主要是對進(jìn)入隔倉板的物料進(jìn)行粗細(xì)粉分離。粗料返回前倉，細(xì)粉及時進(jìn)入后倉。這種獲得專利的磨內(nèi)篩分裝置過料能力大,通風(fēng)阻力小，篩分裝置結(jié)構(gòu)簡單可靠，不易損壞，易于安裝更換。
磨內(nèi)篩分裝置的使用，使球倉和段倉更能各自發(fā)揮破碎和研磨能力，為合理調(diào)整球配、段配創(chuàng)造了有利條件。嚴(yán)格控制進(jìn)入段倉細(xì)粉的粒徑是采用微型研磨體的先決條件。
?、?、微型研磨體：采用微型研磨體大大強(qiáng)化了尾倉的研磨能力。細(xì)磨的效果取決與研磨體的表面積，研磨次數(shù)、運(yùn)動狀態(tài)。直徑8~12 mm的小段，單位質(zhì)量的個數(shù)是普通鋼段的20倍,總表面積是普通鋼段的2.5倍。研磨效率與研磨體的表面積的0.5~0.7次方成正比。小段的應(yīng)用起到了提高產(chǎn)量、增加產(chǎn)品比表面積、適當(dāng)改善微粉顆粒組成的至關(guān)重要的作用。
?、?、活化襯板：段倉安裝活化襯板，有效地消除了“滯留帶”，激發(fā)和強(qiáng)化了研磨體的運(yùn)動。大量小段的采用，研磨體的個數(shù)大幅度增加，也就增加了研磨體的層數(shù)和滑動，離磨機(jī)襯板近的研磨體獲得的能量較強(qiáng)，反之則較弱，磨機(jī)橫截面上形成研磨體的“滯留區(qū)”將加大。所謂活化襯板就是采用比普通波紋襯板更為凸起的特殊襯板，更換原段倉的部分襯板，并按一定的次序排列，從而消除或縮小“滯留區(qū)”，還使小段產(chǎn)生一定的縱向運(yùn)動，使所有研磨體“活化”起來，參與研磨。
⑷、料位調(diào)節(jié)裝置：在磨內(nèi)篩分裝置上設(shè)計(jì)有可調(diào)節(jié)前后倉料位的裝置，以達(dá)到控制過料能力、選擇合理料位，這對提高破碎粉磨倉的效率極為有效。
?、?、料段分離裝置：對于微型研磨體，有必要設(shè)計(jì)一個讓細(xì)粉順利出磨，同時微型研磨體不致跑出磨外的出料篦板裝置。
2、用途與應(yīng)用條件
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)主要用于水泥粉磨、生料粉磨、非金屬礦超細(xì)粉磨、無煙煤粉磨等?！ ΜF(xiàn)有的磨機(jī)改造時，應(yīng)具備以下應(yīng)用條件：
(1) 磨機(jī)系統(tǒng)為開流磨，或改造為開流操作;
(2) 入磨物料綜合水份<2%;
(3) 磨機(jī)規(guī)格：磨機(jī)直徑可以從1.5m至3.8m，磨機(jī)長徑比>2.5;
(4) 入磨物料粒度、磨機(jī)通風(fēng)狀況、研磨體裝載量、磨機(jī)運(yùn)行等正常穩(wěn)定;
(5) 應(yīng)配有較準(zhǔn)確的計(jì)量設(shè)備;
3、指標(biāo)與效果
現(xiàn)有的開流水泥磨改造為開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)后，可以達(dá)到以下效果(在下列兩條中任取一條)：
?、拧?dāng)保證水泥強(qiáng)度不變時，可使水泥磨增產(chǎn)(20～35)%,最低增產(chǎn)幅度也能保證20%,節(jié)電(17～25%)。一般來說，僅節(jié)電效益，一年便可收回全部投資。
?、啤?dāng)維持現(xiàn)有產(chǎn)量不變時，可對水泥進(jìn)行細(xì)磨，即在保持磨機(jī)產(chǎn)量不變的前提下，水泥的比表面積可增加70～90m2 /kg，從而使水泥強(qiáng)度大幅度提高。這可以帶來兩個好處，一是增加水泥標(biāo)號，保證水泥質(zhì)量的穩(wěn)定，二是可以通過多摻混合材來提高水泥產(chǎn)量，從而可使水泥總產(chǎn)量增加5%左右，效益非常顯著。
三、開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的技術(shù)原理
1、基本原理
開流高產(chǎn)篩分磨是在普通開流球磨機(jī)內(nèi)設(shè)置篩分裝置并在細(xì)磨倉采用微型研磨體來實(shí)現(xiàn)其技術(shù)目的的，物料從粗磨倉進(jìn)入細(xì)磨倉時，先通過篩分裝置分選，篩分裝置將粗粉送回粗磨倉，而讓細(xì)粉進(jìn)入細(xì)磨倉。由于篩分裝置將細(xì)粉及時選出，使粗磨倉內(nèi)的粗粉含量增多，細(xì)粉含量減少。篩分裝置類似于圈流磨系統(tǒng)的選粉機(jī)，它能分離出合格粒度的物料，從而減小了粗磨倉內(nèi)的過粉磨現(xiàn)象，同時根據(jù)粉磨動力學(xué)原理，又提高了粗磨倉的粉磨效率。
粉磨動力學(xué)可表述為：粉磨速度-dR/dt(粗級別顆粒減少的速度)與磨機(jī)中粗級別顆粒的含量成正比。由下式表達(dá)： -dR/dt =kR 式中 -dR/dt--粉磨速度; R—大于某一粒徑的顆粒的含量; t--粉磨時間; k--粉磨速度常數(shù)，決定于粉磨條件。
從上式可以看出，就整個磨機(jī)來說，出磨物料的細(xì)度(即80um篩篩余)受入磨物料粒度、粉磨時間控制。在粉磨過程中，某一倉的任意橫斷面上一定粒徑的篩余，與進(jìn)入這一倉的物料粒度以及粉磨時間有關(guān)。首先從粉磨時間上分析，因磨機(jī)長度一定后，物料在磨內(nèi)粉磨時間與物料流速有關(guān)，若過分延長物料的粉磨時間，則磨內(nèi)會產(chǎn)生過粉磨現(xiàn)象。過粉磨現(xiàn)象的存在，使研磨體、隔倉板、襯板表面糊上一層物料，研磨體不能發(fā)揮其本身應(yīng)有的沖擊力和粉磨能力，這樣導(dǎo)致了粉磨效率的降低，同時隔倉板被粘糊后，又影響了磨內(nèi)通風(fēng)，這樣又加劇了磨內(nèi)的過粉磨。其次，從初始粒度方面分析，我們可以以單倉球磨機(jī)來分析，磨機(jī)入磨粒度大，磨機(jī)的出磨成品細(xì)度就粗，對多倉管磨機(jī)而言，喂入一倉的物料粒度大，一倉出料細(xì)度也大，相同，進(jìn)入二倉粒度大，二倉出料細(xì)度也大，如此類推，成品的細(xì)度也大。要降低成品細(xì)度一方面要降低入磨物料粒度和進(jìn)入各倉物料粒度，另一方面延長物料在磨機(jī)內(nèi)的粉磨時間。但由于一般磨內(nèi)隔倉板只能起球料分離作用，進(jìn)入細(xì)磨倉的物料顆粒仍然很粗而且粒度分布很寬。一方面細(xì)磨倉的鋼段不能有效地粉磨大顆粒物料，似乎需要延長粉磨時間才能達(dá)到要求;另一方面和大顆粒一起進(jìn)入的微粉被反復(fù)粉磨，這樣又可能產(chǎn)生過粉磨，使粉磨效率降低?？傊?，撇開其他因素，就粉磨工藝來說，普通磨機(jī)粉磨效率不高的原因，是由于存在與研磨體不相適應(yīng)的大顆粒以及顆粒的不均勻性。
微型研磨體的應(yīng)用，對細(xì)磨倉粉磨效率的提高起著重要作用，可從以下方面得到解釋。首先，由于篩分裝置的限制，進(jìn)入細(xì)磨倉的物料相對較細(xì)且沒有粗顆粒，在細(xì)磨過程中，所需要的能量小，對磨細(xì)起決定作用的不再是沖擊力的大小，而是研磨次數(shù)的多少。采用微型研磨體作為研磨介質(zhì)，研磨體的個數(shù)上是普通鋼段的20倍左右，因而對細(xì)粉的研磨次數(shù)增加，研磨作用大大加強(qiáng)。第二，就是我們習(xí)慣上所說的研磨體表面積越大，研磨能力越強(qiáng)。微型研磨體具有很大的表面積，每噸φ10×10mm的微段要比普通的φ25×30mm鋼段在表面積上高1.6倍，研磨體表面積的大小與粉磨效率之間雖沒有明確的定量關(guān)系，但肯定是有利的。第三，篩分裝置和微型研磨體兩者的作用效果使水泥成品中的顆粒分布產(chǎn)生變化(與普通開流磨比較)，其均勻性提高。
2、磨內(nèi)各倉粉磨效率的不同
這里以Φ3.0×11m為例, 臺時產(chǎn)量為 26.0t/h。從圖2中可以看出,具有三個倉室的開流管磨機(jī)內(nèi), 它們的倉位長度比: 一倉約為28%，二倉約為20%，三倉約為52%。為了說明, 我們把0.08mm篩的篩上料稱為不合格料,篩下的稱為合格料。在一倉內(nèi), 占全磨28%長度的倉位，生產(chǎn)出約為30%的合格料, 則平均每 1%的倉位長度，生產(chǎn)出約為1.07%的合格料;在二倉內(nèi)，占全磨20%長度的倉位, 生產(chǎn)出約為17%合格料，則平均每1%的倉位長度上生產(chǎn)出約為0.85%的合格料; 在三倉內(nèi), 占全磨52%長度的倉位生產(chǎn)出約為34%的合格料,則平均每 1%的倉位長度上生產(chǎn)出約為0.62%合格料。再把它們化為以一倉為 1的各倉的比, 則它們大約各為 1、0.8、0.6的比例系數(shù)。這個系數(shù)我們把它稱為倉長粉磨效率系數(shù)。 上述粉磨系數(shù)表明: 一倉主要是粗碎, 效率最高; 二倉主要是粉磨, 效率居中; 三倉主要是細(xì)粉磨, 效率最低。
3、影響粉磨效率的各項(xiàng)因素
在磨內(nèi)一倉出口，合格料已達(dá)30%，到了二倉出口已達(dá)50%，這些合格料都不能及時排出磨外，與粗顆?；祀s一起進(jìn)入二倉、再進(jìn)入三倉，到了三倉還要繼續(xù)等待與粗料一起粉磨到三倉出口，合格料達(dá)到95%左右時，才能排出磨外，完成粉磨任務(wù)。也就是說，不論粗、細(xì)，合格、不合格物料都要經(jīng)過從磨頭到磨尾全長13m的長度,要用23分鐘左右的粉磨時間,因此合格料要在磨內(nèi)無謂地犧牲粉磨有效容積和時間，并且形成過粉磨，嚴(yán)重降低了粉磨效率。
在粉磨過程中，因過粉磨的存在，細(xì)粉料裹夾著大顆粒，減弱粗粒子的繼續(xù)粉磨的推動力，嚴(yán)重減弱粉磨能力。同時，由于磨內(nèi)顆粒級配分布范圍寬廣，給倉內(nèi)研磨體級配的配置帶來難度，因此存在著研磨體能量的嚴(yán)重浪費(fèi)。
除此之外，在生產(chǎn)上看到，磨尾出口的回轉(zhuǎn)篩上有 3─5mm, 甚至有 5─8mm的殘?jiān)鼜乃嘀蟹蛛x出來，排出磨外。在篩余中也出現(xiàn)微量的粗顆粒。它的存在嚴(yán)重地影響著水泥細(xì)度的穩(wěn)定和臺時產(chǎn)量的提高，影響水泥質(zhì)量早期強(qiáng)度的增長。
通過上述分析, 在粉磨過程中, 影響粉磨效率的原因是在磨機(jī)倉內(nèi)粉料粗細(xì)懸殊、細(xì)度極不均勻和過粉磨等主要因素所造成，其造成過粉磨原因又是合格料不能及時排出和細(xì)度粗細(xì)尺寸懸殊，顆粒級配范圍分布寬廣。我們不能徹底解決管磨機(jī)內(nèi)過粉磨現(xiàn)象，
只能著手解決粉料顆粒粗細(xì)懸殊，細(xì)度不均的問題, 使顆粒級配分布范圍變窄，使過粉磨的問題得到緩解。因此，解決粉料粗細(xì)懸殊，使微細(xì)顆粒級配分布范圍變窄是我們研究的主要方面。因?yàn)槟}內(nèi)顆粒級配分布范圍較窄，過粉磨問題得以相對緩解，其它的幾個問題的不良影響也可以隨之緩和，因而粉磨效率就可隨之提高。
4、篩分能力與磨機(jī)產(chǎn)量
根據(jù)托瓦洛夫公式，磨機(jī)產(chǎn)量為：
Q=N0?q≈0.184DiVinφ(6.16-5.75φ)?q
q----單位功率產(chǎn)量，公斤/千瓦時;
N0 ----磨機(jī)需要功率，千瓦;
Di----磨機(jī)有效內(nèi)徑，米;
Vin----磨機(jī)有效容積，米3;
φ----磨機(jī)填充率，%;
當(dāng)物料特性、磨機(jī)填充率及磨機(jī)長徑比確定后，以上公式可簡化為：Q=K1Di3.5 (K1常數(shù))
即磨機(jī)產(chǎn)量Q與磨機(jī)直徑Di的3.5次方成正比。
磨機(jī)內(nèi)的篩分裝置，安裝在隔倉板上，篩分面積S決定于隔倉板的面積S1，隔倉板的面積S1=πDi2/4。所以，篩分面積S可簡化為：S=K2Di2 (K2常數(shù))
篩分能力的大小取決于篩分面積S，而磨機(jī)所要求的篩分能力就是磨機(jī)的產(chǎn)量Q(指開流磨)。這樣，單位篩分面積所要求的過料量Q3=Q/S，即：Q3=Q/S= K1Di3.5/ K2Di2 =K3Di1.5 (K3常數(shù))
上式表明，單位篩分面積所要求的過料量與磨機(jī)直徑的1.5次方成正比，磨機(jī)直徑越大，要求的過料能力越強(qiáng)。磨機(jī)直徑增大時，篩分能力的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于磨機(jī)產(chǎn)量的增加，此時，篩分能力不足的矛盾就顯露出來了。開流高產(chǎn)磨技術(shù)對這一問題給予了足夠的重視和采取了相應(yīng)的措施。從而，在大、中型磨機(jī)推廣應(yīng)用中成功地解決了篩分能力不足與高產(chǎn)的矛盾。
5、滯留帶與活化襯板
球磨機(jī)內(nèi)的研磨體必須產(chǎn)生運(yùn)動才能對物料進(jìn)行沖擊與研磨，沖擊與研磨的能量主要由襯板提帶研磨體所獲得。襯板將運(yùn)動傳遞給緊靠襯板的第一層研磨體，該層研磨體在運(yùn)動的同時再將運(yùn)動傳遞給第二層研磨體。研磨體依此向縱深傳遞運(yùn)動的過程中，必然會產(chǎn)生相對運(yùn)動，傳遞的速度將一層層地減弱下去。如果研磨體的層數(shù)非常多，在磨內(nèi)必然存在一部分研磨體無法獲得能量而處于相對靜止不動的狀態(tài)，這部分研磨體區(qū)域即形成滯留帶，從而對粉磨的質(zhì)量和效率構(gòu)成影響。
國外專家的研究認(rèn)為，當(dāng)球徑小于磨機(jī)直徑的1/80時，磨內(nèi)將存在滯留帶。換言之，若要使磨內(nèi)不產(chǎn)生滯留帶，球徑應(yīng)大于磨機(jī)直徑的1/80。例如：對于Φ3.0m的球磨機(jī)，最小球徑應(yīng)不小于3000mm×(1/80)=37.5mm。
有關(guān)裝入鋼段的細(xì)磨倉中的滯留帶，國內(nèi)研究不多，報(bào)道也較少。我們認(rèn)為：在細(xì)磨倉(裝入鋼段)中的滯留帶也是可能存在的，條件為當(dāng)鋼段規(guī)格小于磨機(jī)直徑的1/180～1/200時就有滯留帶存在。這一比例系數(shù)要遠(yuǎn)小于鋼球的比例系數(shù)。我們可以這樣直觀地分析，鋼段是長條形的，鋼段的層與層之間存在著較多的鑲嵌及夾帶作用，因而鋼段之間的相對滑動要比鋼球與鋼球之間的相對滑動小得多。根據(jù)以上結(jié)果推算，對于普通開流磨機(jī)，鋼段規(guī)格一般為Φ25mm，產(chǎn)生滯留帶的磨機(jī)直徑將達(dá)到4.5m～5.0m，這樣大的磨機(jī)在我國應(yīng)用不多，因而該倉滯留帶的問題也不太容易引起重視。
但是，對于采用微介質(zhì)的磨機(jī)來說，這一矛盾將變得非常突出。一般來說，微段的規(guī)格為Φ8～Φ10mm,當(dāng)磨機(jī)直徑大于2.0m左右時，將會產(chǎn)生滯留帶。而且磨機(jī)直徑越大滯留帶也越大。假設(shè)，細(xì)磨倉中裝入的微段的規(guī)格為Φ10mm，磨機(jī)運(yùn)行時，研磨體處于瀉落狀態(tài)，磨機(jī)截面的研磨體分布呈弓形。研磨體從磨機(jī)筒體向中心一層層地有序排列，層與層之間的研磨體不發(fā)生交換和轉(zhuǎn)移。研磨體的填充率為30%。根據(jù)以上假設(shè)與瀉落狀態(tài)的運(yùn)動學(xué)動力學(xué)推算，可以得出不同規(guī)格的磨機(jī)使用微段時滯留帶所占的比例如表1。
從下表可以看出，對于直徑在2.4m及以上的磨機(jī)，滯留帶的影響是相當(dāng)大的，對于直徑為3.5m的磨機(jī)將達(dá)到30%。這些大規(guī)格的磨機(jī)，在應(yīng)用微段時，如果不消除磨內(nèi)的滯留帶，將會使磨機(jī)的產(chǎn)量降低，磨機(jī)的主電機(jī)電流
也會降低。而對于直徑在2.0m以下的磨機(jī)，則幾乎沒有形成滯留帶。這就是小型磨機(jī)應(yīng)用微介質(zhì)容易成功的原因。為了消除大中型磨機(jī)中的滯留帶，我們設(shè)計(jì)了一種活化襯板與高效篩分磨技術(shù)配套。它的原理是在襯板上設(shè)計(jì)一種突起裝置，深入滯留帶內(nèi)，隨著磨機(jī)的轉(zhuǎn)動，活化襯板便將滯留帶打散破壞，從而使全部微段都獲得能量并參與粉磨。實(shí)踐證明，活化襯板對消除滯留帶是非常有效的，從而解決了大中型磨機(jī)中滯留帶過大這一技術(shù)難題。
四、 開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)與其他粉磨設(shè)備的比較及其優(yōu)勢
1、閉路粉磨系統(tǒng)應(yīng)用于生料粉磨和水泥粉磨的區(qū)別
閉路粉磨系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)中起重要作用，但粉磨生料與粉磨水泥相比較，所產(chǎn)生的效果是不同的。普通的離心式選粉機(jī)用于生料粉磨系統(tǒng),與開流系統(tǒng)相比，可以使粉磨系統(tǒng)增產(chǎn)50%左右，而高效選粉機(jī)則可達(dá)60%以上，效果非常明顯。但是，選粉機(jī)用于水泥粉磨系統(tǒng)就不同了，一般離心式選粉機(jī)僅能使開流水泥磨增產(chǎn)20～30 % ，高效選粉機(jī)增產(chǎn)幅度稍大，為 30～40 %，為什么會出現(xiàn)這么大的差別呢?這還得從生料和水泥的質(zhì)量對細(xì)度的要求說起。
生料的細(xì)度對>0.2mm部分要求十分嚴(yán)格，目的是便于化學(xué)反應(yīng)完全和減少熟料中的游離物質(zhì)，而對微粉量沒有要求，一般>0.080mm在8%～10%，對熟料燒成無影響。開流磨在粉磨過程中，存在過粉磨現(xiàn)象，物料顆粒分布較廣，其均勻性系數(shù)低。也就是說，生料中的微粉含量多，但粗顆粒含量也多。要將細(xì)度壓到0.080mm篩余8%～10%，必然會產(chǎn)生很多不必要的微粉，造成粉磨能量的浪費(fèi)。而閉路粉磨系統(tǒng)在這一點(diǎn)上有很大的優(yōu)勢，其產(chǎn)品的顆粒分布較窄，在很大程度上減小了微粉和粗顆粒含量，既大大消除了過粉磨現(xiàn)象，又有效地控制了粗顆粒含量，以最佳方式滿足了生料對細(xì)度的要求，粉磨效率得到很大提高，這是閉路粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量高的原因之一;原因之二，雖然閉路粉磨系統(tǒng)也是將產(chǎn)品細(xì)度控制8%～10%范圍內(nèi)，由于顆粒分布的原因，其真實(shí)細(xì)度并沒有開流系統(tǒng)的產(chǎn)品那么細(xì)，如果用比表面積來衡量，就可以發(fā)現(xiàn)閉路磨產(chǎn)品的比表面積要低許多。所以，產(chǎn)品顆粒分布的優(yōu)勢和實(shí)際上細(xì)度的放粗，使閉路粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量得到大幅度的提高。
而水泥對細(xì)度的要求就比生料嚴(yán)格得多。各生產(chǎn)廠家根據(jù)本廠的熟料質(zhì)量、生產(chǎn)的水泥品種、混合材的摻量、水泥強(qiáng)度的增長等具體情況來確定和調(diào)整水泥細(xì)度的控制值，最終達(dá)到水泥質(zhì)量合格，而企業(yè)又能獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)外專家研究發(fā)現(xiàn)，水泥的強(qiáng)度主要來源于3～30微米顆粒的含量，其含量高，水泥強(qiáng)度就高。因此在粉磨物料和水泥品種確定的情況下，開流系統(tǒng)和閉流系統(tǒng)都必須保證3～30微米顆粒的含量基本相同，才能保證水泥的強(qiáng)度基本相同。開流水泥磨生產(chǎn)的水泥中細(xì)粉含量較高，對水泥強(qiáng)度的發(fā)揮有利，當(dāng)然也存在相當(dāng)一部分<3微米的顆粒，造成物料的過粉磨和能量的浪費(fèi)，這是開流水泥磨不利的一面。閉路粉磨在消除過粉磨方面起很大的作用，由于其產(chǎn)品顆粒大都分布在中等粒徑范圍，如果還象生料那樣與開流磨控制相同的細(xì)度篩余值的話，就造成水泥中細(xì)粉含量不足，導(dǎo)致水泥強(qiáng)度降低。所以不得不壓低細(xì)度篩余值，以保證3～30微米含量與開流磨一致，這個篩余值一般要比開流磨控制的細(xì)度降低2～4個百分點(diǎn)。由此可見，在水泥粉磨過程中，閉路粉磨系統(tǒng)減輕了過粉磨現(xiàn)象造成的能量浪費(fèi)，使粉磨效率得以提高，但不能象生料那樣可以放粗細(xì)度，所以，其產(chǎn)量增加的幅度受到限制，這也正是水泥粉磨工序?qū)㈤_流改造為閉流后產(chǎn)量增加幅度有限的原因。
2、閉路磨和開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的工作特點(diǎn)
水泥粉磨過程中，閉路磨在粉磨效率上優(yōu)于開路磨。由于選粉機(jī)的作用，粗粉回到磨頭，與新喂入物料一道進(jìn)入磨內(nèi)，2～3倍于產(chǎn)量的物料從磨內(nèi)通過，物料在磨內(nèi)的流速也成倍提高，停留時間大大縮短，出磨物料的細(xì)度也有30～40%。物料從進(jìn)磨到出磨的整個粉磨過程中，物料中的粗顆粒(篩余部分)含量始終是比較高的，不象開流磨那樣，物料進(jìn)入細(xì)磨倉時，成品率就超過50%,在緩慢流向出料端的過程中，成品率越來越大，過粉磨現(xiàn)象就愈加嚴(yán)重,直至產(chǎn)品合格為止。
正是由于閉路磨在消除過粉磨上比開流磨前進(jìn)了一步，其粉磨效率也得以提高。這一點(diǎn)可通過粉磨動力學(xué)加以解釋。
我們再來看看開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的工作特點(diǎn)，該磨機(jī)是在普通開流球磨機(jī)內(nèi)設(shè)置篩分裝置并在細(xì)磨倉采用微型研磨體來實(shí)現(xiàn)其技術(shù)目的的，物料從粗磨倉進(jìn)入細(xì)磨倉時，先通過篩分裝置分選，篩分裝置將粗粉送回粗磨倉，而讓細(xì)粉進(jìn)入細(xì)磨倉。如此，粗磨倉內(nèi)的粗粉含量增多，細(xì)粉含量減少。磨內(nèi)篩分裝置象一臺選粉機(jī)，它能分離出合格粒度的物料，磨內(nèi)篩分裝置的設(shè)置相當(dāng)于將磨外的選粉機(jī)移到磨機(jī)內(nèi)部，從而減小了粗磨倉內(nèi)的過粉磨現(xiàn)象，提高了粗磨倉的效率。在這一點(diǎn)上，它與閉路磨的原理是一樣的。
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)采用微型研磨體，作用效果使水泥成品中的顆粒分布產(chǎn)生變化(與開流磨比較)，其均勻性提高，微粉和粗顆粒含量降低，減輕了過粉磨現(xiàn)象，其粉磨效率得到提高。
根據(jù)以上分析不難發(fā)現(xiàn)，閉路磨和開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)在消除過粉磨方面都比普通開流磨前進(jìn)了一大步。開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的粗磨倉和閉路粉磨系統(tǒng)一樣，其粉磨效率的提高可通過粉磨動力學(xué)方程加以解釋;開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的細(xì)磨倉則是因?yàn)椴捎昧宋⑿脱心ンw，其本身的粉磨能力加強(qiáng)，產(chǎn)品顆粒組成發(fā)生變化使微粉含量降低來提高粉磨效率的。
綜上所述，閉路磨系統(tǒng)在生料粉磨中具有優(yōu)勢，而在水泥粉磨中，開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)具有同閉路磨系統(tǒng)相近的原理及效果，且具有工藝流程簡單、投資省、管理操作容易、運(yùn)轉(zhuǎn)率高等等優(yōu)點(diǎn)，因而具有優(yōu)勢。
3、與國外閉路磨比較
客觀地說，開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)能將主機(jī)電耗控制在25～28Kwh/t范圍內(nèi)，考慮輔機(jī)消耗約3Kwh/t，系統(tǒng)電耗在28～31Kwh/t，其技術(shù)水平已達(dá)到國際水平。表2中例出了我國引進(jìn)生產(chǎn)線中水泥磨的電耗，從表中可知開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的技術(shù)指標(biāo)與國外閉路磨指標(biāo)接近，處于同一水平。
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的流程是開路系統(tǒng)，保存了開路磨的諸多優(yōu)點(diǎn)，而生產(chǎn)效果又能達(dá)到閉路磨的水平。因而在投資方面與普通閉路磨相比具有很大的優(yōu)勢。表3是Φ2.2×6.5m球磨機(jī)帶Φ3.5m離心選粉機(jī)的閉路系統(tǒng)與相同規(guī)格篩分磨的投資比較表。前者的全國統(tǒng)計(jì)平均產(chǎn)量為13.5t/h，系統(tǒng)電耗為33.5Kwh/t，產(chǎn)品細(xì)度為4～6%;開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)的產(chǎn)量綜合統(tǒng)計(jì)水平為13t/h，系統(tǒng)電耗為28.3Kwh/t，產(chǎn)品細(xì)度平均為5%。因此，不論是新建廠還是老廠改造，開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)兩個方面較普通閉路磨系統(tǒng)更具競爭優(yōu)勢。
4、開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)在粉磨水泥時的優(yōu)勢
開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)與閉路粉磨系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)、投資省。當(dāng)現(xiàn)有開流水泥磨改造為開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)時，僅需對磨內(nèi)的易損件進(jìn)行改造與更換，而不涉及磨機(jī)外部的工藝設(shè)備，不增加任何土建費(fèi)用，因而技改投資不到圈流磨系統(tǒng)的一半。
(2)、技改周期短。采用開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)對磨機(jī)進(jìn)行改造時一般大型磨機(jī)僅需停產(chǎn)一周左右，對于Φ1.83×(6.1～7.0)m磨機(jī)，一般停產(chǎn)時間不超過3天(其中安裝技改配件約需3個班)，幾乎不影響生產(chǎn)。
⑶、水泥質(zhì)量好。開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)仍然保留了開流磨系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，水泥的顆粒級配合理，水泥的早強(qiáng)較閉路粉磨系統(tǒng)好。同樣細(xì)度時，開流磨粉磨的水泥比閉路粉磨系統(tǒng)強(qiáng)度高。
(4)、電耗低。開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)與普通閉路粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量相近，但高效篩分磨省去了提升機(jī)、選粉機(jī)、螺旋輸送機(jī)等設(shè)備，節(jié)省了大量的電能，單產(chǎn)電耗低。
(5)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高。由于高產(chǎn)篩分管磨機(jī)是開流系統(tǒng)，沒有影響運(yùn)轉(zhuǎn)率的提升機(jī)、選粉機(jī)、螺旋輸送機(jī)等設(shè)備，故系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率高。一般閉路粉磨系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率為(70～75)%,而開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率為(80～90)%，甚至更高。
(6)、操作簡單。開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)內(nèi)部設(shè)置了篩分裝置，磨機(jī)操作時不易跑粗，細(xì)度穩(wěn)定，非常受操作工人的歡迎。
(7)、維修方便。開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)內(nèi)部的易損件均采用耐磨的鑄造的拼裝結(jié)構(gòu)，易損件壽命長，更換維修方便。
五、新型干法熟料生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)技術(shù)方案比較
近幾年來, 開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)技術(shù)已在許多水泥廠的水泥磨上得到成功應(yīng)用。為了配合新設(shè)計(jì)的600、1000t/d水泥熟料生產(chǎn)線上應(yīng)用先進(jìn)、可靠的技術(shù)，使工程建設(shè)投資省見效快，我們進(jìn)行了以下比較。
1、600t/d熟料生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng) 建議在該生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)上采用Φ3×11m開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)系統(tǒng)。下面將目前通常選用的Φ3×9m閉路系統(tǒng)與之進(jìn)行方案對比分析?！ 〖僭O(shè)原始條件為：
物料種類：干法回轉(zhuǎn)窯熟料，混合材為礦渣。
熟料年產(chǎn)量：18萬噸，水泥年產(chǎn)量：21.5萬噸。
水泥品種：525#R普通硅酸鹽水泥。
方案一：采用Φ3×9m球磨機(jī)+O--Sepa高效選粉機(jī)的閉路粉磨系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)為：
系統(tǒng)產(chǎn)量：34~36t/h;電耗：32~34kWh/t;水泥細(xì)度：3~5(R0。080)。
方案二：采用Φ3×11m開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)，其技術(shù)指標(biāo)為：
系統(tǒng)產(chǎn)量：34~36t/h;電耗：32~34kWh/t;水泥細(xì)度：3~5(R0。080)。
上述兩個粉磨系統(tǒng)的技術(shù)性能見表6。表5表明，開流系統(tǒng)和閉流系統(tǒng)的生產(chǎn)使用效果相似，主要技術(shù)指標(biāo)很接近，在運(yùn)轉(zhuǎn)率上，開流系統(tǒng)稍有富余.
2、1000t/d熟料生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)
建議在該生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)上采用Φ3.6×13m開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)系統(tǒng)。下面將目前通常選用的Φ×m閉路系統(tǒng)與之進(jìn)行方案對比分析。
假設(shè)原始條件為：
物料種類：干法回轉(zhuǎn)窯熟料，混合材為礦渣。
熟料年產(chǎn)量：30萬噸，水泥年產(chǎn)量：36萬噸。
水泥品種：425#R、525#R普通硅酸鹽水泥。
方案一：采用Φ3.8 ×12 m球磨機(jī)+Φ4.0高效旋風(fēng)式選粉機(jī)的閉路粉磨系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)為：系統(tǒng)產(chǎn)量：56 t/h;電耗：40kWh/t;水泥細(xì)度：R0。080<3.0。
方案二：采用Φ3.8×13m開流高產(chǎn)篩分管磨機(jī)，其技術(shù)指標(biāo)為：系統(tǒng)產(chǎn)量：60t/h;電耗：35kWh/t;水泥細(xì)度：R0。080<4.0?！ ∩鲜鰞蓚€粉磨系統(tǒng)的技術(shù)性能見表6。
