水泥粉磨20项新技术的开发应用

中国建材报/2009年/2月/10日/第B01版机械与装备水泥粉磨20项新技术的开发应用中国建材经济研究会水泥专业委员会粉磨专家组组长李宪章目前水泥粉磨工艺设备的现有技术，都离不开3种方案。

第一种方案是开流，主要粉磨设备是利用1台长筒管磨机，将不同硬度的水泥混合物料同时送入磨机内进行粉磨。

第二种方案是针对第一种方法存在的出磨水泥混合材过粉磨的现象，采取了圈流粉磨工艺方案，经管磨机排出的水泥粉体被输送至选粉机后，被分离成一种水泥成品，和另一种粗粉被送回磨机再粉磨。

这种方法克服了前者的弊病，但也带来新的问题，一方面水泥产品中20μm～40μm的平均粒径明显增多，另一方面水泥熟料被磨成10μm以下的含量极少，水泥的颗粒级配不合理，熟料强度没有最大限度地发挥出来。

投资大、施工量大、设备多、工艺复杂、维修量大、操作人员多。

第三种方案仍然是开流粉磨工艺，在第一种方法的基础上，在长筒管磨机前增加了预粉磨设备，30万吨以下规模多采用细破碎机，30万吨以上规模多采用滚压机方式，其粉磨方法是各种水泥混合料同时进入预粉磨设备，再输送到管磨机细磨后成为水泥成品，仍然是与开流粉磨工艺相同。

虽然台时产量大幅度增加，混合材的过粉磨现象更加剧烈，仍然存在产生静电、包球、吸水性大、石膏脱水、水泥砂浆漂浮物增多等情况。

由于混合材的过粉磨耗费了大量的电耗和时间，做了许多无用功。

北票理想机械工程(集团)有限公司在多年从事水泥生产线的工艺设计和设备制造的基础上，不断地总结现有生产工艺设备存在的不足，先后获得9项国家专利和3项省级科技成果，1项企业标准晋升为建材行业装备标准申报成功，还被确定为省级高新技术企业。

其中大直径管磨机采用滚动轴承的先进技术已在我国普遍应用。

在水泥新标准实施后，北票理想机械公司研究发明，并实践了水泥粉磨系统20项新技术。

在水泥生产的粉磨系统中采用了以多点给料、区别粉磨为中心的新粉磨工艺，取代了半个世纪以来不断小改小革的开流粉磨工艺和带选粉机的圈流粉磨工艺。

这些技术既保留了开流粉磨水泥颗粒比表面积高的优点，又具备了圈流粉磨工艺产量高、电耗低的优点，既克服了开流粉磨工艺存在的混合材过粉磨现象，又解决了圈流粉磨工艺投资大、设备多、循环负荷大和维修困难等诸多缺点，使水泥生产的粉磨系统工艺及设备进入了一个新的发展阶段。

1.多点给料循环粉磨工艺是水泥粉磨系统的核心技术。

针对现有3种水泥粉磨工艺存在的缺点，北票理想粉磨研究所联合粉磨实验站的技术人员做了大量的研究和实践，新粉磨工艺的中心技术内容是采用对物料进行多点给料循环粉磨工艺，其流程的技术方案是:①将易磨性较差的，如熟料等单独加入循环粗粉磨机进行预粉磨，由于该磨机自身特殊的粉磨特性，能够将粗粉返回到磨前进行，循环粉磨，熟料等较硬物料被粉磨后，出料粒度均匀，细度稳定，为进一步细磨奠定了良好的基础。

②将易磨性较好的混合材料和循环粗粉磨机出磨粉状熟料，一起加入到下一台双位进料微粉管磨机的一仓进行细粉磨。

③混合材种类中的粉煤灰、石膏粉、矿渣超细粉及粗粉磨机除尘器收下的细粉，由于不能完全达到水泥成品的细度，让其进入双位进料微粉磨机的二仓继续研磨，同时也起到混合、搅拌均匀的目的。

通过对不同硬度、不同粒度的物料在粉磨时采取多点的给料方式加入磨机进行粉磨之后，使难磨的物料磨的时间长，容易磨细的物料在磨机里粉磨的时间短，让各种物料经过粉磨之后达到粒径比较接近，水泥成品粒径分布更加合理，水泥成品中30m～800μm的颗粒中水泥熟料含量明显减少，水泥强度增高，熟料掺加量减少5%～10%。

此工艺流程克服了现有粉磨生产工艺存在的多种物料一同直接进入磨机前仓共同粉磨时出现的过粉磨现象。

取代选粉机的圈流粉磨工艺，减少循环负荷所用电耗，工艺布置简单，土建施工费用低。

2.在保证产量的前提下，应尽量选择小直径磨机。

随着水泥企业的规模逐步扩大，粉磨系统的设备规格也在加大，但磨机的规格型号并不是越大越好。

大直径磨机的优点是设备少、维修量小、方便管理，研磨体的平均直径小、提升高度大、冲击能力强。

缺点是投资比例增大40%，电耗高。

磨机筒体的线速度是基本相同的，而大直径磨机的研磨体在磨机筒体内行走的距离长、耗用时间多、下落次数少、利用率低，粉磨效率明显低于小直径磨机。

因此在保证产量的前提下应尽量缩小磨机直径。

3.新型预粉磨设备循环粉磨粗粉磨机。

采用冲击破碎、滚动破碎和研磨相结合的破碎机理，它和球磨机类似，但又不同于球磨机。

主要部分是装在两个大型滚动轴承上水平放置的回转筒体，仓内装有几种大规格的钢球(最大可达120mm)，筒体内壁上装有双U型衬板。

当粗粉磨机回转时，被带到一定的高度，下落时把物料击破、粉碎，同时随着研磨体的相对运动，破碎的物料进一步被研磨粉化。

由于转速提高，球径加大，冲击力就加强，破碎能力大幅度提高，改变传统磨机过粉磨现象。

这也是不同于普通球磨机的最显著的地方。

特别采用了循环粉磨的技术，物料从筒体前端进行粉磨后，在磨机磨尾排料前，采取了对物料进行筛选的方法，筛下的小颗粒物料则通过磨尾出料装置排出磨外。

筛上大颗粒物料通过筒体圆周上的排料装置排出，进入到安装在筒体外部的循环回料管道，随着筒体的转动被送回前端回料装置进入到磨前进行再粉磨，直到物料的粒度小于筛孔的孔径后才排出。

这样就保证了磨机在磨尾排出物料颗粒的均匀性，并且细度合格率大幅度提高。

主轴承采用滚动轴承，可节电10%以上，节省润滑油80%，提高研磨体装载量15%-20%，提高磨机工作转速10%左右，达到最佳运转效率，提高研磨能力，产量提高30%以上。

起动快，运行平稳，避免了巴氏合金瓦经常烧损，更换刮研造成的停机、停产现象。

筒体衬板采用双U型衬板，此衬板提升能力大，球与衬板是面接触，因而破碎效率高，消除了阶梯衬板等(球与衬板是点接触)有研磨死角的弊端。

循环粗粉磨机预粉磨工艺流程是比较合理、比较经济，还具有像球磨机一样操作简单、维修量少、运转率高的特点。

从上述节省投资等多方面优点可以看出，其效率已达到或超过了采用辊压机做预粉磨设备的工艺。

老式球磨机、短粗磨、球破机及各种破碎机与现代XLCM循环粉磨节能粗粉磨机已不能相提并论，该设备粉磨效率和破碎效率已提高30%。

建议水泥企业采用此种预粉碎工艺流程，对大幅度降低粉磨电耗、提高综合经济效益十分显著。

4.LMGU双位进料循环粉磨微粉管磨机。

目前，市场上使用的老式管磨机、球磨机，原设计的技术参数只适应粉磨物料成品细度在80μm左右。

其缺点是不同粒度的物料都从磨前一个进料口进入到磨内，粉磨后的物料粗细不均，成品率低，需要增加外部分级设备处理才行。

设计粉磨工艺时所需设备多、工艺复杂、投资大。

这种配置形成的管磨机、球磨机对目前新的粉磨工艺设计配套非常不适应。

现行设计的物料粉磨工艺设备粉磨后物料成品细度要求在40μm左右。

我国水泥新标准实施后，要求水泥熟料用量增大，产品比表面积增大，导致磨机产量下降，吨水泥电耗增高，老式管磨机已经不能满足现行要求。

辽宁北票理想粉磨技术研究所在多年研制JMQG节能型球磨机的基础上，经过多年开发，又研制出了LMGU双位进料微粉管磨机。

5.微粉磨机采用双“U”型衬板技术原理。

磨机回转筒体内表面安装一层筒体衬板。

其衬板结构形状是在筒体圆周方向有间隔不断的“U”型槽；在筒体轴线方向也有间隔不断的“U”型槽。

主要作用有3点:①筒体衬板上圆周方向的“U”型槽可起到将研磨介质随筒体的转动带到一定高度再自由落下，这样可以增加研磨介质的提升高度，加强了研磨介质和衬板之间、研磨介质和研磨介质之间对物料的破碎研磨能力。

②筒体衬板的轴向“U”型槽和圆周方向的“U”型槽都起到了增加筒体衬板内表面积的作用，由于筒体衬板内表面积的增加，相应的起到了筒体衬板与研磨介质之间的接触点。

③筒体衬板的“U”型槽与钢球的外表面呈圆弧过渡接触，接触点面积有所增加。

④采用“U”型衬板结构之后，磨内研磨介质的直径及单体质量可以大幅度缩小，在研磨体装载总重量不变的前提下，单个质量的缩小就意味着个数的增多，个数的增多就达到冲击和研磨次数的增多，达到了研磨效率大幅度提高的效果。

6.磨机主轴承采用滚动轴承技术。

辽宁北票市理想机械工程有限公司理想粉磨技术研究所、粉磨试验站，经过近10年的研究、试验和多年的用户使用表明，球磨机主轴承采用滚动轴承是取代滑动轴承较为理想的新技术，管磨机主轴承采用滚动轴承，早在19世纪初就已经开始逐渐应用，当时应用的空间很小，主要原因是轴承的结构形状及造价不适应。

比如最初第一阶段使用的滚动轴承是短圆柱滚动轴承，采用这种轴承需要继续使用下球面座解决调心问题，这样制造和加工都比较麻烦。

在第二阶段的设计时采用了短圆柱轴承外套圈为球面体形状，虽然减去了下部球面座，但是仍然是滑动形式的调心，调心阻力偏大，不够理想。

进入第三个阶段是采用双列调心滚动轴承，这种轴承调心功能好、阻力小，但也存在着一定的缺点。

由于轴承的规格大、轮幅宽，润滑比较困难，定期检修清洗轴承不方便，轴承组件有一件损坏就需要换整套轴承。

为了解决上述3种轴承存在的诸多缺点，使其达到造价低又非常实用的目的，一种LMGU下半环外套圈双列调心滚动轴承诞生了。

7.改造现有滑动轴承磨机，当年投资，当年见效。

原磨机的中心高度不变，磨机原基础高度不变，安装尺寸不变。

利用原磨机的中空轴再加工或不加工配用精密调整套后，装配滚动轴承和所配套的轴承盒。

现场安装3-4天即可交付使用，降低起动电流、降低工作电流、减小润滑油消耗、减小维修量、提高运转率。

节约冷却水，改善环境卫生。

由于使用功率降低，并增加了磨机研磨体装入量，所以提高了电机效率，减小了无用功，又可提高台时产量。

改造之后同样达到上述各种技术指标。

8.老式磨机筒体加长或扩径改造途径。

现在很多用户使用的球磨机是老系列规格型号的管磨机，其缺点是筒体有效容积小、装球段少、产量低、配套电动机功率大、耗电量高、生产效率低等。

随着科学技术的进步，节能型球磨机研制成功，取代了老式球磨机，在原电动机功率不变的前提下进行改造。

一种是筒体加长，一种是筒体直径加粗。

改造之后的节能型球磨机具有独特的优点。

改造方案:利用原设备电动机，能够保证额定的装载量且有一定的富余。

①原磨机的基础不变。

②改造后的磨机的大齿轮与小齿轮的中心距不变，两个主轴承的中心距和基础高度不变，电动机和减速机的位置及基础不变。

③磨机大小齿轮、中空轴、进料装置和出料装置都可利用，且基准尺寸不变。

④只更换磨机筒体，筒体衬板及研磨体，用户可自备。

老式球磨机采用的是滑动轴承，而改用滚动轴承之后所需的电机功率只为 1.5kW。

Φ2.4×6.5m球磨机每吨水泥电耗比老式球磨机节省电费支出为1.5元，台时产量按15t计算，每年可节约电费15tx24小时/天x330天×1.5元/t=178200元11.现有粉磨系统的技术改造。