張桂才

（南京蘇材重型機(jī)械有限公司，江蘇南京210000）

一種節(jié)能高產(chǎn)低投資半終粉磨工藝及裝備

張桂才

（南京蘇材重型機(jī)械有限公司，江蘇南京210000）

介紹了水泥粉磨工藝的發(fā)展技術(shù)背景，闡述了風(fēng)選磨三級(jí)半終粉磨的工藝、設(shè)備并分析其性能優(yōu)勢(shì)。

水泥；半終粉磨；工藝裝備

1 技術(shù)背景

在水泥生產(chǎn)中，必須將大量的物料粉磨成細(xì)粉，這項(xiàng)工作就是粉磨作業(yè)。按一定的粉磨流程配備的主機(jī)和輔機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)稱為粉磨工藝系統(tǒng)。

目前常見的水泥粉磨系統(tǒng)有兩種：

一是開路（開流）粉磨工藝。物料一次通過(guò)磨機(jī)粉磨就成為產(chǎn)品。此工藝系統(tǒng)的流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便，投資少，占地少。缺點(diǎn)是若要保證被粉磨物料全部達(dá)到細(xì)度合格后卸出，那么被粉磨物料從入磨到出磨的流速就會(huì)慢，磨的時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，這樣臺(tái)時(shí)產(chǎn)量就低，相對(duì)電耗高。而且部分已經(jīng)磨細(xì)的物料顆粒要等較粗的物料顆粒磨細(xì)后一同卸出，大部分細(xì)粉不能及時(shí)排除（盡管磨內(nèi)通風(fēng)能帶走一定量的細(xì)粉），在磨內(nèi)繼續(xù)受到研磨，就出現(xiàn)了“過(guò)粉磨”現(xiàn)象，并形成緩沖墊層，妨礙粗顆粒的進(jìn)一步磨細(xì)，從而降低粉磨效率，影響節(jié)能高產(chǎn)。

二是閉路（圈流）粉磨工藝。通過(guò)圈流工藝提高被磨物料在磨內(nèi)的流速，把部分已經(jīng)磨細(xì)的物料顆粒及時(shí)送到磨外，以基本消除“過(guò)粉磨”現(xiàn)象并緩沖墊層，提高磨機(jī)產(chǎn)量、降低電耗。通常情況下，閉路粉磨工藝比開路粉磨工藝（同規(guī)格磨機(jī)）提高產(chǎn)量30%～50%。閉路流程與開路流程優(yōu)缺點(diǎn)相反，其優(yōu)點(diǎn)是：可以消除過(guò)粉磨現(xiàn)象，降低磨內(nèi)溫度，因而粉磨效率高、節(jié)能效果好；其缺點(diǎn)是：流程復(fù)雜、設(shè)備多，操作管理技術(shù)要求也高，基建投資較大。

在生產(chǎn)實(shí)踐中粉磨工藝流程隨著技術(shù)及對(duì)粉磨系統(tǒng)的認(rèn)知程度提高，粉磨工藝流程也得以不斷地演變。先從單獨(dú)磨機(jī)粉磨系統(tǒng)演變?yōu)轭A(yù)破碎系統(tǒng)的磨機(jī)粉磨系統(tǒng)，之后再演變成預(yù)粉磨系統(tǒng)的磨機(jī)粉磨系統(tǒng)。預(yù)粉磨設(shè)備從一技獨(dú)秀發(fā)展到現(xiàn)在的百花齊放，由原來(lái)常見的輥壓機(jī)演變發(fā)展出輥式立磨、風(fēng)選磨等。

隨著粉磨工藝的發(fā)展，預(yù)粉磨系統(tǒng)又演變成各種各樣的粉磨系統(tǒng)，目前分別為預(yù)粉磨、混合粉磨、聯(lián)合粉磨和半終粉磨。

（1）預(yù)粉磨：物料經(jīng)預(yù)粉磨設(shè)備粉碎后，部分物料返回預(yù)粉磨設(shè)備，其余物料進(jìn)入球磨機(jī)。如輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)、立磨預(yù)粉磨系統(tǒng)（CKP）等。

（2）混合粉磨：經(jīng)預(yù)粉磨設(shè)備擠壓出的物料入球磨機(jī)，出球磨機(jī)的物料經(jīng)選粉機(jī)選粉后的粗粉分別回到預(yù)粉磨設(shè)備與球磨機(jī)。

（3）聯(lián)合粉磨：預(yù)粉磨設(shè)備與球磨機(jī)各自配有獨(dú)立的分級(jí)機(jī)或選粉機(jī)，預(yù)粉磨設(shè)備的物料經(jīng)預(yù)粉磨系統(tǒng)的分級(jí)機(jī)（多為V形選粉機(jī)、打散分級(jí)機(jī)及振動(dòng)篩等）分選后，≤2 mm的細(xì)粉入球磨機(jī)，粗粉回到預(yù)粉磨設(shè)備中。球磨機(jī)只需配裝小球，再組成閉路循環(huán)。這種工藝配置雖然復(fù)雜些，但由于各自的分工明確，容易操作與調(diào)整，節(jié)能幅度較大，較適宜水泥粉磨系統(tǒng)。

（4）半終粉磨：物料從預(yù)粉磨設(shè)備出來(lái)后，全部喂入選粉機(jī)后選出部分成品。而該選粉機(jī)再將選粉機(jī)分選出成品后的混合粉再一次分選，粗的進(jìn)入預(yù)粉磨，而細(xì)的物料則進(jìn)入后續(xù)的粉磨系統(tǒng)中進(jìn)行粉磨。因此，在預(yù)粉磨系統(tǒng)中就出現(xiàn)了成品，特別是目前加大預(yù)粉磨設(shè)備的功率投入，會(huì)在該段系統(tǒng)中出現(xiàn)了更多的成品細(xì)粉。由于在預(yù)粉磨中就分選出部分成品，并且對(duì)后續(xù)磨機(jī)的入磨物料的粒徑嚴(yán)格控制，再加上較小粒徑的入磨物料中出現(xiàn)了大量的微裂紋，大大降低了邦德功指數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了多破少磨的工藝思想，最大限度地提高系統(tǒng)產(chǎn)量。

本文將重點(diǎn)介紹一種節(jié)能高產(chǎn)低投資的半終粉磨工藝與裝備。

2 輥壓機(jī)半終粉磨工藝的不足

輥壓機(jī)是我國(guó)上世紀(jì)八十年代引進(jìn)的一種料床粉磨設(shè)備。目前部分廠家采用了輥壓機(jī)半終粉磨工藝，該預(yù)粉磨系統(tǒng)中包含輥壓機(jī)、V型選粉機(jī)、動(dòng)態(tài)選粉機(jī)、除塵器等，輥壓機(jī)擠壓出來(lái)的物料進(jìn)入V型選粉機(jī)，由V型選粉機(jī)將物料進(jìn)行粗分級(jí)，粗顆粒回到輥壓機(jī)進(jìn)行再次輥壓，較細(xì)顆料進(jìn)入V選后續(xù)的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)進(jìn)行粗細(xì)分選，非成品的較細(xì)顆粒進(jìn)入后續(xù)的磨機(jī)，成品級(jí)的細(xì)粉則進(jìn)入后續(xù)的袋式除塵器或旋風(fēng)除塵器中進(jìn)行收集。輥壓機(jī)半終粉磨工藝流程見圖1。

圖1 輥壓機(jī)半終粉磨工藝流程圖

目前大多廠家采用在V型選粉機(jī)后再加一臺(tái)選粉機(jī)進(jìn)行成品的分選，這樣勢(shì)必增加設(shè)備投入和土建投入，同時(shí)也增加了能耗。

3 風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝

如何在低成本投資的條件下，采用一種高效節(jié)能的方法，把預(yù)粉磨設(shè)備出來(lái)的物料分為成品（0~ 32 μm）、粗粉、細(xì)粉三種物料，并且保證預(yù)粉磨分選出的成品質(zhì)量得以保證呢？南京蘇材重型機(jī)械公司經(jīng)過(guò)多年研究，開發(fā)出一種低投資且高產(chǎn)節(jié)能的“風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝系統(tǒng)”，可同時(shí)完成以上3種物料分選的工藝和質(zhì)量要求。

3.1 風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝的主要設(shè)備

（1）風(fēng)選磨

風(fēng)選磨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為前端采用中空軸進(jìn)料、進(jìn)風(fēng)，后端采用邊緣筒體出料、出風(fēng)，進(jìn)入風(fēng)選磨的物料在鋼球不斷破碎作用下產(chǎn)生細(xì)粉，進(jìn)入中空軸的風(fēng)迅速擴(kuò)散至筒體四周，在風(fēng)擴(kuò)散過(guò)程中及時(shí)風(fēng)選細(xì)粉物料，細(xì)粉物料隨風(fēng)一起排出，避免細(xì)粉物料在磨內(nèi)停滯產(chǎn)生墊層，影響粗顆粒物料的破碎，從而提高粉磨效率。風(fēng)選磨工作原理見圖2。

圖2 風(fēng)選磨工作原理圖

（2）預(yù)粉磨三分級(jí)選粉機(jī)

預(yù)粉磨出來(lái)的混合物料從進(jìn)料口喂入選粉機(jī)內(nèi)，落入到籠形轉(zhuǎn)子上面的撒料盤上，撒料盤旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)物料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋灑，拋向緩沖板，受沖擊后的物料進(jìn)一步分散，落入導(dǎo)風(fēng)葉片和籠形轉(zhuǎn)子葉片所組成的選粉區(qū)域內(nèi)，在該選粉空間，物料受到籠形轉(zhuǎn)子選粉氣流的分選作用，較細(xì)的成品物料被氣流攜帶進(jìn)入籠形轉(zhuǎn)子內(nèi)部，并通過(guò)出風(fēng)管道進(jìn)入后續(xù)的收集設(shè)備內(nèi)進(jìn)行氣固分離收集；非成品的較粗物料則被排斥在籠形轉(zhuǎn)子外面，由于重力作用往下運(yùn)動(dòng)到中粗粉下料口，進(jìn)入粗細(xì)粉的分級(jí)作業(yè)區(qū)域。

在粗細(xì)粉分選區(qū)域，由于內(nèi)部風(fēng)輪的作用，又將粗粉與細(xì)粉分離，粗粉進(jìn)入預(yù)粉磨設(shè)備再次粉磨，而較細(xì)的細(xì)粉則喂入后續(xù)的磨機(jī)進(jìn)行研磨。

3.2 風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝流程

（1）前閉后開型風(fēng)選磨半終粉磨工藝流程（圖3）

圖3 前閉后開型

該粉磨工藝流程為：經(jīng)過(guò)配料后的物料進(jìn)入風(fēng)選磨，通過(guò)風(fēng)選磨粉磨后的混合料經(jīng)提升設(shè)備喂入到預(yù)粉磨三分級(jí)選粉機(jī)中，由該三分級(jí)選粉機(jī)分別選出成品、粗粉、非成品的細(xì)粉。成品進(jìn)入后續(xù)的收集裝置內(nèi)進(jìn)行收集，直接入成品庫(kù)；粗粉回到風(fēng)選磨再次粉磨；細(xì)粉則喂入到后續(xù)的磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨，研磨好的物料卸出直接入成品庫(kù)。后續(xù)磨機(jī)采用開路磨工藝流程，可稱之為前閉后開型粉磨系統(tǒng)。后續(xù)磨機(jī)磨內(nèi)通風(fēng)采用一臺(tái)除塵器來(lái)完成。

（2）雙閉路型風(fēng)選磨半終粉磨工藝流程（圖4）

該粉磨工藝流程為：前一段預(yù)粉磨系統(tǒng)與前述工藝系統(tǒng)相同，磨機(jī)系統(tǒng)采用一臺(tái)選粉設(shè)備形成閉路粉磨工藝，可稱之為雙閉路型粉磨系統(tǒng)，粉磨效率更高。

4 風(fēng)選磨半終粉磨系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)

“風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝系統(tǒng)”具有高可靠性、低消耗性、小功耗比以及超強(qiáng)的適應(yīng)性和通用性，能使整個(gè)粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)產(chǎn)量提高40%～80%。

圖4 雙閉路型

表1 風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝與輥壓機(jī)半終粉磨工藝比較

風(fēng)選磨系統(tǒng)由于消除了磨內(nèi)細(xì)粉墊層和過(guò)粉磨現(xiàn)象，粉磨效率大大提升，噸產(chǎn)量的消耗也大大降低，具有較好的節(jié)能效果，噸水泥電耗可下降3～5 kWh。特別是采用風(fēng)選磨半終粉磨后，在半終粉磨系統(tǒng)中收集的成品，其顆粒形貌好，顆粒粒徑均齊，可較大幅度提高混合材的摻入量，并能滿足商品混凝土攪拌站對(duì)水泥需水性及和易性的要求，降低水泥生產(chǎn)成本，因此具有較高的實(shí)際價(jià)值優(yōu)勢(shì)。4.1風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝與輥壓機(jī)半終粉磨工藝比較（同等產(chǎn)量）（表1）

4.2 風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)

（1）可靠性高，設(shè)備低速運(yùn)行、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特，無(wú)任何機(jī)械故障。

（2）低消耗性，鋼球破碎，磨耗小，鋼球磨小后可作磨機(jī)級(jí)配用，無(wú)浪費(fèi)。

（3）破碎效率高，功率消耗低，無(wú)功消費(fèi)少。

（4）適應(yīng)性強(qiáng)，鐵塊入機(jī)無(wú)影響，無(wú)需專用除鐵設(shè)備，入機(jī)物料水分可適當(dāng)放寬。

（5）系統(tǒng)中的三分級(jí)選粉機(jī)一機(jī)多能，成品選粉與粗細(xì)粉分級(jí)有機(jī)組合，結(jié)構(gòu)新穎、緊湊、優(yōu)化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)成品的收集、粗細(xì)粉的分級(jí)功能。

（6）該工藝系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。

（7）操作簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)方便。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)粉磨工藝是粉磨系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的捷徑和發(fā)展方向,而預(yù)粉磨工藝系統(tǒng)的設(shè)備配置也需要綜合各個(gè)水泥企業(yè)的技術(shù)條件及資金情況。但不管怎樣,簡(jiǎn)單、實(shí)用、高效是每個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中都應(yīng)考慮的問題。 “風(fēng)選磨三分級(jí)半終粉磨工藝及設(shè)備”以其高可靠性、低消耗、強(qiáng)適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)，必將在我國(guó)水泥粉磨中得到快速發(fā)展。

作者：張桂才（1967-），男，本科，高工，建材機(jī)械專業(yè)。

It introduces the background of technical development of the cement grinding process.It expounds the process and equipment of winnowing three-stage semi-finish mills,and discusses the advantages of properties.

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2013-12-30）