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水泥粉磨工艺
第一部分 粉磨基础知识
一、粉磨基础知识
Ø 粉磨的基本概念：用外力克服固体物料分子之间的内聚力，使之分裂，并使物料颗粒的粒径减小的过程，称之为粉碎或磨碎，简称粉磨。
Ø 粉磨的分类：物料的粉碎一般是在破碎机和粉磨机内分别进行的，所以按其粉碎物料的粗细程度又分为破碎和粉磨两个机械操作过程。
Ø 粉磨的目的：在于使物料获得必要的分散度，成为一定组成的产品，以满足各工艺过程的要求
Ø 粉磨加工的分类
普通粉磨：粒度 ＜80μm 比表面积250～350/m2kg
高细粉磨：粒度 ＜50μm 比表面积350～600/m2kg
超细粉磨：粒度 ＜10μm 比表面积600～800/m2kg
Ø 水泥粉磨的意义：水泥熟料的粉磨主要任务是提供一定颗粒组成的成品，水泥的分散度可以用细度和比表面积来表示，在相同的矿物组成条件下，分散度越高，水泥磨的越细，水泥的水化速度越快强度越高，特别是早期强度高，但是当比表面积超过一定限度，强度增长不明显，电耗反而会急剧增加。
粉磨方式不同，即使比表面积相同，强度也会有所差别。
Ø 球磨机分类：
1、按长度与直径之比分类：
Ø 短磨机：长径比在2以下时为短磨机，或称球磨机。
Ø 中长磨机：长径比在3左右时为中长磨机。
Ø 长磨机：长径比在4以上时为长磨机或称管磨机。
球磨机的规格：用筒体直径乘以长度表示，如：Φ4.2×11m球磨机。
2、按生产方式分：
n 干法粉磨机：喂入磨机的物料为干燥状态。
n 烘干粉磨机：喂入磨机的物料是潮湿的。
n 湿法粉磨机：物料喂入时加入适量的水。
3、按卸料方式分：
① 尾卸式磨机 ：入磨物料由磨机的一端喂入，由另一端卸出，称为尾卸式磨机。
② 中卸式磨机 ：入磨物料由磨机的两端喂入由磨机筒体中部卸出，称为中卸式磨机。该类磨机相当于两台球磨机并联使用，这样设备紧凑，简化流程。
4、按传动方式分：
①中心传动：磨机的传动中心线与磨机的筒体中心线一致。
②边缘传动：磨机的传动轴中心线与磨机筒体中心线平行，传动轴上的小齿轮带动安装在磨机的端盖上的大齿轮，使磨筒体回转。
5、按磨内装入的研磨介质形状分类
① 球磨机 磨内装入的研磨介质主要是钢球。这种磨机使用最普遍
② 棒磨机 磨内装入直径为50—100mm的钢棒作为研磨介质。棒磨机的长度与直径之比一般为 1.5—2 。
③棒球磨机  装入圆柱形钢棒、钢球或钢段，作为研磨介质。
④ 砾石磨  磨内装入的研磨介质为砾石、卵石、瓷球等。
Ø 6、按照粉磨方式
闭路粉磨系统：出磨水泥经选粉设备选粉后合格品作为成品入库，而不合格品回磨继续粉磨。
开路粉磨系统：出磨物料即为成品。
第二部分 影响磨机产质量的因素

二、影响磨机产质量的因素
受物料性质、水泥粉磨方法、生产工艺参数调整等因素的影响。
1、物料的性质：入磨粒度、易磨性、成品粒度和比表面积、物料温度、水分、助磨剂。　　
1）物料的易磨性：表示物料粉磨的难易程度。与物料本身的结构有关。
熟料易磨性与矿物组成、率值有关。
石膏、石灰石的易磨性较好。 矿渣和粉煤灰的本身易磨性不好，但矿渣加入一定量可以提高台时。粉煤灰因自身是细粉，加入后可以起到助磨剂的作用，提高磨机台时。
2）入磨物料粒度影响：
粒度小，可以相对减少钢球的直径，在装载量一定的情况下，钢球个数增加，钢球总面积增加。提高了钢球对物料的粉磨效果，提高了产量，降低了单位产品电耗 。

3）产品粒度及比表面积
水泥研磨的细度对水泥质量影响较大，提高细度，可提高水泥的强度，但水泥产量会相应下降，相应的电耗也增大 。
水泥细度与强度的关系：水泥的早期强度与其表面积成正比。比表面积每增加1%，3天强度提高0.86-1%。28天强度随比表面积略有增加，每增加1%，28天强度可以增加0.27%-0.59%。
国内表示水泥细度的方法四种：平均粒径、筛余、比表面积和颗粒分布。常用筛分细度和比表面积。但筛余细度相同时，比表面积也不一定相同，以至于水泥强度相差很多。
4）物料温度的影响
入磨物料温度过高,将带入大量的热,加上粉磨过程中,绝大部分的机械能均转变为热能,使磨内温度较高。物料的易磨性变差,且细粉易带电荷,在静电吸引作用下聚结在一起,或附着在研磨体和衬板上,降低粉磨效率。
入磨物料温度高于50 ℃时,磨机产量受到影响;超过80℃时,产量下降10～30吨。单位产品电耗上升 (与正常生产情况相比)。水泥磨温过高并持续较久，还会引起石膏脱水成半水石。
膏，致使水泥假凝;水泥在库内结块;包装纸袋发脆,增大包装和运输过程中的破损率。因此出磨水泥温度不宜超过110 ℃ -120 ℃。
5）物料水分的影响。
对磨机产量影响较大，如果入磨物料平均水分达4.0%，会使磨机产量降低20%以上，严重时会粘堵隔仓板篦缝和下料口，使粉磨过程难以进行。但少量水分可以降低磨内温度，有利于减少静电，提高粉磨效率，一般入磨物料水分应控制在1.0-1.5%。
6）助磨剂的影响
物料在粉磨过程中，加入少量的外加剂，能够显著提高粉磨效率或降低能耗，这种化学添加剂通常称为助磨剂。 助磨剂种类繁多、助磨效果差异很大，助磨剂按使用时的状态可以分为固体、液体和气体三种。而用于水泥工业的助磨剂，常见固体和液体两种。
注：国家标准规定，通用水泥中助磨剂的掺加量不得超过0.5%。
２、粉磨方式
开路粉磨
优点：流程简单、设备少，操作简便，基建投资少。
缺点：由干物料必须全部达到产品细度后才能出磨，所以当要求产品细度较细时，已被磨细的物料将会产生过粉磨现象，并在磨内形成缓冲垫层，妨碍粗料进一步磨细，有时甚至出现细粉包球和堵塞隔仓板的现象，从而降低了粉磨效率，产量低，电耗高。
闭路粉磨
优点：可以消除过粉磨现象，同时出磨物料经过输送和分级设备时可散失一部分热量，粗粉再回磨重磨可降低磨内温度，因而粉磨效率高，产量高，一般产量可提高15～25％；可用调节分级设备的方法来控制产品的细度，因而能够保证产品的细度，适用于生产多品种水泥。
缺点：流程复杂，设备多，操作管理技术要求也高，基建投资大。
开路磨的粉磨产品的特点之一是颗粒的粒径分布范围宽。而闭路磨
系统粉磨产品的粒度均齐、产量高、电耗低。
3、生产工艺控制
1）喂料的均匀性：对产量、电耗、比表面积及三氧化硫等有较大影响。其中对比表面积影响更明显。
要稳定磨机喂料量，杜绝大幅度频繁加减产量，应以稳定磨况为主，逐渐提高产量和质量。为提高水泥比面积，很多操作员采用大幅减喂料或止料的方法。使水泥颗粒在过长时间内，在强大的研磨体冲击下，反复粉磨压缩引起，水泥结团、集聚、速凝，形成“糊球”和 粘糊衬板、篦板等“恶性粉磨现象”。磨机操作工要根据磨机、提升机电流，出磨负压及磨音情况等数据判断磨机工况，及时进行调整。
2）磨机通风：可及时排除磨内微粉，增加极细物料在磨内的流速，减少过粉磨和缓冲作用及时排除磨内水分，防止堵塞篦缝，减少“包球”和篦板堵塞现象。可冷却磨内物料，降低磨机温度和物料温度，改善了物料的易磨性，有利于磨机正常运转和保证水泥质量，有利于环境卫生，减少设备磨损。减少细粉的缓冲垫层作用。因而提高粉磨产品的产质量。但如果风速、风量过大则加重收尘器的负担。因此，选择适当的风量风速是提高磨机产质量的重要因素之一。在一般情况下磨内风速为0.4～1.2米/秒之间，经济风速为0.7米/秒。通常由于磨内通风量大，成品温度可降低20～40度。
各种收尘管道的工艺布置也很重要，需要专人维护。
3）选粉效率和循环负荷
Ø 选粉效率:选粉机选出的产品中的细粉量占进入选粉机中细粉量的百分数。
Ø 循环负荷：选粉机的回粉量与成品量之比，以百分数表示。
选粉机成品细度不变时，循环负荷率随选粉机喂料量变粗而增加，随回料变粗而降低；选粉效率随喂料变粗而降低，随回粉变粗而增加。
Ø 选粉效率随循环负荷提高而降低，随成品细度降低而下降。
选粉效率公式：
η=（c/a）×（a-b）/（c-b）×100%
a——选粉机的喂料细度
b——选粉机的回料细度
c——选粉机的成品细度
循环负荷公式：
k=（c-a）/（a-b）×100%
Ø 选粉效率与循环负荷率的关系：选粉效率提高时，循环负荷会下降，只有在合适的情况下，设法提高选粉效率，才能提高磨机台时降低电耗。
不同的选粉机结构和性能差别较大，所得的选粉效率或循环负荷是不一致的。在成品细度一定的条件下，循环负荷实质上是由出磨物料细度决定的。合理的出磨细度，也就决定了合理的循环负荷。
出磨细度受磨内物料流速及磨内粉碎条件等诸多条件 所影响。流速快，亦即物料在磨内停留时间短，出磨物料粗，循环负荷大；流速慢，停留时间长，出磨物料细，循环负荷小。
磨机直径大，长度短、流速快。
4）研磨体装载量、材质及其级配
Ø 什么是研磨体：物料在粉碎过程中，用以研磨和粉碎物料的物质。 如球磨机中的钢球、钢锻等。
由于研磨体对物料产生撞击与研磨，可使物料获得高度的粉碎。
Ø 研磨体的分类：钢球，钢段，钢棒
Ø 研磨体材质的选择：材质要求：较高的耐磨性和耐冲击性，坚硬，耐磨，不易破裂，表面不允许有毛刺和裂缝，钢球的不圆度不得超过其直径的2%。
Ø 按材质分类：
n 高铬铸铁：耐磨、耐热、耐腐蚀，韧性高。
n 低铬铸铁：韧性较高铸铁性差，但有良好的耐磨性
n 锻造轴承钢，球耗比高，但价格便宜。
Ø 研磨体的装载量
确定研磨体的填充率与装载量：
磨机内研磨体填充的容积与磨机有效容积的比例百分数称为研磨体的填充率。填充率设计越高，磨机的装载量就会越高，要提高磨机产量，应尽可能提高磨机的装载量。但是磨机的装载量不能无限制的提高，磨机装载量太高，磨机电机的电流也会很高。一般磨机的设计填充率为28%左右，加装液体变阻启动器后，可以达到35%～40%，磨机产量也可以实现大幅度提高。
Ø 研磨体的运动状态
1、泻落式运动状态
　在该状态下，物料因研磨体互相滑动时产生压碎和研磨作用而粉碎。
2、抛落式运动状态
　在该状态下，物料在钢球与钢球之间，钢球与衬板之间被研磨，同时又受到抛落钢球的冲击而粉碎。
3、圆周式运动状态
　在该状态下，研磨体对物料不起研磨作用，也达不到冲击物料的目的。
Ø 什么是研磨体级配 各种规格研磨体的配合比率（以百分数表示）。
Ø 为什么必须进行研磨体级配？大块料需要用大钢球冲击，小块料宜用小钢球冲击，细料应以更小的钢球或钢锻研磨。因此需采用合理级配的研磨体才能取得较好的粉磨效果。
Ø 如何判断研磨体装载量和钢球级配方案是否恰当合理？（六种方法）
一、根据产品的产量和细度判断：
若磨机产量增加，细度变粗，则可能是：粗仓球偏大、隔仓板宽，通风能力过剩；若磨机产量下降，细度变粗，一仓球偏小，量少或 出料篦缝偏大；若产量下降，细度变细，增加喂料量即返料，则粗仓球较少或平均球径小，或隔仓板堵、通风不好。
注：新加球，因表面粗糙或有毛刺，需待10天或半个月后才能判定。
二、根据仓内料面高度及现象判断：
正常喂料情况下，同时停料及停磨，观察各仓料面高度，对于开路磨，一仓露半个或少半个球，二仓刚盖研磨体或比研磨体高10m-20mm，若一仓露多，则一仓求量较多，反之则少。闭路磨一般头仓露球半个和三分之一，后仓料面要高于球面。
三、根据磨内物料的筛余曲线判断
具体操作步骤如下：
1、停机停料：关停磨机主机、磨尾风机，同时停止喂料。注意：磨尾风机一定要停掉。
2、磨机冷却：加强磨机筒体洒水，迅速降低磨机温度，使磨机温度降低到45℃下
3、入仓取样：打开磨机各仓仓门，进入仓内进行取样，注意佩戴口罩、手套等防护装备。
   一般情况下，磨机紧急停车后，从磨内的头部方向，按轴向每隔1米或0.5米做一个磨机长度上的取样点。
每个取样点由磨机径向上左右两侧和中部三个点组成，要把表面上的物料除去，取料面下10mm左右深度下的物料，这样取得的由每个断面上三个试样组成一个长度上的平均样，作为该取样点的磨内筛余试样，装入编号序号的样品袋内，再取下一个样品。此外在进出料端及隔仓板的前后还要分别安排取样点。
4、试样筛余量测定：各取样点的样品一般安排做5mm、2.5mm、1mm、80um、45um的筛余量；
5、筛余曲线的制作：根据测定的各点的筛余量，用EXCEL作出筛余曲线，以此判断磨机工艺状况的情况。
一般判断方法：研磨体级配合理、操作良好的磨机，其筛析曲线的变化应当是：在第一仓比较陡，靠近卸料端应平滑下降。如曲线中出现斜度不大或有较长的一段接近水平线，则表明磨机的作业情况不良，物料在这一段较长距离过程中细度变化不大。其原因可能是研磨体的级配、装载量和平均球径大小等不合适，应适当。
改变研磨体级配或清仓剔除碎、小球段；反之亦然如果隔仓板前后的筛余百分数相差很大， 说明两仓能力不平衡，此时应首先检查隔仓板篦孔宽度是否符合要求，若过宽且超过规定数值2mm以上时，即应更换或堵补；若有堵塞现象，应剔除堵物。也可能由于磨机各仓的长度比例不当，前后仓破碎与研磨能力不匹配。先调研磨体的级配、装载量和平均球径，若无效，则应改变仓的长度或比例。
四、根据磨音判断
Ø 根据磨机的运转电流判断。
Ø 根据磨内的球料比：称重法、测量（球门面与料面至磨机顶部衬板垂直高度）
球料比：磨机各仓研磨体和物料量之比。通常，开路磨球料比较大，闭路磨小些。开路磨以6.0为好。球料比决定了物料在磨内的流速，可以通过隔仓板的通料形式、通料面积、篦缝大小，研磨体级配，研磨体装载量等来调节控制。
Ø 如何补充研磨体
1、用单位产品的研磨体磨损量（同类研磨体年耗量/磨机年产量）乘以磨机阶段产量。
2、用单位时间的研磨体磨损量（同类研磨体年耗量/磨机年运转时间）乘以磨机阶段运转时间
3、在必要时空磨后停磨，测量磨内球（段）面距磨机中心线的高度，除以磨机有效内径可简易算得当时的填充率，与原配球时填充率对比，计算补球量。此外可以根据空磨时的主电动机电流表值，与经验值比较确定研磨体补充量等多种方法。
以上的各种方法事实上都有一定的局限性，这是因为磨机的运转过程是一个不断变化的复杂过程，影响因素很多，容易出现判断失误而造成盲目补球，反而影响磨机的产量。因此，管理较好的水泥企业是采用定期清仓的传统办法。
l 联合粉磨：是当今辊压机应用的主要流程。辊压机制成系统料饼经打散机等分级设备进行分选，粗粉全部返回辊压机再压，大大提高了辊压机的循环量，由于回料部分已被选出，就使辊压机辊压更为有效，不再做无用功，分选后的细粉喂入球磨机。因为力度小而均匀，非常有利于磨机的配球，故球磨机的粉磨效率也高
联合粉磨系统主要由球磨机、选粉机、辊压机、打散机四大部分组成。
Ø 辊压机操作中的几个问题:
影响辊压机运行的因素较多：要想使辊压机系统达到较好的预粉磨效果，须具备三个条件：
n 必须强制喂料，物料不能呈自由落体状态落入两个压辊之间
n 施加于物料颗粒之间的压力必须足够大且要稳定。
n 喂料粒度应合适，使两辊能顺利地咬住物料颗粒。
因此，挤压效果差，系统产量不高，节电效果不明显，同时还会出现喂料不均匀，负荷波动大，引起设备振动，因物料落差高，粉尘飞扬，恶化生产环境等一系列不良后果。
Ø 改善方法：
1、调整调节插板处在的适当位置；
2、调整打散机的回料量，降低（提高）打散机转速或者打散机部分筛板。
Ø 辊压机最终效果的判断：
ü 看料饼多少
ü 看压力大小
ü 看电流，两台主电动机电流大于空载电流，额定电流范围内作小幅度的摆动。

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