降低球磨机一仓研磨体平均粒径对水泥质量的影响

2023-01-28邹开旺

四川水泥 2023年1期

邹开旺

（惠州塔牌水泥有限公司，广东惠州 516820）

0 引言

辊压机加球磨机联合粉磨系统中，辊压机工作效率持续提升，入磨物料粒度相继缩小，球磨机在实际生产中无需过大粉碎能力，即可保证出磨水泥物理力学性能。而科学选择研磨体填充率、装载量以及级配设计是提升球磨机综合产量，减少能耗的基本措施。本文以辊压机+球磨机联合粉磨系统为例，通过合理调整球磨机一仓研磨体的平均粒径，提升磨机综合粉磨效率，减少出磨水泥筛余，保障水泥强度，不仅符合水泥企业追求经济利益的本质，也符合降低消耗的社会利益。

1 一仓研磨体级配调整前的状况

1.1 水泥磨调整前的级配方案

本次研究的4#水泥磨系统属于球磨机+辊压机的联合粉磨装置，磨机规格型号是Ф4.2m×13m，电机额定功率为900kW×2，辊压机型号是Φ1.7m×1.1m，该粉磨系统适用于粉磨42.5R级别的水泥材料。磨机一仓研磨体调整前的钢段规格以及水泥磨级配方案如表1所示。

表1 调整前的水泥磨系统级配方案

由表1、表2可知，调整前的水泥磨1号仓能够承载61.19t原材料，平均段径为19.65mm，有效内径是4.08m，有效仓长是3.75m，填充率是26.57%；2号仓能够承载138.13t原材料，平均段径为9.23mm，有效内径是4.08m，有效仓长是8.75m，填充率是25.7%。

表2 调整前的钢段型号规格

1.2 一仓研磨体调整前的筛余变化曲线

分析图1可以进一步了解到一仓比表面积和不同等级的筛余变化并非十分明显，整体做功效率较低[1]。

2 一仓研磨体平均粒径调整措施

2.1 平均粒径调整措施

通过连续检测球磨机一仓研磨体中入磨物料的比表面积和细度，得到的参数范围如表3所示。

表3 入磨物料细度和比表面积

通过表1可以发现，球磨机一仓研磨体的0.2mm筛余在2%～4%之间，0.08mm筛余在12%～16%之间，而0.045mm筛余在28%～35%之间，对应比表面积在220～240kg/m2之间，确定入磨整体细度相对较低，能够维持一种平稳发展的状态。针对该种状况，可以选择大范围减少1仓段径方式进一步提升整体粉磨效率。调整后的级配方案如表4所示。

表4 调整后的水泥磨系统级配方案

通过表5分析可知，此次调整中，球磨机一仓研磨体的有效内径和有效仓长维持不变，1仓填充率从26.57%减少到24.28%，而2仓的填充率保持不变；1仓的平均段径从19.65mm减少到11mm，2仓平均段径不变；1仓的装载量从61.19t减少到56t，2仓维持不变；整体装载量从最199.32t减少到194.13t。在此次调整过程中，通过减少1仓的平均段径、填充率和装载量，维持2仓各个参数不变，能够直观分析粒径调整变化对研磨体研磨性能的影响[2]。

表5 调整后的钢段型号规格

2.2 一仓研磨体级配调整效果

球磨机一仓研磨体级配调整后，设备运行一个月的筛余变化曲线如图2所示。

由图2筛余曲线分析发现，1仓对应比表面积呈现出稳定提升的状态，不同级别筛余存在显著降低的趋势，提升了整个研磨系统的粉磨效率。球磨机一仓研磨体平均粒径调整前后运行参数变化如表6所示。

表6 球磨机一仓研磨体调整前后基础运行参数变化

通过表6、表7对比分析，可以发现球磨机一仓研磨体参数调整后，运行变化最为突出的是出磨水泥0.045mm筛余明显下降，在混合材料掺量以及比表面积相同的条件下，水泥3d及28d强度都得到了显著提升。通过颗粒级配分析，调整后的出磨水泥颗粒整体均匀性系数维持在0.980~0.995之间，而在对平均粒径进行调整前，水泥颗粒均匀性系数大部分维持在0.960～0.980之间，水泥颗粒大小相对集中。

表7 研磨体调整前后出磨水泥质量变化

2.3 一仓研磨体平均粒径减小对水泥质量的影响

随着水泥生产设备及工艺的更新，辊压机和球磨机的联合应用进一步降低了联合磨粉系统内入磨物料的整体粒度，即便1仓中的平均粒径调整为仅11mm的小段后，设备的破碎能力也可以满足系统研磨要求，不会产生水泥跑粗等问题。减少1仓的平均球径参数后，在混合材料相同以及比表面积一致的条件下进行水泥粉磨，0.045mm筛余呈现出显著降低的趋势，更多熟料粉磨至0.045mm粒径以下，有利于进一步提高水泥强度，但同时也产生了水泥颗粒集中发展趋势，导致标准稠度下需要进一步扩大水泥材料用水量，形成一定负面影响。为此需要针对球磨机一仓研磨体的平均粒径采取有效的控制措施，明确具体范围标准，进一步降低平均粒径对水泥生产的不良影响，保障水泥生产质量[3]。通过减少1仓中的平均球径，进一步提升球磨机的整体研磨效率，发挥出良好的节电功能。

3 平均球径设计思路

研磨体平均球径是研磨体级配设计中的基础环节与核心参数，会受到物料性质、物料水分、入磨物料粒度、粉磨流程、仓鼠、磨机直径等方面的影响。针对钢段，可以通过等效球径进行显示。目前，研磨体的平均球径选择主要以经验判断。随着研磨体平均球径的扩大，会产生更强的冲击力，对应研磨体内部堆积空隙率扩大，加快物料流通速度，降低水泥产品细度。假如磨机后仓研磨体平均球径过高，能够消除各种物料的粗颗粒，提升磨机综合产量，但会影响产品比表面积，降低水泥强度。因此，需要密切联系生产实践经验，针对研磨体平均球径进行选择，需要综合以下几方向进行考虑：

（1）第一仓入磨物料整体粒度较大，为此需要更大的冲击力，所以需要选择相对较大的平均球径，而尾仓主要功能便是研磨，扩大入磨物料综合比表面积，所选平均球径应该相对小一些。

（2）假如产品细度较粗，为了控制细度，应适当加入小直径球或段，缩减平均球径，控制段径。如此不但能够提升设备整体研磨能力，同时还可以有效扩大料球接触面积，提升产品综合比表面积，合理控制物料细度。

（3）当磨机处于较高转速条件下，球的离心力较大，钢球提升较高，形成更大冲击力，需要适当缩小平均球径。

（4）随着磨机直径的扩大，则研磨体提升高度更高，会形成更大的冲击力，需要适当缩减平均球径。

（5）入磨物料内部存在较大的水分含量，会导致物料流速减缓，降低磨机综合产量。为此需要适当扩大平均球径，改善设备冲击力，加快内部物料流动，提升磨机综合产量。

（6）在对研磨体的平均球径进行设计时，需要结合磨机仓数进行系统考虑。随着仓数的增加，需要适当扩大第一仓研磨体平均球径。如在三仓磨的研磨体设计中，第一仓研磨体平均球径和两仓磨的一仓平均球径相比要更大一些。

（7）因为闭路磨一仓存在各种小粒度回料，所以闭路磨一仓平均球径和开路磨相比要小一些。

（8）随着物料粒度的扩大，研磨体平均球径扩大。相反条件下，需要缩减平均球径。其中需要注意，一般水泥研磨中，因其流动性较差，物料层厚度较高，尽管尾仓物料粒度降低，但也不能使用过小研磨体[4]。