目前我國(guó)水泥廠大多使用球磨機(jī)作為水泥粉磨設(shè)備，但球磨機(jī)的有效能量利用率低。近年來(lái)，通過(guò)一系列技術(shù)改造，各種窯型的熟料生產(chǎn)能力都有不同程度的提高，生產(chǎn)能力的提高幅度更為顯著，使原來(lái)與之配套的粉磨設(shè)備普遍存在能力不足的問題有了一些改善。因此采取有效措施，努力提高水泥粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，同時(shí)降低粉磨能耗等課題得到了廣大工程技術(shù)人員和研究人員的密切關(guān)注。本文鄭礦機(jī)器擬結(jié)合近年來(lái)的研究成果對(duì)水泥球磨機(jī)的技術(shù)優(yōu)化進(jìn)行綜合分析。

　　一、水泥粉磨系統(tǒng)高產(chǎn)節(jié)能技術(shù)措施

　　1、粉磨工藝

　　1.1閉路粉磨工藝

　　就粉磨工藝流程而言，目前主要有開路和閉路兩種。

　　前者優(yōu)點(diǎn)是工藝操作簡(jiǎn)單，物料出磨后即為成品。缺點(diǎn)是物料在磨內(nèi)流速慢，滯留時(shí)間長(zhǎng)，為保證出磨物料的粒度全部符合要求，其中已磨細(xì)的物料也不能及時(shí)排出磨機(jī)，經(jīng)常造成過(guò)粉磨現(xiàn)象。開路磨系統(tǒng)生產(chǎn)能力相對(duì)較低，能耗較高，不可能隨時(shí)靈活地調(diào)整出磨物料的細(xì)度。

　　后者加設(shè)了選粉設(shè)備，可及時(shí)地將已磨細(xì)的細(xì)粉排出磨外，有效地避免了過(guò)粉磨現(xiàn)象，并可通過(guò)調(diào)節(jié)選粉機(jī)的工作參數(shù)靈活調(diào)節(jié)成品水泥的細(xì)度。此外，閉路磨內(nèi)物料流速加快，各倉(cāng)的研磨體分別恰當(dāng)?shù)爻袚?dān)著粉碎或粉磨任務(wù)，故產(chǎn)量提高，電耗降低，尤其是對(duì)水泥細(xì)度要求較高時(shí)，高產(chǎn)低耗的優(yōu)點(diǎn)更加明顯。

　　可以說(shuō)，采用閉路粉磨是水泥粉磨工藝的必然趨勢(shì)。

　　1.2預(yù)粉碎（磨）多級(jí)串聯(lián)粉磨工藝

　　球磨機(jī)作為粉磨設(shè)備是比較理想的，但作為粉碎或破碎設(shè)備，它卻是低效率的。將粒度較大的十幾毫米甚至數(shù)十毫米的物料破碎過(guò)程從磨內(nèi)移至磨外，在專門的粉碎設(shè)備中進(jìn)行，是提高球磨機(jī)生產(chǎn)能力的有效途徑。根據(jù)粉碎理論，脆性物料從數(shù)十毫米破碎至數(shù)毫米，其碎裂的本質(zhì)是內(nèi)部裂紋的不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展，而促使這一過(guò)程的外界因素即是以一定的方式對(duì)其施加的強(qiáng)大作用力-粉碎力。通常采用壓縮粉碎和沖擊粉碎方式，相應(yīng)的系統(tǒng)有輥壓磨＋球磨機(jī)和沖擊粉碎機(jī)＋球磨機(jī)兩種預(yù)粉碎（磨）工藝。

　?。?）輥壓磨＋球磨機(jī)粉磨工藝。該工藝也包括各種立磨與球磨機(jī)串級(jí)粉磨的工藝配置，這里僅以輥壓磨＋球磨機(jī)的串級(jí)粉磨系統(tǒng)進(jìn)行分析。被粉碎的水泥熟料先進(jìn)入輥壓磨，強(qiáng)大的輥壓力將其從數(shù)十毫米壓碎至幾毫米甚至更細(xì)后入球磨機(jī)。由于熟料顆粒經(jīng)輥壓粉碎的同時(shí)，內(nèi)部也產(chǎn)生許多微裂紋，因而在球磨機(jī)內(nèi)較容易進(jìn)一步被粉碎而很快進(jìn)入粉磨階段。在這種粉磨系統(tǒng)中，球磨機(jī)的主要任務(wù)只是粉磨，所以，粗磨倉(cāng)可選用較小尺寸的研磨體，研磨體表面積的增大顯然有利于粉磨效率的提高，進(jìn)而大幅度提高粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。

　　（2）沖擊式破碎機(jī)＋球磨機(jī)粉磨工藝。細(xì)粉碎設(shè)備的研制是目前熟料預(yù)粉碎方面的熱點(diǎn)之一。這些熟料細(xì)破碎設(shè)備大致有如下幾種：細(xì)顎式破碎機(jī)、立式反擊式破碎機(jī)、立式錘式破碎機(jī)、立軸錘式細(xì)碎機(jī)、*節(jié)能破碎機(jī)、立式?jīng)_擊破碎機(jī)和渦動(dòng)沖擊破碎機(jī)等。

　　2、球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

　　球磨機(jī)本身的結(jié)構(gòu)也是影響其粉磨能力的重要方面。它包括磨內(nèi)各倉(cāng)長(zhǎng)度的設(shè)置、襯板的形式、隔倉(cāng)板的類型、通孔率及布置方式等。

　?。?）磨機(jī)內(nèi)各倉(cāng)的長(zhǎng)度。目前，各種規(guī)格的球磨機(jī)粗磨倉(cāng)的長(zhǎng)度多是根據(jù)入料*大粒度為25mm進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因而粗磨倉(cāng)長(zhǎng)度普遍相對(duì)較長(zhǎng)。隨著預(yù)粉碎工藝的引入，入磨物料粒度顯著減小，磨內(nèi)粗磨的壓力大大減緩，因此，如果仍保持原來(lái)的倉(cāng)長(zhǎng)度，則會(huì)造成粗磨倉(cāng)能力過(guò)剩、細(xì)磨倉(cāng)能力吃緊的不平衡現(xiàn)象。

　?。?）隔倉(cāng)板的改進(jìn)。近年來(lái)，高細(xì)磨的發(fā)展促進(jìn)了隔倉(cāng)板的改進(jìn)，使其除具有阻隔大塊料、防止研磨體串倉(cāng)、保證通風(fēng)、強(qiáng)制送料等傳統(tǒng)功能外，還具有了新的分級(jí)功能。如帶分級(jí)篩的雙層隔倉(cāng)板，除具有強(qiáng)制送料作用外，還能將粒度較大的粗顆粒返送回粗磨倉(cāng)繼續(xù)粉磨。

　?。?）新型襯板的使用。磨機(jī)襯板形式多種多樣，作用及效果也不盡相同，其中，階梯襯板是水泥磨粗磨倉(cāng)使用*廣泛的襯板形式，其阿基米德螺線狀彎曲表面保證了磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能均衡地將研磨體提升至一定高度，從而增大其沖擊粉碎物料的作用，但這種襯板仍然不能克服鋼球與之點(diǎn)接觸的缺點(diǎn)。圓角方形襯板角螺旋襯板　、溝槽襯板等新型襯板的出現(xiàn)，使襯板與研磨體的配合趨于合理。角螺旋襯板則是通過(guò)改變磨內(nèi)研磨體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使研磨體的脫離角具有多變性，以增強(qiáng)研磨體與物料的交叉穿透和混合充分接觸粉磨，以及鋼球自動(dòng)分級(jí)來(lái)提高粉磨效率。

　　3、研磨體的裝載量及其級(jí)配

　?。?）研磨體的裝裁量。球磨機(jī)中研磨體的裝載量通常是根據(jù)填充系數(shù)或填充率來(lái)確定的。實(shí)踐證明，研磨體的填充系數(shù)可以適當(dāng)增大，即可適當(dāng)增加研磨體的裝載量，細(xì)磨倉(cāng)尤其如此。*先，增大研磨體填充量在不改變級(jí)配的前提下可增加粉碎或粉磨的幾率；其次，填充率增大后，研磨體的重心向磨機(jī)的軸線靠近，總作用力矩并無(wú)明顯增大，故不會(huì)對(duì)功率傳動(dòng)造成影響。實(shí)際上，磨機(jī)配套電機(jī)的功率儲(chǔ)備完全允許在一定范圍內(nèi)增加裝載量。

　?。?）研磨體的級(jí)配優(yōu)化。級(jí)配確定要解決的幾個(gè)重要參數(shù)是：*大球徑、平均球徑以及鋼球（或段）級(jí)數(shù)以及各級(jí)所占比例。下面就研磨體級(jí)配確定中應(yīng)考慮的問題談一些看法。

　?、?大球徑和平均球徑的計(jì)算應(yīng)考慮物料的易磨性或易碎性。不同窯型煅燒的物料其易碎性是有差異的，即使是同種窯型煅燒的熟料，由于工藝配方及燒成條件不同，其易磨性也往往不相同。另外，混合材為礦渣時(shí)，因其粒度相對(duì)較小，又難磨，所以，配球中則需適當(dāng)增加小尺寸研磨體的比例。

　　②預(yù)破碎粉磨工藝中對(duì)粗磨倉(cāng)中研磨體平均球徑及其級(jí)數(shù)的調(diào)整應(yīng)視預(yù)粉碎設(shè)備情況而定。具體地講，經(jīng)輥壓和擠壓破碎的熟料除顆粒粒度較小外，其內(nèi)部還有大量的裂紋缺陷，因而入磨后較易粉碎；而經(jīng)沖擊破碎后的熟料顆粒較均勻，同時(shí)破碎主要是由內(nèi)部裂紋擴(kuò)展所致，顆粒內(nèi)部缺陷相對(duì)較少，故入磨后相對(duì)難粉碎些。因此，配球時(shí)，對(duì)這兩種預(yù)粉碎系統(tǒng)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。

　　③出磨水泥的細(xì)度和性能。成品水泥細(xì)度是其直接的質(zhì)量指標(biāo)之一。對(duì)于開路系統(tǒng)，這一指標(biāo)顯然取決于磨內(nèi)研磨體的級(jí)配；對(duì)閉路系統(tǒng)，如果出磨水泥細(xì)度太粗，則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致循環(huán)負(fù)荷率過(guò)大，增大選粉機(jī)的壓力。

　　4、襯板和研磨體的材質(zhì)

　　穩(wěn)定的粉磨工藝條件在很大程度上取決于襯板和研磨體的材質(zhì)，如果襯板材料的硬度、耐磨性及抗沖擊性能差，則其內(nèi)表面會(huì)很快改變?cè)瓉?lái)的幾何形狀；同理，研磨體的級(jí)配在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是動(dòng)態(tài)的、不斷變化的，若研磨體的耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到要求，經(jīng)一段時(shí)間的粉磨作業(yè)后，原來(lái)的*.佳級(jí)配顯然難以保證。因此，改善襯板和研磨體的材質(zhì)是研磨體級(jí)配和磨機(jī)工作條件長(zhǎng)期穩(wěn)定并提高其運(yùn)轉(zhuǎn)率和生產(chǎn)效率的根.本保證。

　　5、助磨劑

　　水泥助磨劑多為表面活性劑，其活性基團(tuán)定向吸附于水泥顆粒表面所產(chǎn)生的降低水泥顆粒比表面能和強(qiáng)烈的分散作用是提高粉磨效率的本質(zhì)所在。實(shí)踐證明，摻加助磨劑可在有效提高磨機(jī)產(chǎn)量的同時(shí)較大幅度地增加水泥的比表面積，這意味著水泥中細(xì)顆粒的含量增大，有利于提高水泥的早期強(qiáng)度。

　　目前，水泥助磨劑的研究開發(fā)正向多功能復(fù)合型發(fā)展，即在粉磨過(guò)程中加入的助磨劑不僅可以有效提高水泥磨機(jī)的粉磨效率，并具有減少水泥或混凝土漿體的需水量，改善其流動(dòng)性，從而提高硬化漿體的力學(xué)性能的作用。

　　為了適應(yīng)水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求，水泥粉磨系統(tǒng)的改進(jìn)和操作參數(shù)的優(yōu)化十分必要和迫切。閉路粉磨由于其節(jié)能及水泥細(xì)度控制的靈活性已成為必然趨勢(shì)。水泥熟料入磨前的預(yù)粉碎對(duì)于大幅度提高水泥磨機(jī)產(chǎn)量，降低粉磨電耗具有積*意義。