立磨在水泥厂中的应用

|首 页| |杂志简介| |广告报价| |杂志稿约| |编委会| |English| 立磨在水泥工业中的应用（下） 李涛平 （国家建材工业科技教育委员会）

4 立磨粉磨水泥和高炉矿渣需具备的技术改进 在新型干法水泥厂的建设中，我国已比较广泛地采用立磨粉磨原料和煤，不仅简化了流程，并显著降低了电耗取得了有益的经验。目前天津水泥工业设计研究院和合肥水泥研究院、海螺水泥集团正在研究开发与2500t/d、5000t/d生产线配套的立磨原料和煤磨，本文中不再赘述。近年来由于推广采用高强度混凝土和高性能混凝土，要求对水泥熟料和矿渣进行高细粉磨，比表面积预达到450～500m2/kg以上。过去采用立磨作为熟料预粉磨(CKP磨)和球磨机组成的圈流粉磨系统等，由于电耗降低不多，国际上已比较成功地采用改进后的立磨粉磨水泥和矿渣。自去年开始，国内很多钢厂已向国外采购立磨粉磨高细矿渣：如鞍山和上海宝山钢铁公司各购买Polysius公司RM51/26粉磨矿渣，武汉钢铁公司和唐山钢铁公司向日本产宇部购买ULM型立磨，山西钢铁公司向莱歇公司购买LM型立磨等。其原因是高炉矿渣经高细粉磨后其细度比表面积达400～500m2/kg，售价将提高3～4倍。采用立磨粉磨水泥或矿渣首要条件是满足产品、细度和颗粒级配的要求，当水泥细度比表面积在320m2/kg左右时，不同粉磨工艺的水泥颗粒级配示于表4。从表4中可以看出我国水泥颗粒级配中细颗粒<32μm的占61％～71％，比德国、法国水泥细度<32μm占80％有明显差别。 不同粉磨工艺比较，带辊压机球磨机的圈流系统较好，表4没有列出第三代立磨粉磨水泥的颗粒级配，估计其数值在高效选粉机圈流系统与带辊压机球磨机圈流系统之间。因此可以推断改进后的立磨对产品细度和比表面积没有影响。但从颗粒特性，颗粒的均匀系数、圆形系数要比球磨机圈流系统差一些。如果其产品细度比表面积达500m2/kg以上时，其圆形系数将接近球磨圈流系统的数值。也就是说，颗粒的圆形度与颗粒尺寸大小有密切关系，颗粒尺寸愈小，圆形系数愈大。综上所述，立磨在粉磨水泥矿渣时，需要以下技术改进。 (1)安装高效选粉机 改进后的立磨配置有SEPOL高效选粉机，其操作参数可以根据对产品细度要求来调节，如在粉磨矿渣水泥时细度比表面积为330m2/kg，经过调节可生产细度比表面积480m2/kg或500m2/kg的矿渣水泥，经测定其最终产品中熟料和矿渣两者的粒度分布均匀，超细粉比例很高，这在提高矿渣水泥强度方面非常显著。因此该立磨在韩国生产的矿渣水泥其质量在市场上有很高声誉。 (2)双重粉磨，降低磨盘速度，延长粉磨时间，提高粉磨效率 双磨辊和磨盘双凹槽的设计，组成磨辊的共扼曲面和盘衬的双凹槽轨道，对物料的啮入性能好，被磨物料从磨盘中央过渡到磨盘边缘的过程中经过内外磨辊的双重挤压粉磨，增加了磨辊挤压的次数和时间。由于Polysius磨盘直径大、转速小，被磨物料喂到磨盘中心上，在离心力的作用下通过内外双凹槽到达磨盘边缘。图17表示物料在磨盘上的位移路径和所受作用力的情况。在磨盘和料床间的磨擦力及物料的内磨擦力与离心力相互作用。在磨盘回转和物料粒子所受力的双重作用下，一种“科理奥利力”作用在物料粒子上。综合作用的结果驱使物料粒子移向磨盘边缘。 根据粉磨生产要求的不同，每种用途的立磨都有特定的圆周线速度(加速度)，用于生料粉磨的立磨一般正常操作值为16m/s2(磨盘圆周和速度)。对于矿渣粉磨来说，磨盘的速度应降为生料粉磨的80％，即磨盘圆周加速度应降为10m/s2。离心力依据下式进行计算： Frad=m·R·ω2 式中：m—物料粒子的质量； R—磨盘半径； ω—角速度； Rω2—磨盘圆周加速度。

从式中可以看出，磨盘圆周线速度的降低可以使作用于物料的离心力变小。由于物料粒子在移向磨盘边缘过程中所受到的阻力较高，加上双凹槽的影响，都使得被磨物料在磨盘上的停留时间加长。此外，还避免了物料旁路现象，即一定比例的物料未经研磨即溜出磨盘边缘。由于物料停留时间长，提高了粉磨效率，磨后合格细粉比例高，内循环量小，气流阻力小，系统风机电耗低。 (3)外循环，圈流系统 立磨系统装备有外循环斗式提升机，在粉磨矿渣时，其外循环量为产量的二倍，如韩国某水泥厂，当立磨粉磨矿渣水泥产量为70t/h时，外循环量150t/h，其提升机能力为300t/h。由于外循环量大，确保了系统压降比较小，磨机进口至出口的压差仅2700Pa，整个系统压降为5000Pa，风机电耗大大降低。 (4)除铁装置 在粉磨高炉矿渣时有效清除铁质是立磨平稳运转的关键。由于铁质颗粒非常细小，而且包裹在矿渣颗粒之中，在喂入立磨前是很难清除的。必须使铁质颗粒暴露才能有效地予以清除。外循环的物料至少已经过一次以上的粉磨，故矿渣中的铁质已暴露在外，喷咀环的预分级效应可确保所有的铁质颗粒进入外循环。因为铁质比较重，所有外循环的物料将通过振动溜槽及磁鼓前往提升机，溜槽的尺寸将保证料层厚度不超过30mm，可以保证磁鼓的工作效率，将铁质吸出清除。铁质颗粒是磨蚀性成分，决定了立磨部件的磨损程度，因此在外循环量大的情况下，可以通过磁鼓清除铁质。高炉矿渣中含铁量一般在0.3％～0.5％，其中70％以上可以在外循环中被磁鼓清除，少量铁质残余约0.07％，不会影响立磨部件的磨损和矿渣水泥的质量。 (5)低磨损，长寿命 双磨辊的巧妙设计对降低磨耗有积极影响，使磨辊与磨盘的速度差减小，它使得被磨物料在辊子与磨盘间的滑动尽可能减少，使磨损降至最低。另外，由于辊套的共扼曲面与盘衬的双凹槽形状，加之磨辊在垂直方向上自动加压沿着磨损后的边际线行走，故经过相当长时间运转后，即使在物料磨蚀性较大的情况下，辊套和盘衬的边际线仍能保持良好的啮合，故可确保粉磨部件和被磨物料间的良好接触。在生产时间相当长，磨损已很严重的情况下，其系统产量，运转平稳性和产品细度仍有保证，内外辊的不同磨损程度可以通过受力点的自我调整来达到均衡，这一调整使粉磨层力的分布与磨损情况相一致。因此可以最大程度地利用粉磨部件。另外，也可将磨辊托架转180°，使内外辊互换，从而使磨损边际线一致，延长磨辊使用寿命。在一般情况下，粉磨部件的使用寿命超过10000h。 从图17可以看出，RM51/26立磨粉磨高炉矿渣时，磨机平均产量65t/h，当运转5150h，生产出33.5万t矿渣粉后，磨辊磨损2334kg，磨盘磨损1483kg，磨辊损耗6.97g/t，磨盘损耗4.43g/t。 5 立磨原料试验的重要性 立磨优点之一是能粉磨各种不同性质的物料。在水泥工业中，除经常采用其粉磨生料外，可以粉磨含有石英砂岩的生料，还可以粉磨高细度、比表面积为500m2/kg的矿渣水泥等，对原料的适应性很强。正因为立磨能粉磨各种物料，因此在选用立磨前一定要做好被磨物料的立磨试验，以测定各种参数，才能选定立磨的型号、内部结构设计和操作数据。Polysius试验室立磨(ATROL)的规格和流程见图18。 每次立磨(ATROL)试验需原料800kg。其测定内容如下： (1)物料流的特性——物料在气体输送时的自由度。 (2)物料的压缩性——物料形成稳定料床的性能。 (3)震动——物料造成震动的趋势。 (4)动力消耗——易磨性。 (5)空气消耗量——输送物料需要的空气量。 (6)磨蚀性——磨机各种部件的磨损(磨辊、磨盘、磨体、喷咀……等)。 Polysius公司通过各种物料的ATROL立磨试验，与其实际工业生产数据比较，得到了从ATROL立磨试验结果换算到工业立磨的系数，如根据ATROL试验测得物料的易磨性。通过图19可以求得工业立磨的物料易磨性；根据ATROL试验测得物料的磨擦系数(μ)；通过图20可以求出工业立磨的物料磨擦系数，并计算其工业立磨主动轴所需的功率(见图21)。 Paw=μ·Z·Fspec·DR·BR·DTM·π·n/60=sinβ×粉磨动力×Vm

式中：Pa·W——磨机主动轴功率，(kW)； μ——原料磨擦系数； Z——磨辊数量； Fspec——粉磨压力，(kN/m2)； DR——磨辊直径，(m)；

BR——磨辊宽，(m)；

DTm——磨盘平均直径，(m)；

n——磨盘转速，(UpM)。 6 Polysius立磨的保证值和最大的立磨 Polysius公司在近10年内研究开发的第三代立磨有很多技术创新，今将该公司在粉磨生料时产量250～560t/h立磨生产操作保证值示于表5。 Polysius公司为印尼某水泥厂制造的，迄今为水泥工业中最大的立磨(见图22)。其主要技术参数如下： 产量：600t/h生料(90μm筛筛余12％)；水分：8.7％；物料循环量：200％；风机规格：110万m3/h、压力9000Pa、功率3600kW;动力消耗：风机5.8kWh/t、磨机7.1kWh/t、选粉机0.3kWh/t、提升机0.3kWh/t,总电耗13.7kWh/t。SEPOL选粉机：转子直径5.55m，空气量110万m3/h；磨辊直径2.90m，带磨辊润滑、旁路润滑系统；磨盘直径6.85m，风机功率5000kW,POLEXPERT－智能控制系统，图23为DOROL立磨外形图；表6为其生产设计值和实际值。

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