HRM非金屬礦超細立式磨的研究與開發

李金榮，遲 源，潘自力

HRM非金屬礦超細立式磨的研究與開發

李金榮，遲 源，潘自力

（合肥水泥研究設計院，安徽 合肥 230051）

本文主要介紹了HRM非金屬礦超細立式磨的設計及開發，文章中列舉了設備設計過程中的一些關鍵點。介紹了磨機在實際生產中的使用情況。

超細立式磨；規模化；非金屬礦；節能

Abstract: The thesis introduces design and development of type HRM non-metallic ore super-fine vertical roller mill, enumerates critical points in design of the mill and describes actual application of the mill.

Key words: super-fine vertical roller mill; mass-produce; non-metallic ore; energy saving

1 前言

節能、綠色環保型礦物材料，是實現低碳經濟社會的重要因素。非金屬礦作為一種節能、綠色、環保型礦物填料，其主要消費領域為造紙、塑料、橡膠、油漆和涂料，造紙、塑料業為非金屬材料規?；枨蠹熬毣瘧玫闹饕袠I。這些行業需要配套一種節能型的裝備，以適應日益競爭的環境需求。

世界大型非金屬礦企業，其實現產業規?；彤a品精細化途徑基本上都是采用大型裝備與先進的生產工藝技術，例如利用立式磨或球磨機等大型干法研磨裝備與超細分級機相結合的技術。國內非礦干法工藝設備主要有雷蒙磨、氣流磨、球磨機、環輥磨機和立式磨等，其中，立式磨裝備的噸能耗低、產能大，是目前業內主要的關注方向，國內相關裝備企業開始了非金屬礦超細立式磨的研究與開發。

2 HRM非金屬礦超細立式磨的設計

HRM立式磨是一種技術性能優異的節能型非礦粉體制備設備，目前廣泛應用于建材、輕工、化工、火力發電等行業。并且，HRM立式磨已經在粉磨葉蠟石、石灰石和方解石等非金屬礦行業有一定的應用經驗，為非金屬礦超細立式磨的開發奠定了基礎。

設計思路：首臺HRM非金屬礦重鈣立式磨粉磨原料為方解石，目標產量6t/h，產品細度d97=22μm，根據產品要求，磨機型號確定為HRM1300。

2.1 結構

HRM非金屬礦超細立式磨由傳動裝置、碾磨裝置、機架與殼體、分離器和加壓系統等部件組成。要保證磨機能夠達到產品目標，傳動裝置跟分離器是設計中關鍵性的部件，見圖1。

2.2 工作原理

電動機驅動減速機帶動磨盤轉動，需粉磨的物料由鎖風喂料機設備送入旋轉的磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤周邊移動，進入粉磨軌道。在磨輥壓力的作用下，物料受到擠壓、研磨和剪切作用而被粉碎。同時，風從圍繞磨盤的風環高速均勻向上噴出，粉磨后的物料被風環處的高速氣流吹起，把粒度較粗的物料吹回磨盤重新粉磨。細粉則由風帶入分離器進行分級，合格的細粉隨同氣流出磨，由收塵設備收集下來即為產品，不合格的粗粉在分離器葉片作用下重新落至磨盤，與新喂入的物料一起重新粉磨，如此循環，完成粉磨作業全過程。

2.3 關鍵設計

2.3.1 確定磨盤轉速

立磨能粉磨出很細的產品，合適的磨盤轉速是重要條件之一。磨盤轉速過快，物料的離心力大，料層不容易形成。

對于一定體積的物料，物料顆粒在磨盤上的受到的離心力F 可用下面公式表述：

式中: m為物料質量，υ為物料線速度，V為物料體積，ρ為物料容重，R為磨盤半徑，ω為物料角速度，D為磨盤直徑，n為磨盤轉速。

對于一定的物料要求有一定的離心力，即物料和離心力均為常數時，可以得到一般磨機的轉速和磨盤直徑的關系。

n =K·D-0.5

式中：n為磨盤轉速，D為磨盤外徑，K為速度系數(對于不同結構形式的磨機的K值是不一樣的)。

根據理論計算，結合葉蠟石磨機的設計經驗，HRM1300非金屬礦超細立式磨的磨盤轉速確定為37r/min。

2.3.2 碾磨裝置的設計

像方解石之類的非金屬礦表面光滑、流動性大，并且在碾磨時候，磨盤上產生細度達1～30μm的顆粒，物料之間摩擦力小，流動性大，從而導致料層很難形成。這就需要設計合理的磨盤襯板和磨輥輥套的外形。

HRM非金屬礦重鈣立式磨的磨輥采用輪胎型，磨輥襯板采用弧形，另一方面，在磨盤外沿，設計一定高度的擋料環，延緩物料在碾磨時被過快甩出，達到充分碾磨效果。擋料環在生產調試中，可以根據物料情況，適當調整擋料環的高度，使磨機運行更加平穩，詳見圖2。

此種結構形式的設計，使得碾磨壓強大，能夠粉磨出很細的產品，是非金屬礦超細立式磨碾磨裝置最好的結構之一。并且，這種形式能夠有效的降低磨機震動，震動小，磨機加壓裝置就能提高壓力，從而提高磨機產量，進而使得磨機的能耗下降，提供磨機的競爭力。

2.3.3 分離器的設計

分離器是HRM非金屬礦超細立式磨設計的最核心部件。普通立式磨機產品是石灰石生料或者煤粉，細度一般為80μm，后來發展的粉磨葉蠟石立式磨產品細度達到了30μm左右。而粉磨方解石的超細立式磨產品所需要的細度要達到25μm左右，甚至需要達到22μm。所以非金屬礦超細立式磨的分離器尤其要精心設計。

分離器的選粉效果主要有三個關鍵因素：①風上升到轉子葉片附近時的風速；②轉子的切割速度；③控制轉子與殼體之間間隙，阻止不合格物料進入細粉區。

依據這些條件，分離器設計時，注重以下細節：

第一，加大分離器外部筒體直徑，使得風上升到分離器部位時，風速能夠減緩；同時盡可能增大轉子直徑及高度，提高轉子的過風面積，在風量一定的情況下，降低過風速。

第二，選粉機能夠選出很細的粉，轉子的切割速度很重要。立式磨轉子直徑和質量都很大，相比普通分級機，提高轉速的難道較大。切割速度一方面看轉子直徑；另一方面看轉子旋轉速度。

第三，超細立磨分離器的設計還有一個關鍵點，就是阻止不符合產品要求的大顆粒進入細粉區。合格細度的產品是經過轉子的選擇被風帶出磨機，但由于轉子跟磨機有間隙，不合格的物料也會拋出。為了解決這一問題，我們設計了氣體密封裝置，通過密封風機往間隙中吹氣體，阻止大顆粒進入細粉區。分離器示意詳見圖3。

2.3.4 設計小結

通過一系列的改進及關鍵部位的設計，在HRM立式磨原有的技術基礎上，設計出了符合粉磨重鈣的立式磨。HRM1300重鈣立式磨相關參數見表1。

表1 立磨相關參數

3 應用情況

HRM1300非金屬礦超細立式磨應用在安徽某粉體公司，粉磨的原料為方解石，磨機在2009年9月份開始進行調試運行。調試初期，遇到了一些難題，例如：原料顆粒過小，磨內難以形成料層；風環面積不合適，導致磨機不能穩定運行。為解決上述問題，技術人員采取了下列改進方案：

(1) 修改原料破碎系統，使進料顆粒達到合理的配比。

(2) 增加主電機變頻，使磨機能夠平穩啟動。

(3) 縮小風環面積。

通過這些改進，磨機進過一段時間調試，能夠平穩運行。

經過2年穩定運轉，該生產線使用的HRM1300非金屬礦超細立式磨生產技術指標為：細度d97=40μm，產量12～14t/h,產品能耗25～27kW·h/t；細度d97=21μm，產量6.3t/h，產品能耗55kW·h/t。立磨系統產品質量分析結果見表2。

表2 立磨系統產品質量分析

通過對生產各類參數的分析，磨機的設計已經完全達到了設計目標。

4 結語

立式磨作為節能低耗的磨粉設備，是國家以及行業倡導的裝備技術，HRM立式磨一直致力于新型磨機的開發，在不斷推動中國粉磨設備的技術進步。HRM非金屬礦超細立式磨的推出，不僅為公司創造了經濟效益，也創造了巨大社會效益，非礦行業使用的超細立式磨，不再需要依賴國外產品。今后，我們將繼續進行技術研發改進，在HRM1300非金屬礦超細立式磨基礎上，設計出更多超細立式磨產品，以滿足立式磨在重鈣等行業的需求。

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Design and Development of Type HRM Non-metallic Ore Super-fine Vertical Roller Mill

LI Jin-rong, CHI Yuan, PAN Zi-li
(Hefei Cement Research & Design Institute, Hefei 230051, China)

TD453

A

1007-9386(2012)03-0036-03

2012-02-08