立式輥磨在石膏粉磨上的應用

李光業，孔金山

石膏是一種用途廣泛的工業材料和建筑材料，廣泛用于建筑、建材、工業模具和藝術模型、化學工業及農業、食品加工和醫藥美容等眾多領域，在工業領域有著十分重要的地位，對國民經濟影響重大。立式輥磨已越來越多地用于粉磨石膏，不僅提高了粉磨石膏的生產效率，改善了生產環境，而且具有環保、節能降耗的優點，為石膏生產企業帶來了更大的經濟效益。

山西某公司有一條40t/h的石膏煅燒生產線，配套的天然石膏粉磨生產線選用的是我公司提供的LM170K立式輥磨。該輥磨自2019年5月投運以來，石膏粉磨系統生產運行平穩，磨機產量達55t/h，成品粒度控制在0.15～0.18mm范圍內。本文就試生產以來，LM型立式輥磨操作控制和管理經驗進行總結，以供同業人士參考。

1 立式輥磨的結構和工作原理

LM型立式輥磨是我公司在吸收國內外輥磨先進技術的基礎上，結合多年經驗，不斷改進和升級粉磨生產技術，進而設計開發的高效節能粉磨設備。

LM型立式輥磨屬于烘干兼粉磨設備，是集粉碎、粉磨、烘干、分選和輸送多項功能于一體的高效、節能粉磨設備，具有粉磨產量大、設備性能好、運行可靠等顯著優勢。

圖1 LM型立式輥磨結構示意圖

圖2 LM型立式輥磨工作原理示意圖

1.1 LM型立式輥磨的結構

LM型立式輥磨主要由傳動裝置、研磨裝置、選粉裝置、中機體、限位裝置、加載系統（包括液壓站、油缸和蓄能器等）、潤滑系統等組成（圖1）。

1.2 LM型立式輥磨機工作原理

LM型立式輥磨工作原理如圖2所示，磨盤在傳動裝置帶動下旋轉，磨輥在磨盤的摩擦作用下繞磨輥軸自轉。從輥磨進料口落入磨盤中央的物料，在磨盤旋轉產生的離心力作用下向磨盤邊緣移動，在磨盤和磨輥之間形成碾磨料層，被碾壓粉碎。粉磨后的物料繼續向盤邊運動，直至溢出盤外。磨盤周邊設有噴口環，其中大顆粒物料最先降落到磨盤上，較小的顆粒在上升氣流的作用下被帶入選粉裝置進行粗細分級，粗粉重新返回到磨盤再粉磨，符合細度要求的細粉作為成品，被氣流帶向機殼上部出口進入收塵器被收集。混入物料的鐵塊等雜物隨物料運動到磨盤邊緣時，由于自身重量大，不能被風吹起，而跌落至磨機下腔，被安裝在磨盤底部的刮料板刮入排渣口，排出機外。

1.3 LM型立式輥磨技術參數

表1 系統主機配置情況

LM170K立式輥磨主機及配套設備性能參數見表1。

2 石膏粉磨生產線工藝流程

石膏粉磨生產線工藝系統流程如圖3所示。

石膏礦經破碎后由原料輸送皮帶機送入儲料倉，原料輸送皮帶機設有除鐵器，物料經過皮帶機和強磁除鐵器除鐵后，由斗式提升機送入磨前倉，經磨前倉底部的定量給料機計量后穩定喂入立式輥磨內。石膏在磨機內被粉磨，經動態選粉機分選后，合格的細粉由風機產生的風力輸送到袋式收塵器收集，即為成品，不合格的大顆粒物料重新落回磨盤上被粉磨。

圖3 石膏粉磨工藝系統流程

LM型立式輥磨集粉磨、選粉、輸送于一體。該工藝系統配備的動態選粉機采用變頻控制，通過調節選粉機轉速，可以控制成品的細度，滿足不同客戶對產品細度的需求。同時，該系統為負壓運行，既可減少粉塵排放，又可改善生產環境，降低勞動強度，提高生產效率。

3 立式輥磨的調試操作

3.1 原料的除鐵

石膏原料經破碎，由原料輸送皮帶送入原料倉。經調試發現，原料輸送皮帶上的除鐵器的除鐵效果較差，不能及時除去原料中的金屬件，出磨排渣中含有大量的鐵屑。在上料皮帶上增加一臺強磁除鐵器后，除鐵效果得到明顯改善。

3.2 磨盤料層厚度及磨輥壓力的控制

LM型立式輥磨主要通過改變磨盤擋料環高度來調整料層厚度。料層過厚或過薄都會引起磨機的振動，若要增加臺時產量，則需適當增加磨輥壓力，以達到產品細度要求。調試過程中發現，增加喂料量時吐渣嚴重，后通過增加20mm厚墊板提高了擋料環高度，增加了磨盤和磨輥之間的料層厚度，料層穩定，效果良好。

由于該客戶的石膏礦品位低，硬度較其他天然石膏礦偏高，開始碾磨壓力設得低，達不到相應產量下的細度要求，故將碾磨壓力由9MPa增加到10MPa，產量和成品細度滿足了要求。

實踐證實，料層厚度控制在40～60mm、產量55t/h、磨輥壓力設定為10MPa時，磨機振動小，成品細度合格，系統運行較為平穩。

3.3 磨機壓差的影響

穩定的壓差對立式輥磨的運行非常重要，壓差的大小反映了磨腔內物料的循環量。磨機壓差高時，磨腔內懸浮循環的細顆粒物料多，循環負荷增大，不僅造成料層不穩，也會造成吐渣，引起磨機振動；磨機壓差低時，磨腔內物料循環量少，磨盤上粗顆粒物料增多或減少，都會造成料層不穩定，引起磨機振動。

經調試分析，將粉磨石膏的磨機壓差控制在4 000～5 000Pa更有利于立式輥磨的正常運行。在實際生產中，應綜合磨機產量、研磨壓力、出磨排渣量和通風量的關系，控制好磨機穩定運行的磨機壓差。

3.4 選粉機轉速對產品細度和產量的影響

在對石膏粉磨系統進行現場調試的過程中，發生了磨機振動、壓差快速上升、粉料吐渣的現象，且只要增加磨機喂料量，就會發生此現象，磨機產能無法提高。經分析發現，磨機運行參數不合理，選粉機電機頻率設定值為20Hz過高，選粉機轉速太快，導致大量符合要求的細粉不能被及時選出送走，造成磨內壓差高，大量吐粉料，產量僅為20t/h，遠遠達不到客戶要求的40t/h以上的產能。經過多次調試和取樣分析，選粉機轉速與成品細度和產量的關系見圖4。重新調整選粉機轉速后，在保證客戶成品細度要求的前提下，改變了磨機運行條件，磨機產能得到大幅度提升。

從圖4中可以看出，相同風量和磨輥壓力下，選粉機轉速越高，成品細度就越細，磨機產量也越低；反之，降低選粉機轉速，細度會變粗，產量也會增加。

圖4 選粉機轉速與產品細度和產量的關系

3.5 入磨熱風的控制

鑒于客戶提供的石膏原料濕度偏高的情況，可以在原有工藝系統基礎上進行改進，補充＜100℃的熱風入磨，邊烘干邊粉磨，這樣可以降低石膏粉的含水量，避免潮濕的石膏粉粘在選粉機葉片上。如圖5所示，選粉機葉片明顯粘有大量的石膏粉，如不及時清理，石膏粉長時間堆積，會嚴重影響選粉機的選粉效率。

后續工藝可進行如下改進：

引入磨機的熱風可以通過旁路，由后續工藝中煅燒石膏的沸騰爐提供。為控制好入磨熱風溫度，可以在系統中增加一個冷風閥和調風閥，將溫度檢測與風閥調節連鎖控制。入磨溫度偏高，可調低調風閥開度和增大冷風閥開度，反之如入磨溫度偏低，可以調高調風閥開度和減小冷風閥開度。

實踐證明，立式輥磨粉磨石膏工藝系統引入適量的熱風進行伴熱粉磨有利于提高磨機產能和選粉效率。

圖5 選粉機內部檢查情況

表2 調試情況記錄表

4 運行效果

根據初期調試結果，結合運行過程中出現的問題，重新調整了運行參數，某日不同時段的調試運行數據記錄見表2。

從表2可見，磨機產量逐步提升，設備運行穩定，產量和細度均符合設計要求。最終調試結果顯示：磨機產能穩定在50～55t/h，主機電耗7～8kWh/t，系統電耗＜15kWh/t，比普通磨機能耗低30%，可以給客戶帶來非常可觀的經濟效益。

5 結語

從立式輥磨加工石膏的生產現場和運行效果來看，LM型系列立式輥磨具有產量高、電耗低、操作穩定和對物料適應性強等技術優勢。通過優化機械、電氣和工藝操作參數，立式輥磨運轉率達到90%以上，磨機運行平穩，振動較小，產量超過設計的50t/h指標，成品細度＜10%（0.15mm篩篩余），達到行業較高水平。隨著操作人員對磨機性能和系統運行規律的進一步了解和熟悉，該系統各項技術指標有望得到進一步提升。