陶瓷研磨體在降低粉磨電耗中的應(yīng)用

王培珺，何建軍，張俊勇

某公司水泥磨（?4.2m×13m）于2013年11月投產(chǎn)調(diào)試，輥壓機(jī)型號為TRP160-140，系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)量180t/h，實際產(chǎn)量220t/h左右，粉磨系統(tǒng)綜合電耗實際30.0kWh/t左右，2017年通過改造選粉系統(tǒng)，粉磨電耗降至28.0kWh/t左右。現(xiàn)根據(jù)磨機(jī)運行情況，將磨機(jī)金屬研磨體更換為陶瓷研磨體，實現(xiàn)了進(jìn)一步降低水泥磨粉磨電耗的目的。

1 水泥磨系統(tǒng)配置、改造預(yù)算及目標(biāo)

水泥磨系統(tǒng)配置見表1。磨機(jī)金屬研磨體改用陶瓷研磨體后，裝載量明顯減少，主電機(jī)驅(qū)動負(fù)荷大幅下降，運行電流顯著降低，解決了影響粉磨系統(tǒng)電耗的主要問題。但若要使陶瓷研磨體破損率＜6‰，密度為3.6～3.8g/cm3的?20mm陶瓷球強(qiáng)度必須＞115kN，表面不能水磨過。

表1 水泥磨系統(tǒng)配置

結(jié)合公司實際情況，計劃購買100t陶瓷球，單價大約8 500元/t，合計需85萬元。此外，為配合陶瓷球的使用，需要對磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)改造，預(yù)計費用15萬元。

水泥磨系統(tǒng)改造要實現(xiàn)的目標(biāo)為：

（1）改造后系統(tǒng)產(chǎn)量在原基礎(chǔ)上下降8%。

（2）磨機(jī)工序電耗在現(xiàn)有基礎(chǔ)上下降3.5kWh/t以上。

（3）水泥比表面積在350±10m2/kg左右。

（4）出磨溫度降低20℃左右。

（5）水泥成品3～32μm顆粒含量提高3%左右，水泥強(qiáng)度有效提高。

2 具體改造實施過程

2.1 磨機(jī)內(nèi)部改造

一倉進(jìn)料裝置增加擋料板，二倉對活化環(huán)進(jìn)行改造。改造前后進(jìn)料管見圖1、2，改造前后活化環(huán)見圖3、4。

圖1 改造前的進(jìn)料管

圖2 改造后的進(jìn)料管

2.2 陶瓷研磨體更換

本系統(tǒng)球磨機(jī)使用鋼球時的主要技術(shù)參數(shù)見表2，球磨機(jī)內(nèi)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表3。為確保研磨體一次性更換成功，在保證原水泥配置、生產(chǎn)工藝、出磨水泥質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，將二倉使用的鋼球全部更換為陶瓷研磨體。更換過程分為以下幾個階段：

（1）試驗運行階段

二倉更換陶瓷研磨體初步加入數(shù)量為90t，運行一班次，觀察各項數(shù)據(jù)的變化情況，出磨水泥的控制指標(biāo)繼續(xù)執(zhí)行使用鋼球時的控制指標(biāo)。

“倍的認(rèn)識”教學(xué)后移，學(xué)生在乘除法的學(xué)習(xí)過程中，已有了“一份數(shù)”與“幾份數(shù)”的經(jīng)驗積累及擺一擺、畫一畫的動手能力。更有一些學(xué)生已認(rèn)識“倍”的含義，因此在十年后的教學(xué)重構(gòu)中以此為切入點，能打開另一種教學(xué)思路。

先按照180t/h產(chǎn)量投料運行。運行顯示，水泥磨主電機(jī)的工作電流由使用鋼球時的175～180A下降到使用陶瓷研磨體時的140～145A，電流下降了35A；使用陶瓷研磨體時出磨水泥溫度最高76℃，使用鋼球研磨體時最高85℃。

使用陶瓷研磨體后，出磨成品指標(biāo)也發(fā)生了變化，成品細(xì)度下降，比表面積增加。取樣進(jìn)行成品的顆粒級配檢測，＜3μm顆粒的比例由之前使用鋼球時成品的9.84%下降到8.82%，下降了1.02%；3～32μm的含量由之前使用鋼球時成品的67.28%增加到68.87%，增加了1.59%。

同時取樣進(jìn)行成品水泥的強(qiáng)度以及流動性測試，一天出結(jié)果后對比，使用鋼球時水泥成品的抗壓強(qiáng)度為13.2MPa，使用陶瓷研磨體后水泥成品的抗壓強(qiáng)度為13.0MPa，基本沒變。使用陶瓷研磨體前水泥成品的流動度為220mm，經(jīng)時損失為218mm，使用后流動度為224mm，經(jīng)時損失為220mm，也基本持平。

水泥產(chǎn)品電耗由使用陶瓷研磨體前的28.5kWh/t下降到25.5kWh/t。

經(jīng)以上分析總結(jié)，在保證水泥成品質(zhì)量的前提下，計劃逐步提高水泥磨機(jī)的投料量，進(jìn)行下一階段的調(diào)整。

圖3 改造前的活化環(huán)

圖4 改造后的活化環(huán)

表2 球磨機(jī)使用鋼球時的主要技術(shù)參數(shù)

表3 使用鋼球時球磨機(jī)內(nèi)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

（2）提產(chǎn)運行階段

分析原因，一是一倉一次性新增鋼球數(shù)量較大，增加了磨內(nèi)的整體流速，二是輥壓機(jī)的做功情況有所變化。針對這些情況，采取了以下措施：繼續(xù)開機(jī)運轉(zhuǎn)，磨合一倉以及二倉中增加的研磨體；二倉在原來的基礎(chǔ)上再加入2t陶瓷研磨體，用以降低磨內(nèi)流速。

通過連續(xù)運轉(zhuǎn)，水泥磨機(jī)的產(chǎn)量在195t/h的基礎(chǔ)上逐步提高，到此階段結(jié)束時，產(chǎn)量穩(wěn)定在210t/h。磨機(jī)主機(jī)電流穩(wěn)定在145A左右，比使用鋼球時運行電流下降30A。出磨水泥的溫度最高為80℃。出磨水泥的平均細(xì)度為45μm篩篩余8.4%，平均比表面積為352m2/kg，水泥成品的顆粒組成中＜3μm的含量為8.92%，3～32μm的含量為67.89%，均比使用鋼球時有所改善，3μm以下的含量下降了1.02%，3～32μm的含量增加了0.58%。

表4 使用陶瓷研磨體前后運行情況對比

出磨成品的強(qiáng)度，1d抗壓強(qiáng)度平均14.5MPa，3d抗壓強(qiáng)度平均26.2MPa，達(dá)到內(nèi)控指標(biāo)3d抗壓強(qiáng)度＞25MPa的要求。流動度平均220mm，經(jīng)時損失215mm，亦滿足企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)要求。

到此階段結(jié)束時，綜合粉磨電耗最低時下降到29kWh/t，產(chǎn)量以及電耗均達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，下一階段基本無需再進(jìn)行大的調(diào)整，只需從系統(tǒng)方面進(jìn)行優(yōu)化即可。

（3）粉磨系統(tǒng)優(yōu)化階段

在此階段中，由于企業(yè)的原材料發(fā)生變化，熟料的標(biāo)準(zhǔn)稠度有所提高，為了改善出磨成品的標(biāo)準(zhǔn)稠度，在生產(chǎn)水泥的配料中逐步增加了礦渣的用量，由2%逐步增加到6%，后穩(wěn)定在4%～5%。另外，入磨熟料的溫度，在120℃～160℃之間變化，在此情況下，輥壓機(jī)的做功效率變化較大，對于磨機(jī)造成較大的壓力。

鑒于此，采取繼續(xù)增加研磨體和磨尾主排風(fēng)隨時調(diào)整的方案，一倉增加1t鋼球，二倉增加2t陶瓷研磨體。在此運行階段，球磨機(jī)的產(chǎn)量在205～220t/h之間波動，磨機(jī)主機(jī)電流基本維持在140A，變化不大。出磨水泥的溫度隨入磨熟料溫度在90℃～110℃之間變化，使用鋼球時出磨水泥溫度在110℃～120℃之間，溫度平均下降了10℃。另外，磨機(jī)的軸瓦溫度由以前的最高75℃下降到現(xiàn)在最高70℃～72℃，解決了由于磨機(jī)軸瓦溫度過高而頻繁停機(jī)、開機(jī)的問題，設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)得到了保障。

根據(jù)熟料的變化情況，此階段熟料使用量比使用鋼球時平均下調(diào)了2個百分點，出磨成品的細(xì)度平均在45μm篩篩余8.4%，比表面積平均在352m2/kg。出磨水泥成品的顆粒組成有所改善：＜3μm的顆粒含量為9.41%，下降了0.57%；3～32μm的顆粒含量為68.70%，增加了1.24%。

水泥成品各個齡期的抗壓強(qiáng)度，1d平均為15.2MPa，3d為31.2MPa，28d為50.7MPa，使用鋼球時28d抗壓強(qiáng)度為50.3MPa，所有強(qiáng)度值均達(dá)到企業(yè)的內(nèi)控目標(biāo)。電耗由使用陶瓷研磨體前的33.5kWh/t下降到29.4kWh/t，節(jié)電效果明顯，綜合使用對比效果見表4。

3 結(jié)語

在本次技改工作中，通過采用陶瓷研磨體替換球磨機(jī)二倉中的金屬研磨體，實現(xiàn)了降低粉磨系統(tǒng)電耗的目的。產(chǎn)量從225t/h降低到210t/h，降低幅度6.7%，系統(tǒng)電耗從28.5kWh/t降低到25.1kWh/t，降低了3.4kWh/t，出磨溫度降低近20℃，水泥性能保持穩(wěn)定，總體情況達(dá)到目標(biāo)要求。