優化級配方案提高磨機臺產

梁曉勇（內蒙古通遼市科左中旗安泰水泥有限公司，內蒙古 通遼 029300）

0 前言

我公司原有一條主機為Φ3.2m×13m磨機的開路水泥粉磨生產線，年產水泥30萬t。2021年初，進行了輥壓機技改，由磨前破碎機加開路水泥磨改造成輥壓機、2套回轉篩和水泥磨機的開路粉磨系統。

項目改造后經過將近1個月的試運行，設備運行正常，但提產效果不理想。原磨機臺時產量為50～52t/h，改造后臺時產量在60～62t/h之間，提產10 t左右；出磨水泥細度按45 μm方孔篩篩余10%控制，平均10.5%，比表面積在350～380m2/kg之間(以上臺時產量均是以裸磨狀態統計的數據)。通過合理調整輥壓機的運行參數，經過小磨實驗、料球比觀測，優化磨機的級配方案，最終實現輥壓機、水泥磨聯合粉磨系統達標達產。

1 查找問題原因

1.1 查找輥壓機原因

通過實驗檢測，并與相關行業數據對比，發現輥壓機出輥物料成品率相對偏低。檢測方法為分別取合適量的物料樣品，使用成套方孔篩進行篩分。出輥物料和入磨物料粒度分布的實測結果見表1。

表1 出輥物料和入磨物料粒度分布

觀察表1中R0.08+粒度的占比百分數，出輥物料R0.08+粒度的占比為88%，意味著輥壓機成品合格率為1-88%=12%，與一般輥壓機出輥的成品率應該≥20%～30%的數據相比，此數據相對偏低，故應適當調整輥壓機的運行參數。同樣入磨物料成品合格率為31%，也進一步反映出輥壓機成品合格率偏低。入磨物料存在R5+粒度，說明回轉篩的篩片有較大的磨損，出現了大的孔洞，需要修復。

第一道回轉篩篩片的篦縫為5mm，第二道回轉篩篩片的篦縫為1.5 mm。

1.2 查找磨機原因

根據磨機的原始級配方案（由理論計算和經驗提出），分析認為，其參數有可能與實際偏差較大。使用專業聲級計實測磨音，一倉磨音為92 dB，二倉磨音為95 dB，三倉磨音為94 dB。而一倉磨音應≥95 dB，初步判定一倉能力較弱。后又正常帶料停機，通過入磨取樣做篩析曲線、實測研磨體的填充率和觀測料球比（料面高度等情況），進一步證明了這一點。篩析數據見表2。

表2 磨機物料篩析數據

觀察R0.08+粒度的變化趨勢，不難發現R0.08+粒度在一倉內下降了16%，二倉內下降了17%，三倉內下降了18%。而標準篩析曲線應該是一倉下降的很快，而二、三倉則相對比較平緩。顯而易見，一倉能力嚴重不足，一倉的研磨體級配不合理，具體可能是球徑不合理，也可能是裝載量不合理等原因。另三倉內物料的比表面積偏低，說明成品微粉顆料級配不好，考濾鋼鍛的研磨問題。

通過實測三個倉的研磨體填充率，一、二和三倉分別為24.8%，27.7%，30.6%。一倉的填充率偏低，研磨體裝載量不足。

使用標準公式，即φ＝β/360－sinβ/2π。注意β＝n1/n×360°計算填充率，其中n1為球鍛所堆積的襯板周向塊數，n為磨機筒體一周的襯板塊數。

最后，入磨觀測各倉的料球比，即實測料面高度等情況，發現一倉內球面上的物料最大厚度約為200mm，二倉內料球比情況為料球面基本持平，三倉內鍛面上物料的厚度約為40mm。

根據經驗，良好的開路磨各倉的料球比應該是，一倉露半個球面，或料球面持平，二倉料球面持平或料高出10～30mm，三倉料面高出20～40mm。可知，一倉的料球比不對，二倉的料球比相對較合理，三倉的料球比基本正常，但需要進一步驗證。

2 改進方案

2.1 合理調整輥壓機的運行參數

輥壓機做功效果的好壞與其運行參數有直接關系，除了要求電機運行電流要盡可能達到額定電流的70%～80%外，輥壓機的壓力和最小輥縫也是其安全、穩定運行的重要參數。其中壓力值直接影響做功效果和產品質量，壓力過大可能使顆粒內部重聚，難于打散篩分，并易造成嚴重磨損輥面的現象，壓力過小則顆粒間間隙較大，直接造成產品粒度偏大，影響料床粉碎的效果；最小輥縫大小也有相似的作用效果。

我公司輥壓機現最小輥縫是12mm，運行壓力8～10 MPa，壓力中值9 MPa。先試調整最小輥縫為10mm，運行壓力為9～11MPa，壓力中值10MPa，此時輥壓力動輥電機電流為350A左右，達到額定電流的76%，定輥電機電流為320A左右，達到額定電流的70%。

調整輥壓機運行參數后的出輥、入磨物料粒度分布結果見表3。

表3 出輥、入磨物料粒度分布

從表中3可以看出，出輥物料成品率為12.3%，入磨物料成品率為39.4%，與調整前比有一定提升，從輥壓機電機的運行電流角度看，效果較理想，故暫定輥壓機依此參數運行。

2.2 通過小磨實驗調整磨機級配

（1）調整一倉級配。針對需要一倉粉磨的物料，通過小磨實驗，確定最大、最小球徑及裝載量，然后查標準級配表確定其它球徑及裝載量。

從篩析曲線（表2）中我們可以看出，一倉物料最大和最小料度分別為R0.9-2.5，R0.08-0.2，制備此兩種料度的物料各3份，配備Φ20mm、Φ25mm、Φ30mm、Φ 40 mm、Φ50 mm和Φ60 mm的鋼球，分別做小磨實驗，結果如表4和表5。

表4 小磨實驗

表5 小磨實驗

通過數據對比，發現50mm球比40mm球的粉磨效果好，而60 mm和30 mm球7 min數據均不理想，淘汰其出局。綜上所述，從實驗數據上講，一倉最大球應選50 mm球。但考濾工藝不正常時的工況，包括篩片磨損，物料在雨季時水分偏大等不利因素，應適當增加最大球的球徑，所以選取60mm球為一倉最大球（名義上最大球）。

從表5的小磨實驗數據對比中，25mm球對料度為R0.08-0.2物料的粉磨效果最好，故選25mm球為一倉最小球。

選取一倉填充率φ1=28%，根據G1=ρ1V1φ1，其中ρ1=4.6，V1=一倉有效容積，計算得G1=30t。

通過以上實驗結果及計算得一倉的級配方案見表6。

表6 一倉的級配方案

（2）二倉級配比較合理，暫時不作調整。

（3）三倉級配基本合理，但因三倉內物料的比表面積偏低和物料層厚度偏上限，故需要通過小磨實驗確定最大鍛徑是否合理，然后適當微調三倉的級配。取三倉入口物料2份，同時取出約150kg鋼鍛，分做兩份，一份保持不變，另一份去除14mm以上的鋼鍛，做對比小磨實驗，結果如表7。

表7 小磨實驗

從表7中可以看出，最大鍛徑為14mm時是相對合理的，故要篩出14mm以上的鋼鍛，同時合理補充12mm、10mm和8mm的鋼鍛，并要保持該倉裝載量不變。

3 改進后效果

現輥壓機和磨機系統運行流暢，具體效果如下：

（1）測量磨音結果：一倉磨音97dB，二倉磨音95dB，三倉磨音93dB。與經驗數據比較，已正常。

（2）出磨水泥細度按45 μm方孔篩篩余控制在9%以下，平均8.5%，比表面積在370～400m2/kg。

（3）經2個月運行，磨機臺時產量達72～75t/h，較技改前提高20～25t/h，按年運行6500h，每年最少可提產13萬t，每噸效益按30元計算，年可創造經濟效益約400萬元。以上臺時產量均是以裸磨狀態統計的數據。

存在問題如下：一是因時間原因，三倉級配未做調整，擬在年底設備大修期間重新級配。二是輥壓機的出輥物料成品率有待提高，需要進一步挖掘其潛力。三是磨內部分隔倉板的通風中心圓的開孔率偏小，需改造。