高效选粉与闭路粉磨技术的优化改造

　　目前水泥球磨机的生产方式主要有两种：闭路粉磨系统和开路高细高产粉磨系统。如何将这两种生产方式科学地融合在一起形成“闭路高细高产粉磨系统”一直是许多水泥研究者孜孜以求的研究目标。由南京工业大学、盐城工学院、江苏吉能达建材设备有限公司联合研制成功的“闭路高细高产粉磨系统”，已成功推向市场多年。在全国近千家水泥企业使用之后，以其骄人的业绩深受用户的好评。

　　一、水泥球磨机目前的生产方式

　　水泥球磨机目前主要有以下两种生产方式：

　　1、开路高细高产磨系统

　　开路高细高产粉磨技术经过多年的研究和应用，目前已经成熟，其优点是：具有很大表面积的微锻或微球的使用，使球磨机的研磨效率得到进一步的提高，水泥的细度进一步降低，颗粒的形貌良好，容易达到水泥新标准的要求。在国内有部分厂家甚至将比表面积不高的中短磨闭路粉磨系统，改造成开路高细高产磨，以满足水泥新标准的要求。其缺点是：a、系统产量低于闭路磨系统；b、水泥颗粒分布比较宽，虽然能制得高比表面积的水泥，但水泥中＜3μm的微粉含量较高，水泥的需水量增加，水泥密实度降低，不利于水泥强度的发挥。

　　2、 闭路磨系统

　　即由管磨机和选粉机组成的闭路粉磨系统。也是目前采用的最多的一种粉磨系统。对于配用了O-Sepa或Sepax等直笼形高效选粉机的大直径（Φ3.0m以上）球磨机，因大磨机的研磨效率和选粉机的选粉效率均较高，因此，无论是水泥的质量还是水泥的产量都较高。但对于配用离心式、旋风式及转子式选粉机等小直径（Φ3.0m以下）球磨机而言，因磨内研磨体的泻落高度小，钢球的冲击力和研磨能力都不如大磨机，再加上采用普通选粉机，回粉中的细粉含量较高，使球仓的缓冲力增加，从而削落了钢球的冲击力，磨机的产量偏低，特别是水泥的细度偏粗，比表面积偏低。还有一些厂家虽然水泥的细度已经控制在2%以下（指0.08 mm方孔筛筛余）但比表积仅有280～300m2/kg ,究其原因主要是水泥中虽然＞80μm的颗粒小于2%，但40～80μm含量却高达30%左右，而30μm以下的颗粒含量却很少，但有40～50%，我们一般要求比表面积在320 m2/kg的水泥，其＞45μm 颗粒含量应小于12%。因此普通闭路中短磨很容易出现强度偏低，比表面积不高的问题。

　　二、闭路高细高产磨系统

　　由南京工业大学、盐城工学院、江苏吉能达建材设备有限公司联合研制开发出的闭路高细高产粉磨系统，就是采用T-Sepax三分离选粉机对现有的筛分磨进行闭路改造。

　　其关键的技术改造要点在于：

　　1、原开路高细高产磨磨内改造

　　我们知道开路高产高细磨磨内物料的流速较慢，筛分隔仓板的筛分速度也较慢，研磨仓所使用的一般的微锻（Φ8，Φ10，Φ12）或微球，要求进入研磨仓的物料粒径小于3.0mm，若改造成闭路系统后磨内物料的通过量比之前高出三倍，磨内物料的流速必须加快，否则，磨机极易产生饱磨现象，因此必须对磨内进行改造。

　　①改变现有隔仓板形式，提高筛分速度

　　目前开路高细磨的筛分隔仓板多数是垂直布置的，物料通过筛板筛缝时的动力是物料的侧向堆积压力。由于堆积高度很小，堆积压力较弱，物料的筛分速度较慢，筛分效率较低。

图一、闭路磨内改造示意图

　　由江苏吉能达公司研制成功并获得国家专利的螺旋状筛分装置则是将若干块月牙形的细孔筛板组合成螺旋浆状结构，前仓物料通过隔仓篦板后，充填在螺旋状筛板上的物料在旋转到一定高度后，在重力和堆积压力的双重作用下，在筛板斜面上自上而下滑落的过程中进行筛分，并且在物料下滑的同时，部分细料随风吸入二仓。通过众多厂家的使用证明，当筛板缩小到1.5～2.5mm时，其通过能力完全能满足闭路高细磨的要求。由于筛板的缝隙也进一步变小，微锻仓中的物料的流速必然加快，更能在使用原有微锻的条件下进一步提高磨机的研磨效率，让磨机多出合格的成品。

　　②调整磨内的钢球级配

　　物料通过量增大后，我们可以通过调整磨内的钢球级配来稳定磨内物料的流速。

　　a、破碎仓的研磨体级配

　　一般为3～5种级配，以出半个钢球为宜。

　　b、研磨仓的研磨体级配

　　⑴闭路高细磨的研磨仓比较适宜采用微球，因为微球与细颗粒接触的机会较多。

　　我们在建湖县水泥厂化验室通过小磨试验发现：小磨用变频器调速，以不让钢球呈抛落的状态的转速为宜，用微球与微锻做试验，试验用的物料直接取磨机一仓隔仓板附近的料，充分搅拌，分成两组，分别用微球和微锻放入化验室小磨中做试验，研磨同样的时间，采用32μm 的方孔筛做筛余，看哪一组的筛余大，结果发现用微锻的那一组筛余比用微球的那一组要大。

　　⑵ 使用微球的磨机磨内流速发生变化。

　　研磨仓使用微球以后，空隙率增大，使得物料流速加快。此时原活化装置不能适应这样的流速，必须采用具有挡料、返料功能的新型活化装置。

　　③ 改造磨机出料装置

　　一般开路高细高产磨的磨尾出料装置都有延缓磨内流速的作用，将其改造成闭路高细高产磨必须要加快出料篦板的通过量。

　　④磨内通风的问题

　　温度高，水份大，风速要高一些。

　　温度低，水份小，风速可低一些。

　　2、采用高效T-Sepax三分离选粉机

　　开路筛分磨改造成闭路筛分磨后，其磨内筛分隔仓板的筛分速度受到一定限制，要求磨机的循环负荷不宜太高，一般要控制在80～110%，这就要求选粉机的选粉效率必须要达到85%以上。由南京工业大学、盐城工学院、江苏吉能达建材设备有限公司研制成功并获得一项发明专利和四项实用新型专利的T-Sepax三分离选粉机，其选粉效率达到了90%以上。

　　T-Sepax三分离选粉机优点在于：

　　1) 采用O-Sepa的分级原理（即由导向叶片与笼形转子组成的涡流分级区）设计分级区域。

图二、三分离选粉机示意图

　　2) 增设分散和预分级区域，采用高风压，强气流，首先将高速抛散的物料进行强力分散，并在旋转气流作用下将大于150～200μm的粗颗粒分离出来，这样即提高了物料分散度，又大大减轻了主分离区域内物料的相互干扰作用。

　　3)  彻底改变了现有各种选粉机分散与分离完全处在统一区域的弊端，将分散与分离区域隔开，能够单独分别调节分散和分离区域内气体流场的流速，这样既能提高物料的分散程度，又能提高物料的分离效率。

　　4)其专利型整流笼形转子的运用使得分级圈表面气体流场均匀而稳定，其任何一处的气体流速相对误差均<5%，为精确分级创造了条件。

　　5) 与O-Sepa选粉机相比，其分级效率要高5%以上，但其系统装机容量确要降低30%，且可在正压下工作，细粉收集仅采用高效旋风筒即可，无需再配置庞大的气箱脉冲袋式除尘器，这样不但降低了粉磨电耗，而且也降低了投资费用（省去了大型气箱脉冲袋式除尘器）和维护保养费用。

　　6) 与转子式选粉机相比其分级效率高出15%，因而产量要高出20～30%，而装机容量却差不多。

　　三、技术特点

　　1、水泥颗粒级配更趋合理

　　普通闭路粉磨系统，由于选粉机的选粉效率不高，循环负荷较大（转子式在100～150%），因而磨机内的研磨体尺寸较大，物料在磨内的流速较快，出磨水泥中的成品量不高。比如，同样在0.08㎜方孔筛筛余控制<3%的情况下，其<30μm的颗粒含量一般45～50%左右，3～30μm的含量只占40%左右，>45μm的含量反而占到20～25%，水泥颗粒偏粗，3～30μm的含量不高，水泥强度偏低。

　　开路高细磨制出的水泥其颗粒分布范围较宽，当0.08㎜方孔筛筛余控制<3%时，其<30μm颗粒的含量一般60～65%，3～30μm的含量45～50%，而<3μm要占到15%左右，由于物料在磨内的停留时间长，过粉磨现象严重，水泥中<3μm的微粉较多，对水泥后期强度发挥不利。

　　闭路高细高产磨粉磨系统则弥补了上述两种粉磨系统的不足。

　　①与普通闭路磨相比，由于磨内采用筛分装置和微型研磨体，物料在磨内的流速大大降低，同时微锻的表面积要增大到一倍以上，研磨能力大幅度提高。

　　②与开路高细高产磨相比，由于增设了新型T-Sepax高效三分离选粉机，物料在磨内的流速加快，研磨时间缩短，过粉磨现象大大减轻，水泥中<3μm的含量由15%左右下降到5%左右。

　　综上所述，闭路高细高产粉磨系统磨制的水泥颗粒级配将更趋合理，当生产表面积340㎡/㎏的水泥时，其3～30μm含量占到60～65%，而<3μm的含量仅占5%左右，混凝土的性能大为改善。

　　2、粉磨工艺更趋完善

　　① 用先进的T-Sepax选粉机在获得很高的选粉效率同时，球磨机的产量得到大幅度提高。

　　② 闭路磨磨内筛分装置的应用，使得闭路磨也能采用表面积大得多的微锻或微球，从而提高了磨机的研磨效率，水泥质量大幅度提高。

　　③ 通过改变选粉机的导风叶片角度、选粉机的风量和磨机的钢球级配即可获得我们所需要的水泥颗粒级配。

　　④ 通过改变选粉机转子的转速，即可方便地控制水泥的细度。

　　⑤ 根据各水泥厂物料的粒度、易磨性等参数，可通过调节“控制流隔仓篦板”的过料速度来控制一二仓的流速，平衡一、二仓的能力。

　　四、结束语

　　在“闭路高细高产粉磨系统”的开发研究过程中，我们充分吸收和借鉴了国内外最先进的技术成果，针对现有高效选粉机和磨内筛分技术存在的问题，有针对性的进行了重大改进和完善。我们采用了O-Sepa选粉机涡流分级原理的同时，还增设了螺旋浆式分散装置及变截面的整流型笼形转子，并使得选粉机完全可以在正压状态下工作，而无需配置气箱脉冲袋式除尘器，并且系统阻力与同规格的O-Sepa选粉机系统相比要低得多，因而配置的电机功率仅是O-Sepa选粉机的70%左右，这样既降低了系统的投资又节省了电力消耗。对球磨机的内部结构也进行了重大改进，采用了全新的螺旋浆式双层隔仓板，与同规格开路筛分磨的筛分隔仓板相比，在筛隙宽度由3.0～4.0mm缩小到1.5～2.5mm时，其螺旋桨式筛分隔仓板的通过能力反而提高了3～4倍，从而使得闭路磨也能使用微锻或微球，磨机的研磨效率大大提高。鉴于这种“闭路筛分磨”的技术特点和技术优势，在全国多家水泥企业的水泥粉磨系统中已经得到应用，并取得了骄人的业绩。