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辊压机及挤压粉磨技术的进展和实践(2)

浏览次数: 日期:2005年6月21日 21:35

辊压机及挤压粉磨技术的进展和实践(2)


3、挤压粉磨工艺系统的研究   
  伴随着对辊压机性能特点认识的加深,料饼打散分级设备的研究开发,辊压机的粉磨工艺得到迅速发展,以发挥辊压机卓越的破碎和粗磨功能,球磨机细磨功能为宗旨的挤压联合粉磨工艺;以及以先分选经辊压机挤压后的细粉为宗旨的半终粉磨工艺,已成为辊压机应用的主要方式。由于粉磨原理合理,各粉磨设备之间分工明确,使得粉磨系统综合电耗大幅度下降,系统产量大幅度提高。图 5为各种挤压粉磨工艺的增产节电的比较 ① 。


 

但是,随着辊压机使用功率与球磨机使用功率比值的加大,辊压机的循环负荷量的增加,必然使入辊压机物料的粒度大幅度降低,辊压机的磨辊线速度受到气振的制约必须降低,从而,使辊压机的处理能力和装机功率利用率得不到充分的发挥,造成设备能力的浪费。因此,根据原材料的性能和对产品的要求,合理选择工艺流程和主机的配备,对降低整个工程投资、保证粉磨系统稳定运行、达到预期的技术经济指标是至关重要的。基于多年的摸索和实践,目前可以根据对产品的要求和原材料物性实验、分析,确定最佳的工艺配置,预测粉磨系统建成后的运行指标。
  3.1 挤压联合粉磨系统的优化设计  
  挤压联合粉磨系统主要分为:开路挤压联合粉磨和闭路挤压联合粉磨。物料经挤压打散并分选后,细粉先送入球磨机粉磨 ,开路则由球磨机直接粉磨至成品;闭路则由球磨机粉磨后送入选粉机选出成品。其特点是所有的成品完全通过球磨机再次粉磨完成,产品颗粒分布宽、微粉含量高。因而适合应用于水泥成品粉磨。与以前的挤压联合粉磨系统相比(如图6所示),进行了如下的优化设计:


图6  挤压联合粉磨系统比较

a、取消辊压机料饼回料。所有挤压后的物料全部进打散分级机分选,回料量完全由打散分级机来调节控制。改进后减少了一个扬尘点和系统主要故障点;  
  b、配单台球磨机的条件下,取消包括磨机的喂料控制设备在内的磨头仓,完全由打散分级机控制入磨物料量。以防止因磨头喂料不均匀造成磨机系统的波动,以及因喂料设备磨损影响系统运转率;  
  c、对高细高产筛分磨的深入研究与改型设计,根据打散分级机送来的物料重新设计并优化磨内参数,有效地控制了磨内物料的流速,使水泥成品在满足比表面积和强度的条件下,0.08mm的筛余大幅度下降,已达到一般闭路磨的水平,产品性能更加优良。  
  通过上述优化设计,使整个粉磨系统从来料提升机开始到球磨机出口,甚至到选粉机成品出口为止均为密闭状态,非常有利于系统收尘;整个粉磨车间可缩短 3~4米;系统运转率进一步提高,投资和运行成本进一步降低。但是,这种优化是建立在对整个工艺系统参数准确设计基础上,尤其是对经挤压打散后入磨的物料粒径做出准确判断后才能进行,否则,整个系统将无法正常操作。另外,值得指出的是:由于辊压机粉磨效率高,系统发热量小,入料综合水份对挤压联合粉磨系统的影响较大,对于开路挤压联合粉磨系统,由于磨内风速低,水分更是难以排出,所以,作为挤压联合粉磨系统应用条件之一,控制入料水份在1.2%以内是非常重要的。
  3.2  挤压半终粉磨系统的优化设计   
  挤压半终粉磨系统主要特点为:将已经挤压后存在大量微粉的物料(表 1为某厂水泥配料后,经挤压打散分级,准备送入后续粉磨系统的物料颗粒分布)送入选粉机,先分选出部分成品,粗粉再送入球磨机粉磨,出磨物料也送入选粉机。图7为比较典型的半终粉磨工艺流程。打散分级机在其中除起到打散料饼,粉出细粉供选粉机分选外,还起到调整辊压机和球磨机之间负荷的作用,使整个系统平衡、稳定运行。

挤压半终粉磨工艺所生产的产品颗粒分布相对集中,尤其是配以第三代高效选粉机的粉磨系统,产品颗粒更加均齐。这对于具有一定颗粒分布要求的水泥粉磨来说并不适合,但对于应用于新型干法生产的水泥生料粉磨来说是非常适宜,它既可以控制大于 0.2mm颗粒的物料量,防止产生过多的f-CaO,同时避免产生大量的微粉,不利于窑的煅烧,还可降低粉磨系统电耗。

由于有部分成品未经过球磨机而被直接选出,球磨机的通过能力对整个粉磨系统的制约小,因此,挤压半终粉磨工艺使原有的球磨机产能大幅度提高,可以超过 100%。这就为因窑系统改造后的水泥生料粉磨系统改造提供了高效实用的方案。在制订挤压半终粉磨系统方案时,应注意处理好以下的平衡关系:  
  a、 粉磨能力与选粉能力的平衡。辊压机的加入无疑粉磨能力得到增强,但如果选粉能力不能与之相适应,同样不会达到预期的效果。增加选粉能力的方法有两种:其一是更换大规格的选粉机;其二是在原有选粉机的基础上并联一台选粉机,但这两台选粉机的平衡很难调整,操作难度大,影响整个系统的改造效果;  
  b、 粉磨、选粉能力与烘干能力的平衡。辊压机粉碎物料达到同样效果时所产生的热量远不如球磨机大,因此系统改为挤压半终粉磨工艺后,系统烘干能力相对下降,所以必须降低入粉磨系统物料的综合水分或者增加粉磨系统烘干能力,如采取向打散分级机、选粉机和磨机通热风等措施;  
  c、 辊压机的主要工艺参数,包括辊宽、线速度及液压系统的操作压力等,均应根据系统产量、细度的要求和已有球磨机的规格来重新核算确认。
  3.3  挤压终粉磨系统的研究与实践  
  二十世纪九十年代国外就已将辊压机终粉磨工艺成功应用于水泥生料、水泥成品以及细磨矿渣,取得了令人满意的效果。我国的水泥行业对此项技术给予了高度重视,列入国家“八五”、“九五”科技攻关课题进行研究攻关,先后在陕西咸阳新型建材厂、安徽省安庆白鳍豚水泥有限公司建成水泥终粉磨生产线,通过对辊压机水泥终粉磨工艺的研究,已取得了以下成果:  
  a、 通过调整辊压机的操作参数(液压压力、磨辊转速等),已完全掌握了辊压机在挤压不同粒径物料时的运行规律。在挤压300㎡/kg以上比表面积时,可以保证辊压机在安全、平稳的运行状态下,对物料输入足够的粉碎能量,使辊压机的设备能力得到充分发挥;  
  b、 通过调整粉磨系统的循环负荷、打散分级机的分级转速以及选粉机的转速等工艺参数,可以使系统保持平稳的运行状态,粉磨系统的吨水泥电耗(旋窑42.5#普硅水泥,比表面积为300±10㎡/㎏)小于24kWh/t;   
  c、 通过在系统中设置颗粒分布调节器,控制一定量的细粉返回辊压机重新挤压,使水泥成品的颗粒分布加宽,达到合理的分布比例(见表2所示);调整辊压机的循环负荷,对水泥成品颗粒进行整形,使其颗粒形貌更加接近球形(见图8所示),实现了辊压机终粉磨水泥在性能上与普通闭路磨基本一致。


 

辊压机水泥终粉磨的研究成功,其意义不仅仅在于解决了终粉磨时的水泥性能问题,更重要的是在于了解并掌握了辊压机在挤压微粉时的运行特性,研究结果表明在挤压 350㎡/㎏以上比表面积的水泥物料时,辊压机已不能再很有效地将粉碎能量输入给物料,从而明确了辊压机对物料的有效作用范围,为今后辊压机的选型配套,如矿渣超细粉磨和水泥生料的终粉磨提供了可靠的设计依据。
  4、挤压粉磨工艺在水泥粉磨系统中的应用   
  辊压机在破碎和粗磨阶段的高效率,使其在水泥粉磨中得以广泛应用。到目前为止,主要是预粉磨和联合粉磨工艺为主,应用实际表明无论在投资、运行成本、系统运转率以及水泥成品性能等方面都取得了满意的结果,同时,在解决了物料烘干问题后,对现有生产线进行改造则不失为一个很好的方案,众多厂家的运行结果已一再证实。
  4.1 挤压粉磨工艺方案比较  
  在水泥的挤压粉磨工艺中,目前国内主要采用挤压预粉磨(包括带边料循环的预粉磨)和挤压联合粉磨。根据有关国外资料介绍和国内众多应用事例的统计表明:预粉磨工艺可将原系统提高产量为 30~40%,降低电耗小于20%(3~4kWh/t);挤压联合粉磨工艺提高产量幅度可超过100%,粉磨系统电耗降低幅度超过30%(8~10 kWh/t)。其主要原因是整个粉磨系统工艺参数的合理化:  
  • 在挤压预粉磨工艺中,由于辊压机磨辊在挤压时的边缘效应,以及辊面磨损不均匀,使辊压机出料的颗粒分别很宽,并且随着侧挡板的磨损与更换呈周期性的波动;  
  • 辊压机工作采用料层粉碎方式,松散、块状的物料在被挤压成料饼的过程中,较软的、强度较差的物料首先被粉碎,而缺陷较少、强度较高的物料经第一次挤压未必能将其粉碎,这就是会在料饼中发现捻不碎的完整的熟料颗粒的原因。挤压后的物料易磨性存在较大差异;  
  • 带料饼循环的挤压预粉磨工艺无法解决上述问题,带边料循环的预粉磨工艺也仅仅解决了边料粗颗粒问题,而带打散分级的联合粉磨工艺,从控制入磨粒度入手,基本解决了上述问题。粉磨系统工艺的合理化,就可以使系统粉磨电耗进一步降低。  
  蓖冷机技术的成熟,使水泥熟料出窑的温度大幅度下降,为水泥粉磨提供了良好的条件,尤其是在选用开路粉磨工艺时,不必再担心因温度高而使球磨机糊磨或是影响水泥产品性能。因此,将挤压联合粉磨技术与高细高产筛分磨技术结合起来的开路挤压联合粉磨工艺因其系统简单、操作方便、电耗低、投资省、成品中微粉含量高而更具竞争力。如德国波力鸠斯公司在广东东莞华润水泥有限公司建设的年产 100 万吨水泥粉磨系统,是由两套带φ 3.2 × 11.0m 开路球磨机的联合粉磨系统组成;由德国洪堡提供技术及主要设备的黑龙江浩良河水泥有限公司的水泥粉磨系统也是由φ 3.8 × 13.0m 的开路球磨机与辊压机、打散机及中间选粉机组成的联合粉磨系统,均取得了满意的效果。合肥水泥研究设计院在这方面做了大量的研究与应用,与之相比,无论在系统投资、单位电耗、工艺流程简化等各方面,均达到或超过了国外的先进水平。
  4.2 开路挤压联合粉磨工艺的应用  
  例一、江苏花山特种水泥厂的水泥粉磨系统经历了由普通闭路磨改为挤压预粉磨,又改造为挤压联合粉磨的过程,相同的熟料;相同的物料配比,其结果则大不相同。

注: * 与原有的闭路球磨系统比较。   
  例二、浙江兆山水泥有限公司 1000t/d 熟料新型干法生产线的水泥粉磨系统,采用两套由 HFCG120 — 40 型辊压机、 SF500/100 型打散分级机以及φ 3.0 × 11.0m 高细高产筛分磨组成的开路挤压联合粉磨系统,当入磨水分小于 1.5% ,生产 32.5# 水泥时,系统产量达到 115t/h 以上,粉磨系统吨水泥粉磨电耗小于 28kWh/t 。  
  例三、浙江红狮水泥有限公司 1# 线为 2500t/d 熟料新型干法生产线,其水泥粉磨系统采用三套由 HFCG120 — 45 型辊压机、 SF500/100 型打散分级机及φ 3.0 × 11.0m 高细高产筛分磨组成的开路挤压联合粉磨系统,生产 32.5# 水泥时的粉磨能力可达到 3 × 60t/h 以上,粉磨系统吨水泥粉磨电耗小于 28kWh/t 。具体指标见表 4 所示。

4.3 开路挤压联合粉磨工艺系统水泥成品的颗粒分布及颗粒形貌   
  采用美国进口的 COULTER 激光颗粒分析仪检测得出水泥成品颗粒分布体积百分比如表 5 所示。

图 9 为采用电子显微镜分别放大 400 倍和 1000 倍所拍摄海螺宁国水泥厂和浙江红狮水泥有限公司的水泥成品颗粒形貌。从照片中可以采用挤压联合粉磨系统粉磨的水泥成品,其颗粒形貌与传统的球磨机闭路系统没有明显差别。这说明辊压机挤压后的物料颗粒尽管存在片状、菱状等不规则形状,但经过高细高产筛分磨的研磨整形后,保持了球磨机产品的性能,因此,采用挤压联合粉磨系统不会对水泥性能产生不良影响。

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