球磨机系统的优化改造

赵军军

内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司

内蒙古 包头 014080

摘要：随着由辊压机与球磨机组成的水泥半终粉磨联合粉磨系统的发展，适配于此系统的球磨机的磨内结构也应随之进行优化。通过从进料装置、衬板形式、中间隔仓装置、挡料圈、隔热材料、研磨体等方面对球磨机系统进行优化改造，有效提高了球磨机运转效率，降低了球磨机能耗。

关键词：球磨机；喂料装置；中间隔仓装置；粉磨效率

前言

目前国内水泥粉磨主要以“辊压机+球磨机”的半终粉磨联合粉磨系统为主，球磨机是改善水泥粉磨成品颗粒形貌的有效设备，其通过磨机内研磨体冲击碾磨物料，存在能量转化率低、单位产品水泥电耗高及噪声大等问题。随着GB 16780-2021《水泥单位产品能源消耗限额》的发布，如何提高球磨机运转效率、降低球磨机能耗，已成为球磨机设计改进的重要研究方向。

1球磨机结构

球磨机主要由进料装置、滑履轴承、回转部分、出料装置等组成，球磨机结构如图1所示。其中，回转部分是球磨机的主体，由双隔仓及其篦板、端衬板、筒体衬板、卸料仓及其篦板、隔热垫等组成，球磨机整个粉磨作业过程均在回转部分完成。隔仓板将球磨机分为两个仓，一仓装有直径较大的钢球研磨体，将磨内的大块物料破碎成小颗粒，经隔仓板送至二仓，再由二仓内直径较小的钢球研磨体将小颗粒物料研磨成细粉。物料经一、二仓内研磨体破碎、研磨后，由卸料仓送至传动接管，穿过传动接管上的开孔，经出料装置送至磨外。

2进料装置的优化

2.1进料装置存在的问题

随着辊压机在水泥粉磨系统中的广泛应用，水泥厂越来越多采用“辊压机+球磨机”的半终粉磨联合粉磨系统。相较于球磨机开流和圈流粉磨系统，半终粉磨联合粉磨系统进料装置物料通过量成倍增加。但由于球磨机内部研磨体填充率受限，进料装置过料面积不能增加，若要提高球磨机粉磨效率，需从优化球磨机进料装置结构方面考虑。此外，球磨机磨头冲料问题也应引起重视。经辊压机研磨的物料与高效选粉机分选后的粗物料共同进入球磨机，导致球磨机磨头处的物料较多，易造成磨头跑灰。为避免球磨机磨头跑灰，需使物料快速通过阶梯状分布的进料溜子进入筒体，但由于水泥磨一层厂房楼层高，进料溜子坡度大，物料从高处落下后，快速冲入水泥磨进料装置，并直接冲到粗磨仓1.5~2m处，造成球磨机进料端物料很少，料球比过小，钢球研磨体直接对端衬板及一仓前侧衬板冲击研磨，使得端衬板磨损过快；同时，大幅缩短了一仓的有效研磨长度，这也是导致球磨机研磨效率低的原因之一。为有效解决球磨机冲料问题，对进料装置进行了以下优化改进。

2.2进料装置优化措施

2.2.1使用螺旋筒结构

球磨机螺旋筒是由钢板卷制而成的圆筒，其内部焊接有螺旋叶片，螺旋叶片由螺栓固定在筒体的滑环腹板上，随筒体一起做回转运动。使用螺旋筒后，球磨机运行时，物料经进料装置喂入螺旋筒，在螺旋叶片的推动下进入筒体，属于一种强制喂料形式，可增加球磨机磨内通风面积，防止冲料。某厂在联合粉磨系统中，为避免磨头冲料问题，在进料装置及筒体之间使用了螺旋筒结构。喂料量少时，磨机运行平稳，但随着喂料量的持续增加，磨头开始跑灰，且随着上游重锤翻板阀开启频率的增加，跑灰愈加明显。入磨检查发现，进料装置进风筒内有物料堆积现象，分析原因如下：喂料量较多时，物料从高处落下，进入螺旋筒，被螺旋叶片阻挡，物料一部分进入螺旋筒前端，一部分进入喂料装置进风筒，大部分物料随着筒体的回转进入磨内，而进入螺旋筒前端的部分物料将会导致磨头跑灰，这是此种结构的不足之处。

2.2.2加装缓冲结构

在进料装置与选粉机粗粉下料管下部重锤阀之间加装缓冲结构。目前缓冲结构的形式有两种，一种是在进料装置上部的溜子内加装三道材质为耐磨钢板的挡板，三道挡板中，上下两道挡板位于同侧，中间挡板位于对侧；三道挡板均有30°倾斜角，迎料面为耐磨面。此种结构能够有效降低物料流速，降低其动能，有效缓解磨头冲料问题。第二种是弓形装置，在弓形装置中，从高处快速落下的物料经二级转向降低流速，能够有效缓解磨头冲料问题，但是当物料水分大或掺入粘性物料时，特别是掺入脱硫石膏和磷石膏时，使用此种结构易堵塞。

3衬板形式的选取

作为球磨机内部的关键部件，衬板的形式及材质对整个水泥粉磨过程起着举足轻重的作用。衬板是防止球磨机筒体受损，同时将破碎能量传递给被粉磨物料的部件，衬板的提升作用使物料和研磨体获得动能。研磨体及物料的运动状态与衬板的工作表面形状密切相关，磨机衬板的合理设计，对提高磨机粉磨效率和运转率具有重大意义。

3.1一仓衬板形式

水泥半终粉磨联合粉磨系统中，从辊压机进入球磨机的物料粒径更小，用于球磨机系统一仓的常规阶梯衬板不再适用。为了适应不同的进料情况，同时，由于冲击粉碎比研磨粉碎的单位功耗低，所以一仓仍以冲击粉碎为主。目前，常用于一仓的衬板形式主要包括：沟槽阶梯衬板曲面阶梯衬板、单波波纹衬板、双波波纹衬板、三波波纹衬板。虽然沟槽阶梯衬板、曲面阶梯衬板对研磨体有较好的提升作用，但其提升端与非提升端结合处存在冲击粉碎无效区。而波纹衬板工作面大、研磨区域大，不存在研磨无效区域，所以一仓衬板形式应选择波纹衬板。相较于单波波纹衬板和双波波纹衬板，三波波纹衬板的波纹半径更小，波峰

R≈30mm，波谷R≈26mm。常规研磨体钢球级配配置多以ϕ25mm、ϕ30mm配球为主，这就决定了三波波纹衬板在提

升次数还是在研磨体适配性上均为最佳选择。

3.2二仓衬板形式

二仓的主要作用是磨细一仓的来料，同时为了满足成品水泥的需水性及强度，对物料进行整形。目前，用于半终粉磨联合粉磨系统中的二仓衬板形式主要为沟槽双曲面衬板及小波纹衬板。小波纹衬板节距较小，提升摩擦系数小，研磨面积大，有利于磨细物料。众所周知，由于料面高度和物料粒度沿磨机筒

4双隔仓的优化

隔仓装置作为分隔一仓与二仓的关键部件，在设计过程中占有重要位置。现阶段，用于联合粉磨系统的隔仓装置主要有带筛分功能的双隔仓及强制过料形式的双隔仓。带筛分功能的双隔仓是指双隔仓对物料有筛析选粉功能，物料经过一仓侧篦板，篦板支架表面或其内部扬料板上焊有不锈钢筛板或16Mn钢筛板，筛板篦缝一般为2~3mm，物料通过此筛板进行筛分，未通过的物料返回一仓继续粉碎，通过的物料进入二仓进行高细粉磨。强制过料形式的双隔仓进料侧全部为篦板，出料侧近筒体侧1/2为盲板，其余为篦板，物料首先经一仓侧篦板进入双层隔仓装置，由扬料板提升至特定高度，再沿扬料板表面滑落至导料锥，最后沿导料锥的斜面流入二仓。在联合粉磨系统中，主要依靠辊压机进行破碎，进入球磨机的物料量大，且粒径大多＜2mm，推荐使用强制过料形式的双隔仓，带筛分功能的双隔仓并没有优势。原因如下：一是进入磨机的物料量大，进入一仓的物料需尽快流入二仓，而带筛分功能的双隔仓多一层筛板，其阻力比强制过料形式的双隔仓大，无法加快物料向二仓流动。二是二次筛分筛板篦缝宽度多为2~3mm，绝大多数物料均会通过篦缝进入二仓，筛分功能不能有效发挥。目前，现有的强制过料形式的双隔仓结构较为固定（不可调节或较难调节），这就导致磨机对不同生产工艺的适应性差，如入磨粒度、水分的变化，都将导致磨机产量的波动。另外，基于铸造工艺和防堵塞要求，篦板篦缝均采用喇叭口或八字口的形式，但随着篦板的磨损，篦缝的大小会产生变化，进而导致磨机产量降低。

结束语

总体而言，提高球磨机粉磨效率，除了对球磨机磨内衬板结构、双隔仓、挡料圈、隔热垫、研磨体进行优化外，还可优化磨机长度、直径，优化进球磨机物料的粒度等，具体应视现场物料情况及系统情况而定。

参考文献：

[1]褚亮，董为民，龚梦.基于黏结理论的球磨机梯形衬板的设计[J].

粉末冶金材料科学与工程，2020，（1）：86-90.

[2]刘平成，杨晓红，水中和.管磨机料球筛析现象分析[J].金属矿山，2007，（6）：58-61