重質(zhì)碳酸鈣立式磨粉磨工藝及操作淺析
目前，重鈣加工企業(yè)多采用立式磨、球磨機(jī)和雷蒙磨等裝備，雷蒙磨適宜400目以下粉體的加工，球磨機(jī)較適宜800～1250目超細(xì)粉體的生產(chǎn)。立式磨適宜1250目以下非金屬礦粉體的規(guī)?；庸?，其規(guī)模化和節(jié)能效應(yīng)顯著，在很大程度上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精細(xì)化生產(chǎn)的同時(shí)，具有操作簡單、維護(hù)方便、工藝布置簡單、占地面積小、土建投資低、噪音小、環(huán)保性好等優(yōu)勢(shì)。立式磨裝備及其技術(shù)已成為當(dāng)下重鈣等非金屬礦粉體加工技術(shù)研究的新進(jìn)展之一。
立式磨最初被廣泛用于電力、冶金、水泥等行業(yè)，而這些成品的細(xì)度、粒度分布要求較重鈣粉低得多，因此，用于重鈣等非礦粉磨用的立式磨，無論從設(shè)備結(jié)構(gòu)、研磨部件、分級(jí)裝置等，都做了系統(tǒng)化的研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并且對(duì)設(shè)備調(diào)試人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)也提出了更高要求。
1 立式磨重鈣粉磨工藝
1.1 工藝流程
HRM立式磨重鈣粉磨工藝流程及示意圖如圖1所示。
1.2 工藝說明
原礦由鏟車喂入振動(dòng)板式喂料機(jī)，經(jīng)破碎機(jī)破碎后由提升機(jī)提升送入原料儲(chǔ)庫待用。來自原料儲(chǔ)庫的物料，由變頻控制的電子皮帶秤定量經(jīng)喂料提升機(jī)和鎖風(fēng)喂料機(jī)送入旋轉(zhuǎn)的立磨磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤邊緣移動(dòng)，進(jìn)入粉磨輥道。磨輥在液壓裝置和傳動(dòng)臂的作用下，向輥道內(nèi)物料施加壓力，物料受到破碎、剪切、擠壓和粉磨作用。同時(shí)，風(fēng)從磨盤邊緣的風(fēng)環(huán)處高速均勻向上噴出，外溢物料被高速氣流吹起，大顆粒落入磨盤，細(xì)顆粒經(jīng)選粉機(jī)進(jìn)行分級(jí)，合格細(xì)粉隨同氣流出磨，由高效脈沖袋式收塵器收集為成品，經(jīng)成品提升機(jī)(或氣力輸送)送入成品倉，用包裝機(jī)(小袋/噸袋)進(jìn)行包裝入庫；不合格的粗粉在選粉機(jī)葉片作用下重新落至磨盤，與新喂入的物料一起重新粉磨。磨機(jī)回料經(jīng)喂料提升機(jī)再次喂入立磨粉磨，如此循環(huán)，完成粉磨、分級(jí)作業(yè)全過程。
2 影響立磨操作與運(yùn)行的因素
2.1 入磨物料的特性
入磨物料的特性主要指物料的硬度、粒度、含水量和易磨性(邦德功指數(shù))等。
(1) 入磨物料硬度
入磨物料的硬度通常由莫氏硬度(范圍1～10)來表征，方解石硬度一般在2.8～3.0之間，因原礦中夾雜物的種類、含量不同而有所區(qū)別。通常而言，物料硬度高，易磨性差，磨耗高，因此物料硬度直接關(guān)系到產(chǎn)品產(chǎn)量和磨機(jī)耐磨件的使用壽命。
(2) 入磨物料粒度
物料的粒度可根據(jù)成品細(xì)度來進(jìn)行合理控制，原則上是“多破少磨”。立磨對(duì)于原料的粒度有一定的范圍要求，粒度過大或過小都會(huì)破壞磨盤上料層的級(jí)配平衡，不利于磨機(jī)的正常運(yùn)行。若進(jìn)料粒度過大，使得一次研磨效率降低，增加物料的循環(huán)次數(shù)，無形中增加磨機(jī)的粉磨功耗，同時(shí)，因缺少細(xì)顆粒物料的緩沖，導(dǎo)致磨機(jī)振動(dòng)加大。操作中遇到此問題宜進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p料，穩(wěn)住磨機(jī)壓差和料層。若進(jìn)料粒度過小，其粉狀料必然增多，由于細(xì)顆粒附著力差，加上內(nèi)部氣流作用，料床流態(tài)化趨勢(shì)明顯，使立磨不能有效地嚙入大量的顆粒群，造成料層不穩(wěn)，導(dǎo)致磨機(jī)振動(dòng)。
在非金屬礦粉體行業(yè)，產(chǎn)品細(xì)度一般相對(duì)要高(常用的重鈣粉d 97=325～1250目，即10～45μm，97%通過，簡要對(duì)比參見右表)。對(duì)于入料粒度的控制建議宜小一些(＜30mm)，這樣更有利于發(fā)揮立磨的超細(xì)研磨特性，做到產(chǎn)能最大化?；谡{(diào)試經(jīng)驗(yàn)，入磨物料的最大粒度不宜超過磨輥直徑的3%，可適當(dāng)再控制小些。
(3) 入磨物料含水量
入磨物料含水量的控制對(duì)立磨的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。通常，重鈣微粉生產(chǎn)線未設(shè)計(jì)熱風(fēng)系統(tǒng)(原料含水量一般＜3%)，熱能主要由磨機(jī)內(nèi)的物料碾磨、摩擦及空氣流通產(chǎn)生。磨機(jī)在碾磨過程中，料床上有大量沒有被氣流及時(shí)帶走的成品和不合格細(xì)粉，若原料含水量過大，新入磨物料會(huì)粘結(jié)料床上的細(xì)粉，造成磨盤上形成料餅，在持續(xù)喂料的情況下，會(huì)造成磨盤
料層不斷增厚，致使磨輥無法對(duì)物料有效碾壓和粉磨，磨機(jī)由于負(fù)荷過大產(chǎn)生振動(dòng)或振停。
(4) 入磨物料易磨性
入磨物料的易磨性直接關(guān)系磨機(jī)產(chǎn)量、電耗和輥套襯板的使用壽命。物料易磨性好，易于破碎和粉磨，易于生產(chǎn)超細(xì)粉；反之，易磨性差的物料需要多次研磨和較大的粉磨壓力，增加粉磨功耗，加速了輥套和襯板的磨損，降低其使用壽命。原料易磨性一般通過易磨性指數(shù)(邦德功指數(shù))來反映，方解石原料邦德功指數(shù)通常在9～11kW·h/t，數(shù)值越小，物料越易粉磨。
與此同時(shí)，立磨的喂料要求穩(wěn)定、連續(xù)，調(diào)節(jié)時(shí)力求漸增或漸減。若喂料量出現(xiàn)大的波動(dòng)將會(huì)打破磨內(nèi)物料的動(dòng)態(tài)平衡，引起料層波動(dòng)，使磨盤物料研磨不均勻受力，易導(dǎo)致磨機(jī)振動(dòng)。立磨研磨重鈣粉時(shí)的料層厚度一般在30～40mm為宜，不宜過厚，否則達(dá)不到超細(xì)研磨效果。通常，料層厚度為磨輥直徑的2%±20mm(水泥生料行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律)，對(duì)于非金屬礦行業(yè)可以控制小一些。
2.2 磨機(jī)壓差
磨機(jī)壓差是反映磨機(jī)內(nèi)部物料循環(huán)負(fù)載情況的重要參數(shù)之一。磨機(jī)壓差主要由兩部分組成，一是立磨風(fēng)環(huán)處局部通風(fēng)阻力；另一部分是選粉機(jī)選粉時(shí)產(chǎn)生的阻力，這兩個(gè)阻力之和構(gòu)成了磨機(jī)壓差。正常工況下磨內(nèi)壓差應(yīng)是穩(wěn)定的，即在一個(gè)范圍內(nèi)處于趨穩(wěn)變動(dòng)狀態(tài)，這標(biāo)志著進(jìn)入立磨的原料量和出磨成品量達(dá)到了一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，一旦這個(gè)平衡破環(huán)，磨內(nèi)循環(huán)負(fù)荷發(fā)生變化，壓差就會(huì)突增或突減，若得不到及時(shí)有效控制，將影響磨機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。影響磨機(jī)壓差的因素很多，如物料易磨性、喂料量、系統(tǒng)風(fēng)量、研磨壓力、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速等。凡是影響磨機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的因素，幾乎都可以在壓差上反應(yīng)出來。
壓差增高表明入磨原料量大于出磨成品量，磨內(nèi)循環(huán)負(fù)荷增加，此時(shí)喂料提升機(jī)電流變大，排渣量增大，此時(shí)從磨機(jī)限位裝置可以判斷料層在不斷增厚。為保證產(chǎn)品細(xì)度合格，一般不對(duì)分離器轉(zhuǎn)速做調(diào)整(或者在不影響細(xì)度情況下可適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速)。通常做法是做減料、短暫性斷料處理，待磨機(jī)壓差恢復(fù)平穩(wěn)，再穩(wěn)定增加喂料至合理值；或者在磨機(jī)主電機(jī)負(fù)載允許范圍內(nèi)不做減、斷料處理，適當(dāng)提高輥壓，增加粉磨能力，避免磨機(jī)出現(xiàn)“飽磨”情形，因負(fù)載過大產(chǎn)生振動(dòng)。
壓差減小表明入磨原料量小于出磨成品量，磨內(nèi)循環(huán)負(fù)荷降低，此時(shí)喂料提升機(jī)電流減小，排渣量減少，此時(shí)從磨機(jī)限位裝置可以判斷出料床在逐漸減薄。此時(shí)可以采取加料、減壓或者降低風(fēng)量等措施，避免磨機(jī)出現(xiàn)“空磨”情形，因料層太薄而產(chǎn)生振動(dòng)。根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)來看，在同等工況下，產(chǎn)品細(xì)度越細(xì)，則磨機(jī)壓差也越高，反之為低。實(shí)踐中立磨的諸多運(yùn)行參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，操作時(shí)應(yīng)注重參數(shù)之間的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)。
2.3 系統(tǒng)通風(fēng)量
立磨系統(tǒng)最大通風(fēng)量一般根據(jù)磨機(jī)產(chǎn)能進(jìn)行理論計(jì)算，再考慮風(fēng)管阻力、系統(tǒng)漏風(fēng)等因素適當(dāng)富余(5%～10%)，即可得出立磨系統(tǒng)最大通風(fēng)量及合理風(fēng)壓，這也是風(fēng)機(jī)選型基礎(chǔ)。
HRM立式磨在負(fù)壓下操作，其物料輸送、烘干、分級(jí)均需大量的風(fēng)，合適的磨內(nèi)通風(fēng)量是磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。磨機(jī)運(yùn)行時(shí)的通風(fēng)量則直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量及細(xì)度。通風(fēng)量大，磨內(nèi)風(fēng)速增加，烘干及輸送物料的能力增強(qiáng)，磨機(jī)內(nèi)、外循環(huán)量減少，料床上粗顆粒增多，料層較薄，磨機(jī)產(chǎn)量提高，若風(fēng)量過大則可能導(dǎo)致產(chǎn)品細(xì)度不合格(跑粗)或產(chǎn)品細(xì)粉含量降低(循環(huán)次數(shù)少，粉磨時(shí)間短)，品質(zhì)下降，磨機(jī)也會(huì)因料層過薄而產(chǎn)生震動(dòng)；通風(fēng)量小，磨內(nèi)風(fēng)速降低，烘干及帶料能力減弱，磨機(jī)內(nèi)、外循環(huán)量增大，料層較厚，磨機(jī)粉磨功耗增大，產(chǎn)品細(xì)度較細(xì)，但磨機(jī)產(chǎn)量降低，同時(shí)磨機(jī)也會(huì)因料層過厚負(fù)載太大而可能引起振動(dòng)或振停。
立磨系統(tǒng)通風(fēng)量主要通過風(fēng)機(jī)風(fēng)門的開度(或風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻調(diào)速)來調(diào)節(jié)，立式磨本體、收塵器和通風(fēng)管道的漏風(fēng)對(duì)磨內(nèi)通風(fēng)影響很大，常常是造成產(chǎn)量下降和運(yùn)行不穩(wěn)的因素。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)d97=400目以下重鈣微粉時(shí)，立磨排渣一般為少量顆粒及粉料，此時(shí)只要保證喂料、風(fēng)量的合理、平穩(wěn)漸增，立磨運(yùn)行較穩(wěn)定；生產(chǎn)d97=600目以上微粉時(shí)，物料需要在立磨內(nèi)進(jìn)行循環(huán)多次的研磨和分級(jí)，因此立磨排渣口會(huì)產(chǎn)生較多細(xì)粉，宜控制好合理的喂料量和風(fēng)量，在排渣量較穩(wěn)定時(shí)可適當(dāng)微增風(fēng)量，提升帶料能力，待排渣量減少時(shí)可微增喂料量，以保證磨機(jī)運(yùn)行在內(nèi)外循環(huán)的動(dòng)態(tài)平衡下。
2.4 磨輥的工作壓力
立磨的研磨力來自磨輥的自重和液壓站的加壓壓力，其中液壓拉緊裝置是提供研磨力的主要來源。磨輥的工作壓力需根據(jù)喂料量、料層厚度、產(chǎn)品細(xì)度等因素進(jìn)行合理給定，壓力過小達(dá)不到有效粉磨，出粉率低，產(chǎn)量低；壓力過大則可能導(dǎo)致料層不穩(wěn)，可能對(duì)減速機(jī)造成不必要的損害。根據(jù)項(xiàng)目調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，立磨生產(chǎn)d97=600目重鈣微粉，磨輥?zhàn)罴压ぷ鲏毫υ?3～14MPa為宜。
2.5 分級(jí)機(jī)的轉(zhuǎn)速
HRM高細(xì)立式磨是集物料研磨、輸送、分級(jí)功能于一體的新型粉磨設(shè)備，其頂部自帶動(dòng)—靜態(tài)高效分級(jí)機(jī)，可以靈活地調(diào)節(jié)產(chǎn)品細(xì)度及顆粒級(jí)配分布，調(diào)整范圍大，適應(yīng)性好。分級(jí)機(jī)的技術(shù)參數(shù)主要包括：轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子高度、轉(zhuǎn)子葉片角度、轉(zhuǎn)子葉片數(shù)量、導(dǎo)風(fēng)葉片(靜葉片)角度及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子直徑和高度依據(jù)磨機(jī)型號(hào)不同而專門設(shè)計(jì)(合適的徑高比)。通常，導(dǎo)風(fēng)葉片角度根據(jù)工況定期在停磨時(shí)調(diào)整，轉(zhuǎn)子葉片角度及數(shù)量在設(shè)備選型時(shí)決定(根據(jù)產(chǎn)品特性、細(xì)度要求定)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速即可。成品細(xì)度主要取決于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)通風(fēng)量大小。在系統(tǒng)通風(fēng)量一定的情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，出磨物料細(xì)度高；反之，生產(chǎn)粗粉時(shí)，需降低轉(zhuǎn)子速度。
在生產(chǎn)調(diào)試期間，針對(duì)不同系列的產(chǎn)品摸索出選粉機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)驗(yàn)值后，后期生產(chǎn)在經(jīng)驗(yàn)值上做適當(dāng)微 調(diào)即可，立磨的操作便捷和生產(chǎn)靈活性顯而易見。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于選粉機(jī)頂部的間隙易造成產(chǎn)品細(xì)度跑粗問題，針對(duì)此情況，HRM高細(xì)立式磨在選粉機(jī)的頂部密封上采用獨(dú)有的氣體密封方式，能夠有效地阻止粗顆粒通過。
2.6 其他因素
(1) 擋料環(huán)高度
擋料環(huán)的高度直接影響磨內(nèi)料層的穩(wěn)定及粉磨效率。擋料環(huán)的高度過高，不利于磨床上的物料外溢，導(dǎo)致料床增厚，一部分合格的成品在料床上也不能被氣流及時(shí)帶走，造成過粉磨；擋料環(huán)的高度過低，則粉料外溢速度加快，造成料床過薄，導(dǎo)致磨輥不能加壓或造成磨機(jī)振動(dòng)。
根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，HRM高細(xì)磨在生產(chǎn)d 97=600目重鈣粉時(shí)，為保證研磨的有效性，入磨物料需要在磨床上有一定的停留時(shí)間，擋料圈的高度一般設(shè)置在30～50mm為宜。
(2) 風(fēng)環(huán)間隙(面積)
在實(shí)際生產(chǎn)中，常發(fā)現(xiàn)磨機(jī)回料量比較大，但是立磨運(yùn)行還算穩(wěn)定，此時(shí)可以適當(dāng)縮小風(fēng)環(huán)間隙(在擋料環(huán)或上風(fēng)環(huán)外緣補(bǔ)焊圓鋼)面積，提高風(fēng)環(huán)處風(fēng)速，增加帶料能力，減少排渣量，起到一定的提產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)作用。
(3) 磨輥與磨盤的磨損
根據(jù)項(xiàng)目情況來看，當(dāng)磨機(jī)運(yùn)行很長時(shí)間(重鈣行業(yè)一般3～5年)后，磨機(jī)產(chǎn)能會(huì)有一定程度的下降，主要原因是由于磨輥和磨盤磨損造成的，導(dǎo)致輥盤研磨區(qū)域的研磨結(jié)構(gòu)、研磨壓力都發(fā)生了變化。第一階段，輥盤粗磨：由于離心力作用，落入磨盤中心的物料被嚙入磨輥下緣，完成進(jìn)一步的破碎和粗磨；第二階段，壓實(shí)：被粗磨的物料因離心力作用繼續(xù)向磨盤外緣移動(dòng)，逐漸被壓實(shí)；第三階段，細(xì)磨區(qū)域：此區(qū)域輥盤間隙最小，被壓實(shí)的料層在高壓下完成細(xì)磨，外溢被風(fēng)環(huán)處氣流帶至選粉機(jī)分選成為合格產(chǎn)品。三階段完成后輥盤的間隙增大，新入物料得不到有效壓碎和粗磨，進(jìn)入壓實(shí)和細(xì)磨區(qū)域后，磨輥的高壓力并不能完全傳遞至料層，達(dá)不到高效粉磨，因此很難產(chǎn)生足夠多的細(xì)粉，同時(shí)因各個(gè)區(qū)域的磨損程度不一，致使料層不穩(wěn)，磨機(jī)運(yùn)行受到限制。
輥盤磨損問題對(duì)于細(xì)度要求高的成品來說，產(chǎn)能驟降更加容易體現(xiàn)。此時(shí)，宜對(duì)輥套進(jìn)行調(diào)面處理，重新堆焊(堆焊輥套適用)或者更換新的輥套和磨盤襯板(產(chǎn)能降低10%以上就應(yīng)該考慮以上措施)。HRM立磨輥盤接觸面、擋料環(huán)及風(fēng)環(huán)示意如圖2所示。
3 結(jié)語
立式磨作為大型粉磨設(shè)備，自20世紀(jì)20年代研制以來其應(yīng)用的廣泛性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性已經(jīng)得到大量工程實(shí)踐的證明。立式磨操作人員的豐富經(jīng)驗(yàn)與細(xì)心，熟練協(xié)調(diào)好各個(gè)工藝參數(shù)，是立磨穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。立式磨用于非金屬礦粉體行業(yè)，展現(xiàn)了其規(guī)模生產(chǎn)和精細(xì)加工的雙重特性，逐漸順應(yīng)了非金屬礦粉體領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢(shì)，其優(yōu)良的性能帶動(dòng)了粉體加工裝備的技術(shù)升級(jí)，利于提升非金屬礦粉體的經(jīng)濟(jì)附加值水平。然而，如何在非金屬礦粉體行業(yè)實(shí)現(xiàn)立磨大型化的工作仍需進(jìn)一步展開。
來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng)
來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng)
