輥壓機(jī)及擠壓粉磨技術(shù)的進(jìn)展和實踐

　　1、前言

　　我國輥壓機(jī)及擠壓粉磨技術(shù)經(jīng)過近二十年的研究與應(yīng)用已日趨成熟，可以說基本解決了應(yīng)用的一系列關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是通過工藝系統(tǒng)的深入研究和主機(jī)可靠性的提高，輥壓機(jī)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率已達(dá)到球磨機(jī)系統(tǒng)的水平，擠壓粉磨的高效節(jié)能特點更加充分地以發(fā)揮。從1999年至2002年7月間近50條水泥生產(chǎn)線相繼應(yīng)用的效果看，這一技術(shù)已成為1000t/d、2000t/d、2500t/d熟料等大型水泥生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)的優(yōu)選方案。由于輥壓機(jī)可以和打散分級機(jī)、球磨機(jī)、選粉機(jī)等構(gòu)成多種粉磨工藝流程，滿足不同生產(chǎn)線產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的要求，因此，更符合水泥企業(yè)實施水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文就此闡述如下,供參考。

　　2、輥壓機(jī)裝備技術(shù)的研究 

　　輥壓機(jī)在我國已經(jīng)歷十余年的研究與應(yīng)用，一方面體現(xiàn)出其高效節(jié)能的特點，另一方面由于設(shè)備的不成熟和我們對其固有特性認(rèn)識不足，給早期的用戶帶來維護(hù)上的麻煩，使輥壓機(jī)的推廣應(yīng)用受到較大阻力，其中輥壓機(jī)輥面的耐磨設(shè)計及其修復(fù)；輥壓機(jī)設(shè)備的振動；輥壓機(jī)工藝參數(shù)的設(shè)計與調(diào)整等成為輥壓機(jī)設(shè)備中急待解決的問題。 

　　2.1 輥壓機(jī)輥面耐磨技術(shù)的研究

　　對于輥壓機(jī)輥面耐磨技術(shù)，國內(nèi)外各大水泥裝備公司均投入大量的資金和精力加以研究，先后開發(fā)出整體鑄造式、整體堆焊式、堆焊鑲套式、硬質(zhì)合金柱釘式、分塊式以及硬質(zhì)合金燒結(jié)式等。其中整體鑄造、整體堆焊屬于早期技術(shù)；硬質(zhì)合金柱釘式和硬質(zhì)合金燒結(jié)式，因?qū)ξ锪现挟愇锏拿舾行詮?qiáng)或因造價昂貴，未被廣泛使用；分塊式輥面由于受力的不合理性，在1996年以后即被否定；目前從耐磨設(shè)計的合理性以及使用、維護(hù)、更換等諸多因素綜合考慮后，被認(rèn)為適應(yīng)強(qiáng)、綜合性能最好的是堆焊鑲套式。

　　由于堆焊鑲套式輥面實現(xiàn)了磨輥母體與輥面耐磨層的分離，因此，就可以使用不同的材料和熱處理工藝，以分別滿足磨輥主軸的綜合機(jī)械性能和輥面耐磨堆焊性能的需要。其技術(shù)應(yīng)包括以下幾方面：
　　a、根據(jù)被擠壓物料的物理性能，選擇適當(dāng)?shù)哪湍ゲ牧虾洼伱婊y形式，即新輥面的制造技術(shù)；
　　b、輥面使用過程中的現(xiàn)場局部修復(fù)技術(shù)；
　　c、輥面的現(xiàn)場整體修復(fù)技術(shù)；
　　d、輥套更換技術(shù)。

　　2.1.1 新輥面的設(shè)計與使用

　　a、輥壓機(jī)輥面的磨損為高應(yīng)力磨粒磨損，所選用的耐磨材料，須綜合考慮表面硬度、耐磨性與韌性的有機(jī)結(jié)合。針對上述情況，開發(fā)出新型耐磨焊接材料，這種材料的主要合金元素是鉻—鉬—釩類型，通過調(diào)整碳—鉻—鉬—釩的不同配比獲得具有不同硬度和韌性的堆焊材料，以滿足不同抗磨損要求和堆焊層厚度方向上硬度梯度變化的要求，并通過焊前和焊后處理，使輥面在提高耐磨性的同時，確保在使用過程中不出現(xiàn)大面積剝落現(xiàn)象。并且要求這種材料與日后修復(fù)使用的現(xiàn)場補(bǔ)焊材料具有良好的相容性。新磨輥的堆焊一般采用藥芯焊絲埋弧自動堆焊工藝。

　　b、多年實踐證明，輥面花紋形式對輥面耐磨壽命的影響是較大的。眾所周知，磨損的產(chǎn)生須同時具備兩個要素，即壓力和相對滑動。粉碎物料所需的壓力是由被粉碎物料的性能所決定，不可改變，減小物料在擠壓過程中與輥面的相對滑動，是減小磨損、延長輥面壽命的有效途徑。國內(nèi)早期使用的“人”字形花紋雖然能夠阻止物料的圓周方向滑動，但并未制約對物料在擠壓過程中的軸向滑動，尤其在擠壓物料顆粒較小如生產(chǎn)新型干法礦渣水泥時，兩“人”之間的磨損較嚴(yán)重。因此，目前在HFCG系列輥壓機(jī)輥面上廣泛采用“棱”形花紋中間加硬質(zhì)點的耐磨表面，取得了良好的使用效果，圖1不同花紋形式的磨輥表面磨損情況；圖2為在大連華能—小野田水泥有限公司RPV100—63型輥壓機(jī)使用HFCG型耐磨輥套的情況。 

圖1 不同花紋形式的磨輥表面磨損情況

未使用輥面（01/04/6日） 8個月（4600小時01/12/10攝）13個月（7000小時02/5/23攝）    

圖2 大連華能—小野田輥壓機(jī)使用HFCG型耐磨輥套

　　2.1.2 輥壓機(jī)耐磨輥面正常使用過程中的現(xiàn)場局部修復(fù)

　　輥壓機(jī)輥面的局部修復(fù)，主要是針對輥面因異物的進(jìn)入，造成輥面局部脫落進(jìn)行的。根據(jù)損傷深度確定是否修復(fù)過度層，耐磨層修復(fù)時應(yīng)與原有的隔離開來，以避免焊接熱應(yīng)力破壞原有的耐磨層，補(bǔ)焊接材料與原有的耐磨層材料應(yīng)具有相容性，并且具有良好的冷焊性能。此外，修復(fù)前的表面清理，包括水泥灰和輥面疲勞層的清理，對輥面耐磨修復(fù)的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。目前輥面局部修復(fù)主要采用耐磨堆焊焊條手工修復(fù)，也可采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和明弧焊等堆焊方式。

　　2.1.3 輥壓機(jī)耐磨輥面的整體修復(fù)

　　輥壓機(jī)輥面整體修復(fù)分為：直接補(bǔ)焊和整體清除后補(bǔ)焊。針對輥面沿輥寬方向的不均勻磨損和花紋、硬質(zhì)點的不均勻磨損以及輥面的整體磨損，可以采取上述局部修復(fù)的方法進(jìn)行直接補(bǔ)焊；在經(jīng)過了多次直接補(bǔ)焊（一般5～6次）之后，由于反復(fù)承受高壓擠壓應(yīng)力作用和焊接微裂紋在每次補(bǔ)焊時的不斷擴(kuò)展，磨輥母體表面會產(chǎn)生一定厚度的疲勞層，若再用耐磨修復(fù)焊條直接補(bǔ)焊則會產(chǎn)生從母體層直接脫落，此時，必須對磨輥表面的疲勞層進(jìn)行徹底清理后，才能再做耐磨堆焊層。疲勞層的清理主要采用碳弧氣刨或電熔刨，堆焊即可采用自動堆焊。無論是直接補(bǔ)焊，還是整體補(bǔ)焊都應(yīng)注意磨輥的圓度誤差和兩輥直徑差不得過大，否則會造成修復(fù)后的輥壓機(jī)水平振動和兩磨輥不均勻載荷加大。圖3為舊磨輥耐磨表面修復(fù)前后的情況。 

圖3  某廠HFCG120-40型輥壓機(jī)磨輥修復(fù)情況

　　2.2 輥壓機(jī)振動控制技術(shù)的研究

　　輥壓機(jī)振動是影響其可靠運行的關(guān)鍵因素之一。輥壓機(jī)的振動分為活動輥水平振動和輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)扭振?；顒虞佀秸駝?，會加劇液壓缸密封圈的磨損、造成液壓系統(tǒng)壓力和傳動系統(tǒng)扭矩波動加大，增加輥壓機(jī)水平動載荷，對輥壓機(jī)運行的可靠性帶來不利的影響；傳動系統(tǒng)的扭振是輥壓機(jī)運行過程中極為惡劣的狀態(tài)，它會造成傳動系統(tǒng)零部件的損壞、設(shè)備基礎(chǔ)酥松，使輥壓機(jī)和系統(tǒng)無法運行。

　　2.2.1 輥壓機(jī)水平振動的控制

　　輥壓機(jī)水平振動主要是因為入輥壓機(jī)物料顆粒過大或顆粒級配波動過大，造成物料對輥壓機(jī)磨輥的反作用力波動加大?？刂扑秸駝拥姆椒ㄖ饕校?
　　a、必須控制來料的粒度，滿足輥壓機(jī)對物料最大粒度的要求；
　　b、調(diào)整、搭配新來料，盡可能使其物料的顆粒級配趨于均勻；
　　c、適當(dāng)增加料餅回料或打散分級機(jī)粗粉回料，以調(diào)整入輥壓機(jī)的物料顆粒分布，增加物料密實度；
　　d、適當(dāng)增加液壓系統(tǒng)的壓力和液壓系統(tǒng)彈簧的剛度。

　　2.2.2 輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)扭振的控制

　　輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)的扭振（也有稱為氣振）產(chǎn)生的原因主要是由于帶著氣體的大量細(xì)粉喂入輥壓機(jī)，在擠壓過程中需要排出大量的氣體，造成輥壓機(jī)磨輥對物料的拉入角非常不穩(wěn)定，也就使得物料對磨輥的反作用力矩波動非常大，形成輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)的扭振。根據(jù)研究表明，影響扭振形成的主要因素有：①被擠壓物料的細(xì)度和顆粒分布；②磨輥表面的花紋高度和形狀；③磨輥擠壓的線速度。圖4為物料的細(xì)度和磨輥線速度對扭振的影響（磨輥花紋形式為“菱”形加硬質(zhì)點）。

圖4 物料細(xì)度及磨輥線速度對扭振的影響

　　控制輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)扭振的方法主要有：
　　a、適當(dāng)增加新給料粒度或者減少回料量（包括料餅回料和打散分級機(jī)粗粉回料）；
　　b、降低輥壓機(jī)磨輥的線速度，留出擠壓過程中的排氣時間；
　　c、在輥壓機(jī)進(jìn)料裝置中增設(shè)排氣廂，使得料餅中的氣體得以及時排出。

　　2.3 輥壓機(jī)主要工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計

　　由于輥壓機(jī)高效節(jié)能的特性被廣泛認(rèn)同，通過聯(lián)合粉磨和半終粉磨工藝，已逐步加大了輥壓機(jī)所承擔(dān)的粉碎負(fù)荷，終粉磨系統(tǒng)則是完全由輥壓機(jī)來完成粉碎作業(yè)。但是，同樣的輥壓機(jī)在擠壓大顆粒物料和擠壓水泥細(xì)粉時的運行狀態(tài)完全不同，因此，必須根據(jù)所需粉磨物料成品的要求以及所選擇的粉磨系統(tǒng)來確定輥壓機(jī)的輥徑、輥寬、磨輥線速度和液壓系統(tǒng)工作壓力等主要工藝參數(shù)，具體考慮的原則有以下幾方面：（設(shè)定輥壓機(jī)裝機(jī)功率不變）
　　a、當(dāng)來料顆粒較大時，應(yīng)采用輥寬較窄輥壓機(jī)，以防止傳動系統(tǒng)過負(fù)荷；
　　b、在要求輥壓機(jī)系統(tǒng)送出較細(xì)的物料時，應(yīng)適當(dāng)增加輥寬，降低磨輥轉(zhuǎn)速，以提高主電機(jī)的利用率，防止產(chǎn)生氣振；
　　c、在擠壓細(xì)粉時，輥寬加大后，為保證擠壓效果必須提高液壓系統(tǒng)的工作壓力，因此主軸承須重新選型，承載能力需要重新核算；

　　3、擠壓粉磨工藝系統(tǒng)的研究

　　伴隨著對輥壓機(jī)性能特點認(rèn)識的加深，料餅打散分級設(shè)備的研究開發(fā)，輥壓機(jī)的粉磨工藝得到迅速發(fā)展，以發(fā)揮輥壓機(jī)卓越的破碎和粗磨功能，球磨機(jī)細(xì)磨功能為宗旨的擠壓聯(lián)合粉磨工藝；以及以先分選經(jīng)輥壓機(jī)擠壓后的細(xì)粉為宗旨的半終粉磨工藝，已成為輥壓機(jī)應(yīng)用的主要方式。由于粉磨原理合理，各粉磨設(shè)備之間分工明確，使得粉磨系統(tǒng)綜合電耗大幅度下降，系統(tǒng)產(chǎn)量大幅度提高。圖5為各種擠壓粉磨工藝的增產(chǎn)節(jié)電的比較①。 輥壓機(jī)與球磨機(jī)使用功率比值（%）

圖5 各種擠壓粉磨工藝的應(yīng)用范圍

　　但是，隨著輥壓機(jī)使用功率與球磨機(jī)使用功率比值的加大，輥壓機(jī)的循環(huán)負(fù)荷量的增加，必然使入輥壓機(jī)物料的粒度大幅度降低，輥壓機(jī)的磨輥線速度受到氣振的制約必須降低，從而，使輥壓機(jī)的處理能力和裝機(jī)功率利用率得不到充分的發(fā)揮，造成設(shè)備能力的浪費。因此，根據(jù)原材料的性能和對產(chǎn)品的要求，合理選擇工藝流程和主機(jī)的配備，對降低整個工程投資、保證粉磨系統(tǒng)穩(wěn)定運行、達(dá)到預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是至關(guān)重要的。基于多年的摸索和實踐，目前可以根據(jù)對產(chǎn)品的要求和原材料物性實驗、分析，確定最佳的工藝配置，預(yù)測粉磨系統(tǒng)建成后的運行指標(biāo)。

　　3.1 擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

　　擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)主要分為：開路擠壓聯(lián)合粉磨和閉路擠壓聯(lián)合粉磨。物料經(jīng)擠壓打散并分選后，細(xì)粉先送入球磨機(jī)粉磨,開路則由球磨機(jī)直接粉磨至成品；閉路則由球磨機(jī)粉磨后送入選粉機(jī)選出成品。其特點是所有的成品完全通過球磨機(jī)再次粉磨完成，產(chǎn)品顆粒分布寬、微粉含量高。因而適合應(yīng)用于水泥成品粉磨。與以前的擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)相比（如圖6所示），進(jìn)行了如下的優(yōu)化設(shè)計：

圖6  擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)比較

　　a、取消輥壓機(jī)料餅回料。所有擠壓后的物料全部進(jìn)打散分級機(jī)分選，回料量完全由打散分級機(jī)來調(diào)節(jié)控制。改進(jìn)后減少了一個揚塵點和系統(tǒng)主要故障點；
　　b、配單臺球磨機(jī)的條件下,取消包括磨機(jī)的喂料控制設(shè)備在內(nèi)的磨頭倉，完全由打散分級機(jī)控制入磨物料量。以防止因磨頭喂料不均勻造　成磨機(jī)系統(tǒng)的波動，以及因喂料設(shè)備磨損影響系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率；
　　c、對高細(xì)高產(chǎn)篩分磨的深入研究與改型設(shè)計，根據(jù)打散分級機(jī)送來的物料重新設(shè)計并優(yōu)化磨內(nèi)參數(shù)，有效地控制了磨內(nèi)物料的流速，使水泥成品在滿足比表面積和強(qiáng)度的條件下，0.08mm的篩余大幅度下降，已達(dá)到一般閉路磨的水平，產(chǎn)品性能更加優(yōu)良。

　　通過上述優(yōu)化設(shè)計，使整個粉磨系統(tǒng)從來料提升機(jī)開始到球磨機(jī)出口，甚至到選粉機(jī)成品出口為止均為密閉狀態(tài)，非常有利于系統(tǒng)收塵；整個粉磨車間可縮短3～4米；系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率進(jìn)一步提高，投資和運行成本進(jìn)一步降低。但是，這種優(yōu)化是建立在對整個工藝系統(tǒng)參數(shù)準(zhǔn)確設(shè)計基礎(chǔ)上，尤其是對經(jīng)擠壓打散后入磨的物料粒徑做出準(zhǔn)確判斷后才能進(jìn)行，否則，整個系統(tǒng)將無法正常操作。另外，值得指出的是：由于輥壓機(jī)粉磨效率高，系統(tǒng)發(fā)熱量小，入料綜合水份對擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的影響較大，對于開路擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，由于磨內(nèi)風(fēng)速低，水分更是難以排出，所以，作為擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)應(yīng)用條件之一，控制入料水份在1.2%以內(nèi)是非常重要的。

　　3.2 擠壓半終粉磨系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

　　擠壓半終粉磨系統(tǒng)主要特點為：將已經(jīng)擠壓后存在大量微粉的物料（表1為某廠水泥配料后，經(jīng)擠壓打散分級，準(zhǔn)備送入后續(xù)粉磨系統(tǒng)的物料顆粒分布）送入選粉機(jī)，先分選出部分成品，粗粉再送入球磨機(jī)粉磨，出磨物料也送入選粉機(jī)。圖7為比較典型的半終粉磨工藝流程。打散分級機(jī)在其中除起到打散料餅，粉出細(xì)粉供選粉機(jī)分選外，還起到調(diào)整輥壓機(jī)和球磨機(jī)之間負(fù)荷的作用，使整個系統(tǒng)平衡、穩(wěn)定運行。

表1 某廠水泥擠壓打散分級前后物料顆粒分布表

　　擠壓半終粉磨工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品顆粒分布相對集中，尤其是配以第三代高效選粉機(jī)的粉磨系統(tǒng)，產(chǎn)品顆粒更加均齊。這對于具有一定顆粒分布要求的水泥粉磨來說并不適合，但對于應(yīng)用于新型干法生產(chǎn)的水泥生料粉磨來說是非常適宜，它既可以控制大于0.2mm顆粒的物料量，防止產(chǎn)生過多的f-CaO，同時避免產(chǎn)生大量的微粉，不利于窯的煅燒，還可降低粉磨系統(tǒng)電耗。

圖7  擠壓半終粉磨系統(tǒng)

　　由于有部分成品未經(jīng)過球磨機(jī)而被直接選出，球磨機(jī)的通過能力對整個粉磨系統(tǒng)的制約小，因此，擠壓半終粉磨工藝使原有的球磨機(jī)產(chǎn)能大幅度提高，可以超過100%。這就為因窯系統(tǒng)改造后的水泥生料粉磨系統(tǒng)改造提供了高效實用的方案。在制訂擠壓半終粉磨系統(tǒng)方案時，應(yīng)注意處理好以下的平衡關(guān)系：
　　a、粉磨能力與選粉能力的平衡。輥壓機(jī)的加入無疑粉磨能力得到增強(qiáng)，但如果選粉能力不能與之相適應(yīng)，同樣不會達(dá)到預(yù)期的效果。增加選粉能力的方法有兩種：其一是更換大規(guī)格的選粉機(jī)；其二是在原有選粉機(jī)的基礎(chǔ)上并聯(lián)一臺選粉機(jī)，但這兩臺選粉機(jī)的平衡很難調(diào)整，操作難度大，影響整個系統(tǒng)的改造效果；
　　b、粉磨、選粉能力與烘干能力的平衡。輥壓機(jī)粉碎物料達(dá)到同樣效果時所產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)不如球磨機(jī)大，因此系統(tǒng)改為擠壓半終粉磨工藝后，系統(tǒng)烘干能力相對下降，所以必須降低入粉磨系統(tǒng)物料的綜合水分或者增加粉磨系統(tǒng)烘干能力，如采取向打散分級機(jī)、選粉機(jī)和磨機(jī)通熱風(fēng)等措施；
　　c、輥壓機(jī)的主要工藝參數(shù)，包括輥寬、線速度及液壓系統(tǒng)的操作壓力等，均應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)產(chǎn)量、細(xì)度的要求和已有球磨機(jī)的規(guī)格來重新核算確認(rèn)。

　　3.3 擠壓終粉磨系統(tǒng)的研究與實踐

　　二十世紀(jì)九十年代國外就已將輥壓機(jī)終粉磨工藝成功應(yīng)用于水泥生料、水泥成品以及細(xì)磨礦渣，取得了令人滿意的效果。我國的水泥行業(yè)對此項技術(shù)給予了高度重視，列入國家“八五”、“九五”科技攻關(guān)課題進(jìn)行研究攻關(guān)，先后在陜西咸陽新型建材廠、安徽省安慶白鰭豚水泥有限公司建成水泥終粉磨生產(chǎn)線，通過對輥壓機(jī)水泥終粉磨工藝的研究，已取得了以下成果：

　　a、通過調(diào)整輥壓機(jī)的操作參數(shù)（液壓壓力、磨輥轉(zhuǎn)速等），已完全掌握了輥壓機(jī)在擠壓不同粒徑物料時的運行規(guī)律。在擠壓300㎡/kg以上比表面積時，可以保證輥壓機(jī)在安全、平穩(wěn)的運行狀態(tài)下，對物料輸入足夠的粉碎能量，使輥壓機(jī)的設(shè)備能力得到充分發(fā)揮；

　　b、通過調(diào)整粉磨系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷、打散分級機(jī)的分級轉(zhuǎn)速以及選粉機(jī)的轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，可以使系統(tǒng)保持平穩(wěn)的運行狀態(tài)，粉磨系統(tǒng)的噸水泥電耗（旋窯42.5#普硅水泥，比表面積為300±10㎡/㎏）小于24kW·h/t；

　　c、通過在系統(tǒng)中設(shè)置顆粒分布調(diào)節(jié)器，控制一定量的細(xì)粉返回輥壓機(jī)重新擠壓，使水泥成品的顆粒分布加寬，達(dá)到合理的分布比例（見表2所示）；調(diào)整輥壓機(jī)的循環(huán)負(fù)荷，對水泥成品顆粒進(jìn)行整形，使其顆粒形貌更加接近球形（見圖8所示），實現(xiàn)了輥壓機(jī)終粉磨水泥在性能上與普通閉路磨基本一致。

表2 輥壓機(jī)終粉磨工藝的水泥成品顆粒分別

圖8  輥壓機(jī)終粉磨工藝的水泥成品顆粒形貌

　　輥壓機(jī)水泥終粉磨的研究成功，其意義不僅僅在于解決了終粉磨時的水泥性能問題，更重要的是在于了解并掌握了輥壓機(jī)在擠壓微粉時的運行特性，研究結(jié)果表明在擠壓350㎡/㎏以上比表面積的水泥物料時，輥壓機(jī)已不能再很有效地將粉碎能量輸入給物料，從而明確了輥壓機(jī)對物料的有效作用范圍，為今后輥壓機(jī)的選型配套，如礦渣超細(xì)粉磨和水泥生料的終粉磨提供了可靠的設(shè)計依據(jù)。

　　4、擠壓粉磨工藝在水泥粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　輥壓機(jī)在破碎和粗磨階段的高效率，使其在水泥粉磨過程中得以廣泛應(yīng)用。到目前為止，主要是預(yù)粉磨和聯(lián)合粉磨工藝為主，應(yīng)用實際表明無論在投資、運行成本、系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率以及水泥成品性能等方面都取得了滿意的結(jié)果，同時，在解決了物料烘干問題后，對現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行改造則不失為一個很好的方案，眾多廠家的運行結(jié)果已一再證實（見附件）。

　　4.1擠壓粉磨工藝方案比較

　　在水泥的擠壓粉磨工藝中，目前國內(nèi)主要采用擠壓預(yù)粉磨（包括帶邊料循環(huán)的預(yù)粉磨）和擠壓聯(lián)合粉磨。根據(jù)有關(guān)國外資料介紹和國內(nèi)眾多應(yīng)用事例的統(tǒng)計表明：預(yù)粉磨工藝可將原系統(tǒng)提高產(chǎn)量為30～40%，降低電耗小于20%（3～4kWh/t）；擠壓聯(lián)合粉磨工藝提高產(chǎn)量幅度可超過100%，粉磨系統(tǒng)電耗降低幅度超過30%（8～10 kWh/t）。其主要原因是整個粉磨系統(tǒng)工藝參數(shù)的合理化：

　　a、在擠壓預(yù)粉磨工藝中，由于輥壓機(jī)磨輥在擠壓時的邊緣效應(yīng)，以及輥面磨損不均勻，使輥壓機(jī)出料的顆粒分別很寬，并且隨著側(cè)擋板的磨損與更換呈周期性的波動；

　　b、輥壓機(jī)工作采用料層粉碎方式，松散、塊狀的物料在被擠壓成料餅的過程中，較軟的、強(qiáng)度較差的物料首先被粉碎，而缺陷較少、強(qiáng)度較高的物料經(jīng)第一次擠壓未必能將其粉碎，這就是會在料餅中發(fā)現(xiàn)捻不碎的完整的熟料顆粒的原因。擠壓后的物料易磨性存在較大差異；

　　c、帶料餅循環(huán)的擠壓預(yù)粉磨工藝無法解決上述問題，帶邊料循環(huán)的預(yù)粉磨工藝也僅僅解決了邊料粗顆粒問題，而帶打散分級的聯(lián)合粉磨工藝，從控制入磨粒度入手，基本解決了上述問題。粉磨系統(tǒng)工藝的合理化，就可以使系統(tǒng)粉磨電耗進(jìn)一步降低。

　　蓖冷機(jī)技術(shù)的成熟，使水泥熟料出窯的溫度大幅度下降，為水泥粉磨提供了良好的條件，尤其是在選用開路粉磨工藝時，不必再擔(dān)心因溫度高而使球磨機(jī)糊磨或是影響水泥產(chǎn)品性能。因此，將擠壓聯(lián)合粉磨技術(shù)與高細(xì)高產(chǎn)篩分磨技術(shù)結(jié)合起來的開路擠壓聯(lián)合粉磨工藝因其系統(tǒng)簡單、操作方便、電耗低、投資省、成品中微粉含量高而更具競爭力。如德國波力鳩斯公司在廣東東莞華潤水泥有限公司建設(shè)的年產(chǎn)100萬噸水泥粉磨系統(tǒng)，是由兩套帶φ3.2×11.0m開路球磨機(jī)的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)組成；由德國洪堡提供技術(shù)及主要設(shè)備的黑龍江浩良河水泥有限公司的水泥粉磨系統(tǒng)也是由φ3.8×13.0m的開路球磨機(jī)與輥壓機(jī)、打散機(jī)及中間選粉機(jī)組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，均取得了滿意的效果。合肥水泥研究設(shè)計院在這方面做了大量的研究與應(yīng)用，與之相比，無論在系統(tǒng)投資、單位電耗、工藝流程簡化等各方面，均達(dá)到或超過了國外的先進(jìn)水平。

　　4.2開路擠壓聯(lián)合粉磨工藝的應(yīng)用

　　例一、江蘇花山特種水泥廠的水泥粉磨系統(tǒng)經(jīng)歷了由普通閉路磨改為擠壓預(yù)粉磨，又改造為擠壓聯(lián)合粉磨的過程，相同的熟料；相同的物料配比，其結(jié)果則大不相同。（見表3所示）

表3  江蘇花山特種水泥廠水泥粉磨系統(tǒng)兩次改造的結(jié)果 

注：* 與原有的閉路球磨系統(tǒng)比較。

　　例二、浙江兆山水泥有限公司1000t/d熟料新型干法生產(chǎn)線的水泥粉磨系統(tǒng)，采用兩套由HFCG120—40型輥壓機(jī)、SF500/100型打散分級機(jī)以及φ3.0×11.0m高細(xì)高產(chǎn)篩分磨組成的開路擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，當(dāng)入磨水分小于1.5%，生產(chǎn)32.5#水泥時，系統(tǒng)產(chǎn)量達(dá)到115t/h以上，粉磨系統(tǒng)噸水泥粉磨電耗小于28kWh/t。

　　例三、浙江紅獅水泥有限公司1#線為2500t/d熟料新型干法生產(chǎn)線，其水泥粉磨系統(tǒng)采用三套由HFCG120—45型輥壓機(jī)、SF500/100型打散分級機(jī)及φ3.0×11.0m高細(xì)高產(chǎn)篩分磨組成的開路擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，生產(chǎn)32.5#水泥時的粉磨能力可達(dá)到3×60t/h以上，粉磨系統(tǒng)噸水泥粉磨電耗小于28kWh/t。具體指標(biāo)見表4所示。

表4 浙江紅獅水泥有限公司1#線水泥粉磨系統(tǒng)的主要參數(shù)

　　4.3 開路擠壓聯(lián)合粉磨工藝系統(tǒng)水泥成品的顆粒分布及顆粒形貌
　　a、采用美國進(jìn)口的COULTER激光顆粒分析儀檢測得出水泥成品顆粒分布體積百分比如表5所示。

表5  浙江紅獅水泥有限公司水泥成品顆粒分別（體積百分比）

　　b、圖9為采用電子顯微鏡分別放大400倍和1000倍所拍攝海螺寧國水泥廠和浙江紅獅水泥有限公司的水泥成品顆粒形貌。從照片中可以采用擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)粉磨的水泥成品，其顆粒形貌與傳統(tǒng)的球磨機(jī)閉路系統(tǒng)沒有明顯差別。這說明輥壓機(jī)擠壓后的物料顆粒盡管存在片狀、菱狀等不規(guī)則形狀，但經(jīng)過高細(xì)高產(chǎn)篩分磨的研磨整形后，保持了球磨機(jī)產(chǎn)品的性能，因此，采用擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)不會對水泥性能產(chǎn)生不良影響。

　　5.  擠壓聯(lián)合粉磨工藝與預(yù)粉磨工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較
采用國產(chǎn)設(shè)備，能力為110～120t/h的單套水泥粉磨系統(tǒng)，國內(nèi)各大水泥設(shè)計院均選用帶輥壓機(jī)的粉磨系統(tǒng)。并且主要都采用傳統(tǒng)的擠壓預(yù)粉磨系統(tǒng)，合肥水泥研究設(shè)計院開發(fā)的擠壓聯(lián)合開路粉磨系統(tǒng)，具有投資省、系統(tǒng)設(shè)備少、流程簡單、運轉(zhuǎn)率高、電耗低等特點。以下是我院為山水集團(tuán)青島150萬噸水泥粉磨站的擠壓聯(lián)合粉磨工藝與國內(nèi)一般的輥壓機(jī)預(yù)粉磨工藝比較結(jié)果

　　5.1 系統(tǒng)工藝流程圖：

圖9 輥壓機(jī)預(yù)粉磨工藝流程

圖10 輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨工藝流程

　　5.2 工藝布置圖

圖11  帶邊料循環(huán)的擠壓預(yù)粉磨系統(tǒng)工藝布置

圖12  帶高細(xì)高產(chǎn)篩分磨的開路擠壓聯(lián)合工藝布置

　　5.3  兩方案主要設(shè)備比較表:  

　　5.4  技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表:

　　5.5 投資估算比較表（萬元人民幣）:

注：僅供參考。土建費：按1100元/㎡計算；安裝費：球磨機(jī)按設(shè)備造價的7%計算，其他設(shè)備按造價的4%計算；不可預(yù)見費：按（設(shè)備費+電氣費+土建費+安裝費）×5%計算；未考慮DCS系統(tǒng)投資，配料系統(tǒng)以及水泥輸送系統(tǒng)和設(shè)計服務(wù)費投資和設(shè)計服務(wù)費。

　　附：參考文獻(xiàn)
　?、?nbsp; 德國波力鳩斯公司：粉磨系統(tǒng)的效率與可靠性              1999年9月
　?、?nbsp; 合肥水泥研究設(shè)計院：國家“九五”科技攻關(guān)課題“無球磨擠壓粉磨技術(shù)及設(shè)備的研究”驗收資料 　 2001年12月

　　附錄