物理反润滑技术在水泥球磨机中的应用方法

所属领域：本发明技术主要应用于水泥生产的钢球研磨设备，是水泥行业节能降耗新技术。

背景技术：现有水泥生、熟料制粉的钢球磨机以两仓居多，也有两仓或三仓以上的。两仓球磨机主要用于开路或前置预碎辊压设备的闭路球磨机。

无前置预碎辊压设备的球磨机，头仓对物料粗磨处理后，进入下一仓时，物料已达到200目筛余量40-50％。这种物料，粒度已经很小，易磨性远优于头仓里的物料。可是在现有常规水泥研磨工艺技术中，把这种含200目筛余40-50％的物料研磨至200目筛筛余1.5-4％，时间、耗能量、研磨体用量、都是头仓的二倍以上。

有前置预碎辊压设备的球磨机，物料进入磨机头仓前，已经有20-25％的200目过筛合格粉料。再经头仓对这种易磨性较好的物料进一步研磨后，进入细磨仓时，物料的200目筛余量已经只有25-35％。可是把这种高过筛量的物料研磨至200目筛余1.5-4％，所耗时间，所耗能量，所耗研磨体仍然是头仓的二倍以上。

现有水泥生产的球磨制粉技术中，细磨仓的能效极低。把50-40％，甚至35-25％的200目筛余物料量研磨成合格粉料，竟然要耗费掉磨机吨产水泥电能的65-75％。业内研究头仓、过渡仓钢球级配技术的文献很多，而研究细磨仓研磨体级配及其研磨效率的技术资料极少。

研究发现：

一、细磨仓的能效远低于粗磨仓的原因在于：粗磨仓里的物料细粉含量少，摩擦系数高；而细磨仓里的物料细粉含量高，摩擦系数低，润滑性好。克服细磨仓里物料越来越低的摩擦系数，解决物料的润滑性，成了降低球磨机单产能耗，提高设备工作能效的关键。

二、球磨机低能效的细磨仓中，增加研磨体与物料的摩擦系数，可以明显提高研磨效率，从而提升设备工作能效。

三、增大物料与研磨体、与筒体衬板的摩擦系数有三个手段：①改变研磨体的表面形貌和粗糙度，使研磨体相互间以及与筒体衬板间的摩擦系数增大，使研磨体与物料间的摩擦系数增大；②改变筒体衬板表面形貌和粗糙度，增加与研磨体、与物料的摩擦系数；③扩大研磨体单位重量下与物料之间的接触摩擦面积。

四、当水泥的生、熟物料在磨机中细度达到200目筛余只有35-45％时，筛余物料粒径已经很小，易磨性已经远优于粗磨仓时的物料。可是物料中所含的大量过筛细粉，增加了物料的润滑性，又使那些需要进一步磨细的物料，不易被研磨体有效碰撞产生分裂变细。一方面易磨性好，使这种粒径很小的物料进一步分裂的每一单次有效碰撞能量的需求变得很小；另一方面物料的良好的润滑性又使能量传递时不易产生颗粒物料的分裂，因此对适量能级的有效碰撞次数需求量越来越大。非合格物料的粒径越来越小，单个分裂所需的外力碰撞有效能级量越来越小，面对有效碰撞的次数需求量越来越大，同时对有效降低物料润滑性的要求就越来越高。

发明内容：本发明物理反润滑技术，主要解决水泥球磨机制粉的现有技术中，缺乏克服物料润滑性的经验和技术，细磨仓耗时多、能效低的技术缺陷。通过实施：<1>对研磨体、衬板表面形貌和表面粗糙度的改造；<2>扩大单位重量下研磨体与物料之间的实际接触摩擦面积，同时大幅度增加对物料适量能级的有效碰撞次数，提高球磨机研磨效率，提高球磨机电能利用效率30-50％。

技术方案：

一、筛分球磨机粗磨仓仓尾和细磨仓仓头物料。掌握进入细磨仓的200目筛余物料含量比例，和40目筛余物料含量比例，作为决定细磨仓用研磨体基本粒度大小、用量、和适量大直径研磨体的使用比例。

二、优化细磨仓用研磨体的粒度级配：如果采用反润滑处理有凹槽等表面粗糙设计的特种研磨体时，粒度可比采用常规级配传统研磨体大一个研磨体粒度级别。但无论是采用反润滑特种研磨体还是传统研磨体，均比传统常规级配研磨体的粒度级别低一至三个级别。

三、除为了处理40目筛余物料，适量保留原级配中的较大研磨体而外，其余级别研磨体，无论反润滑特种研磨体还是传统研磨体，优化级配时，粒度均降低单个重量20-80％。

四、在衬板上顺筒体轴向，每间隔5-30mm增加一条深2-10mm，宽2-4mm的凹槽，或相同规格的凸条，增加衬板的反润滑性。

五、在选定型号的研磨体上增加凹槽或凸条：Φ30mm、Φ15mm钢球，表面对称交叉分布深3-6mm，宽1-3mm三圈凸条或凹槽；Φ10mm、Φ8mm钢球，表面对称交叉分布深2-3mm，宽1-2mm二圈凸条或凹槽；Φ14×14mm、Φ12×12mm、Φ10×10mm钢锻，四条凸条或凹槽，2-3mm×2-3mm平均分布表面。

六、产品细度不变的前提下，为保持磨机原台时产量不变，根据研磨体粒度级别大小的选用，减少研磨体总装量的15-70％。

七、产品细度不变的前提下，根据研磨体粒度级别大小的选用，不减少或略减少研磨体总装量，提高研磨效率20-100％，增产20-80％，单产电耗下降15-50％。

方案实施例：

一、实施条件：

实验球磨机规格：Φ480mm×475mm；

电机功率：1.5Kw；

筒体转速：48r/min；

筒体内设置：安装6块弧宽75mm，高22mm，长470mm的双曲波形铸铁衬板，模拟生产磨机有波纹衬板的实际工况状态。

二、200目水泥标准筛，40目标准分样筛各一。

三、球磨机常用各种型号研磨体。

四、按上述“技术方案五”中反润滑研磨体制作要求，加工各种特种研磨体。

五、按上述“技术方案四”反润滑衬板制作要求，加工特种衬板。

六、物料成分：水泥熟料70％，石膏5％，炉渣12％，粉煤灰13％。

七、物料预处理：模拟水泥磨机工仓粗磨工艺技术，将混合物料处理成两种：

料<1>，40目筛余20％，200目筛余59％的粉料；

料<2>，40目筛余43％，200目筛余75％的粉料。

八、实施例及其结果附表三张。

九、对附表的说明：

表<一>：钢球反润滑实施例；

表<二>：钢锻反润滑实施例；

表<三>：钢球、衬板反润滑全面实施例。

表<二>中，常1、2、3、4分别为Φ18×18mm，Φ16×16mm，Φ14×14mm，

Φ12×12mm的常规级配用传统钢锻；特1、2、3分别为Φ14×14mm，Φ12×12mm，

Φ10×10mm，反润滑特种钢缎。

附表中，每3次对比实施为一组。附表<一>，钢球的本发明实施例7组；附表<二>，钢锻的本发明实施例7组；附表<三>，钢球、衬板本发明反润滑全面实施例7组。每组实施例中“A”为研磨体常规级配；“B”为本发明研磨体装量不减少级配；“C”为本发明研磨体装量大幅减少的级配。

方案实施数据表(一)

方案实施数据表(二)

方案实施数据表(三)