李金榮，遲 源，潘自力

HRM非金屬礦超細立式磨的研究與開發(fā)

李金榮，遲 源，潘自力

（合肥水泥研究設(shè)計院，安徽 合肥 230051）

本文主要介紹了HRM非金屬礦超細立式磨的設(shè)計及開發(fā)，文章中列舉了設(shè)備設(shè)計過程中的一些關(guān)鍵點。介紹了磨機在實際生產(chǎn)中的使用情況。

超細立式磨；規(guī)?；?；非金屬礦；節(jié)能

Abstract: The thesis introduces design and development of type HRM non-metallic ore super-fine vertical roller mill, enumerates critical points in design of the mill and describes actual application of the mill.

Key words: super-fine vertical roller mill; mass-produce; non-metallic ore; energy saving

1 前言

節(jié)能、綠色環(huán)保型礦物材料，是實現(xiàn)低碳經(jīng)濟社會的重要因素。非金屬礦作為一種節(jié)能、綠色、環(huán)保型礦物填料，其主要消費領(lǐng)域為造紙、塑料、橡膠、油漆和涂料，造紙、塑料業(yè)為非金屬材料規(guī)?；枨蠹熬毣瘧?yīng)用的主要行業(yè)。這些行業(yè)需要配套一種節(jié)能型的裝備，以適應(yīng)日益競爭的環(huán)境需求。

世界大型非金屬礦企業(yè)，其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細化途徑基本上都是采用大型裝備與先進的生產(chǎn)工藝技術(shù)，例如利用立式磨或球磨機等大型干法研磨裝備與超細分級機相結(jié)合的技術(shù)。國內(nèi)非礦干法工藝設(shè)備主要有雷蒙磨、氣流磨、球磨機、環(huán)輥磨機和立式磨等，其中，立式磨裝備的噸能耗低、產(chǎn)能大，是目前業(yè)內(nèi)主要的關(guān)注方向，國內(nèi)相關(guān)裝備企業(yè)開始了非金屬礦超細立式磨的研究與開發(fā)。

2 HRM非金屬礦超細立式磨的設(shè)計

HRM立式磨是一種技術(shù)性能優(yōu)異的節(jié)能型非礦粉體制備設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用于建材、輕工、化工、火力發(fā)電等行業(yè)。并且，HRM立式磨已經(jīng)在粉磨葉蠟石、石灰石和方解石等非金屬礦行業(yè)有一定的應(yīng)用經(jīng)驗，為非金屬礦超細立式磨的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

設(shè)計思路：首臺HRM非金屬礦重鈣立式磨粉磨原料為方解石，目標產(chǎn)量6t/h，產(chǎn)品細度d97=22μm，根據(jù)產(chǎn)品要求，磨機型號確定為HRM1300。

2.1 結(jié)構(gòu)

HRM非金屬礦超細立式磨由傳動裝置、碾磨裝置、機架與殼體、分離器和加壓系統(tǒng)等部件組成。要保證磨機能夠達到產(chǎn)品目標，傳動裝置跟分離器是設(shè)計中關(guān)鍵性的部件，見圖1。

2.2 工作原理

電動機驅(qū)動減速機帶動磨盤轉(zhuǎn)動，需粉磨的物料由鎖風(fēng)喂料機設(shè)備送入旋轉(zhuǎn)的磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤周邊移動，進入粉磨軌道。在磨輥壓力的作用下，物料受到擠壓、研磨和剪切作用而被粉碎。同時，風(fēng)從圍繞磨盤的風(fēng)環(huán)高速均勻向上噴出，粉磨后的物料被風(fēng)環(huán)處的高速氣流吹起，把粒度較粗的物料吹回磨盤重新粉磨。細粉則由風(fēng)帶入分離器進行分級，合格的細粉隨同氣流出磨，由收塵設(shè)備收集下來即為產(chǎn)品，不合格的粗粉在分離器葉片作用下重新落至磨盤，與新喂入的物料一起重新粉磨，如此循環(huán)，完成粉磨作業(yè)全過程。

2.3 關(guān)鍵設(shè)計

2.3.1 確定磨盤轉(zhuǎn)速

立磨能粉磨出很細的產(chǎn)品，合適的磨盤轉(zhuǎn)速是重要條件之一。磨盤轉(zhuǎn)速過快，物料的離心力大，料層不容易形成。

對于一定體積的物料，物料顆粒在磨盤上的受到的離心力F 可用下面公式表述：

式中: m為物料質(zhì)量，υ為物料線速度，V為物料體積，ρ為物料容重，R為磨盤半徑，ω為物料角速度，D為磨盤直徑，n為磨盤轉(zhuǎn)速。

對于一定的物料要求有一定的離心力，即物料和離心力均為常數(shù)時，可以得到一般磨機的轉(zhuǎn)速和磨盤直徑的關(guān)系。

n =K·D-0.5

式中：n為磨盤轉(zhuǎn)速，D為磨盤外徑，K為速度系數(shù)(對于不同結(jié)構(gòu)形式的磨機的K值是不一樣的)。

根據(jù)理論計算，結(jié)合葉蠟石磨機的設(shè)計經(jīng)驗，HRM1300非金屬礦超細立式磨的磨盤轉(zhuǎn)速確定為37r/min。

2.3.2 碾磨裝置的設(shè)計

像方解石之類的非金屬礦表面光滑、流動性大，并且在碾磨時候，磨盤上產(chǎn)生細度達1～30μm的顆粒，物料之間摩擦力小，流動性大，從而導(dǎo)致料層很難形成。這就需要設(shè)計合理的磨盤襯板和磨輥輥套的外形。

HRM非金屬礦重鈣立式磨的磨輥采用輪胎型，磨輥襯板采用弧形，另一方面，在磨盤外沿，設(shè)計一定高度的擋料環(huán)，延緩物料在碾磨時被過快甩出，達到充分碾磨效果。擋料環(huán)在生產(chǎn)調(diào)試中，可以根據(jù)物料情況，適當調(diào)整擋料環(huán)的高度，使磨機運行更加平穩(wěn)，詳見圖2。

此種結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計，使得碾磨壓強大，能夠粉磨出很細的產(chǎn)品，是非金屬礦超細立式磨碾磨裝置最好的結(jié)構(gòu)之一。并且，這種形式能夠有效的降低磨機震動，震動小，磨機加壓裝置就能提高壓力，從而提高磨機產(chǎn)量，進而使得磨機的能耗下降，提供磨機的競爭力。

2.3.3 分離器的設(shè)計

分離器是HRM非金屬礦超細立式磨設(shè)計的最核心部件。普通立式磨機產(chǎn)品是石灰石生料或者煤粉，細度一般為80μm，后來發(fā)展的粉磨葉蠟石立式磨產(chǎn)品細度達到了30μm左右。而粉磨方解石的超細立式磨產(chǎn)品所需要的細度要達到25μm左右，甚至需要達到22μm。所以非金屬礦超細立式磨的分離器尤其要精心設(shè)計。

分離器的選粉效果主要有三個關(guān)鍵因素：①風(fēng)上升到轉(zhuǎn)子葉片附近時的風(fēng)速；②轉(zhuǎn)子的切割速度；③控制轉(zhuǎn)子與殼體之間間隙，阻止不合格物料進入細粉區(qū)。

依據(jù)這些條件，分離器設(shè)計時，注重以下細節(jié)：

第一，加大分離器外部筒體直徑，使得風(fēng)上升到分離器部位時，風(fēng)速能夠減緩；同時盡可能增大轉(zhuǎn)子直徑及高度，提高轉(zhuǎn)子的過風(fēng)面積，在風(fēng)量一定的情況下，降低過風(fēng)速。

第二，選粉機能夠選出很細的粉，轉(zhuǎn)子的切割速度很重要。立式磨轉(zhuǎn)子直徑和質(zhì)量都很大，相比普通分級機，提高轉(zhuǎn)速的難道較大。切割速度一方面看轉(zhuǎn)子直徑；另一方面看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度。

第三，超細立磨分離器的設(shè)計還有一個關(guān)鍵點，就是阻止不符合產(chǎn)品要求的大顆粒進入細粉區(qū)。合格細度的產(chǎn)品是經(jīng)過轉(zhuǎn)子的選擇被風(fēng)帶出磨機，但由于轉(zhuǎn)子跟磨機有間隙，不合格的物料也會拋出。為了解決這一問題，我們設(shè)計了氣體密封裝置，通過密封風(fēng)機往間隙中吹氣體，阻止大顆粒進入細粉區(qū)。分離器示意詳見圖3。

2.3.4 設(shè)計小結(jié)

通過一系列的改進及關(guān)鍵部位的設(shè)計，在HRM立式磨原有的技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計出了符合粉磨重鈣的立式磨。HRM1300重鈣立式磨相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 立磨相關(guān)參數(shù)

3 應(yīng)用情況

HRM1300非金屬礦超細立式磨應(yīng)用在安徽某粉體公司，粉磨的原料為方解石，磨機在2009年9月份開始進行調(diào)試運行。調(diào)試初期，遇到了一些難題，例如：原料顆粒過小，磨內(nèi)難以形成料層；風(fēng)環(huán)面積不合適，導(dǎo)致磨機不能穩(wěn)定運行。為解決上述問題，技術(shù)人員采取了下列改進方案：

(1) 修改原料破碎系統(tǒng)，使進料顆粒達到合理的配比。

(2) 增加主電機變頻，使磨機能夠平穩(wěn)啟動。

(3) 縮小風(fēng)環(huán)面積。

通過這些改進，磨機進過一段時間調(diào)試，能夠平穩(wěn)運行。

經(jīng)過2年穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，該生產(chǎn)線使用的HRM1300非金屬礦超細立式磨生產(chǎn)技術(shù)指標為：細度d97=40μm，產(chǎn)量12～14t/h,產(chǎn)品能耗25～27kW·h/t；細度d97=21μm，產(chǎn)量6.3t/h，產(chǎn)品能耗55kW·h/t。立磨系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果見表2。

表2 立磨系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量分析

通過對生產(chǎn)各類參數(shù)的分析，磨機的設(shè)計已經(jīng)完全達到了設(shè)計目標。

4 結(jié)語

立式磨作為節(jié)能低耗的磨粉設(shè)備，是國家以及行業(yè)倡導(dǎo)的裝備技術(shù)，HRM立式磨一直致力于新型磨機的開發(fā)，在不斷推動中國粉磨設(shè)備的技術(shù)進步。HRM非金屬礦超細立式磨的推出，不僅為公司創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，也創(chuàng)造了巨大社會效益，非礦行業(yè)使用的超細立式磨，不再需要依賴國外產(chǎn)品。今后，我們將繼續(xù)進行技術(shù)研發(fā)改進，在HRM1300非金屬礦超細立式磨基礎(chǔ)上，設(shè)計出更多超細立式磨產(chǎn)品，以滿足立式磨在重鈣等行業(yè)的需求。

[1]秦廣超,崔曉宇,葉衛(wèi)東,等.重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)規(guī)模化與產(chǎn)品精細化發(fā)展探討[J].中國粉體技術(shù),2011(S1):140-144.

[2]秦廣超,葉衛(wèi)東,王國慶,等.年產(chǎn)8萬t精細化重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線工藝設(shè)計與實踐[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2011(3):38-40.

[3]秦廣超,遲源,李金榮,等.立式磨在非金屬礦粉體規(guī)?；毣a(chǎn)中的應(yīng)用進展[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2011(1):31-34.

[4]袁鳳宇,張志宇,鄧小林,等.粉磨葉蠟石立式磨的開發(fā)和應(yīng)用[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2008(5):43-46.

Design and Development of Type HRM Non-metallic Ore Super-fine Vertical Roller Mill

LI Jin-rong, CHI Yuan, PAN Zi-li
(Hefei Cement Research & Design Institute, Hefei 230051, China)

TD453

A

1007-9386(2012)03-0036-03

2012-02-08