0前言
水泥工業正廣泛采用輥壓機作為粉磨系統的預粉碎設備，與其它粉碎設備相比較，具有如下特點：①粉碎比大，一般熟料破碎機的粉碎比在5~30，而輥壓機的破碎比能達到30~400。②能改善物料易磨性，對水泥熟料進行邦德功指數測試發現，熟料通過輥壓機擠壓后，邦德功指數下降約4~5kWh/t，說明熟料的易磨性得到很大改善。③輥壓機是與打散分級機或V形分級機組成閉路系統進行工作的。④輥壓機設備和系統是連續穩定工作且輸出量是可調的。由于具有以上特點，采用輥壓機作為預粉碎的粉磨系統有產量高、能耗低、生產穩定的優點。
在實際使用中，各企業的輥壓機使用效果有好有壞，產質量有高有低，有的高于設計能力，有的卻長時間達不到設計產量，雖然有其管理方面的原因，但根本問題是沒有掌握技術應用的關鍵。筆者長期從事輥壓機技術的應用研究工作，就水泥粉磨系統中如何更好地應用輥壓機談談自己的看法。
1 主機配置和工藝特點
1.1主機配置
輥壓機一次擠壓后物料中的細粉含量（小于0.08mm）在25%左右，而提供給球磨機系統的物料細粉含量在35%~80%（根據配置不同有變化），所以輥壓機必須與打散分級機或V形分級機組成閉路工藝系統進行工作，將分選以后的細粉料供給球磨機系統。輥壓機擠壓后的物料粒度分析見表1，各種規格的磨機、輥壓機和分選設備的常見配置見表2。
工藝選擇應遵循以下規則：如果選擇的輥壓機的電機功率(兩臺主電機)之和與磨機主電機功率之比值在0.4以下，工藝中應選擇打散分級機；如果這個值在0.5以上，則應選擇V形分級機。這是由分選系統的特點決定的。
表1物料粒度分析%
|
篩網尺寸/mm | ||||||||
|
＞3.22 |
2.5~3.2 |
2.0~2.5 |
1.8~2.0 |
0.8~1.8 |
0.36~0.8 |
0.18~0.36 |
0.08~0.18 |
＜0.08 |
|
20.05 |
6.15 |
4.85 |
4.25 |
9.03 |
11.58 |
9.13 |
9.28 |
25.70 |
表2磨機、輥壓機和分選設備的常見配置
|
球磨機 |
輥壓機 |
功率比 |
宜選用的分選設備 | ||
|
規格/m |
功率/kW |
規格/m |
功率/kW | ||
|
Φ3.0×11 |
1250 |
120-45 |
2×220 |
0.35 |
打散分級機 |
|
Φ3.2×13 |
1600 |
120-45/50 |
2×220 |
0.28 |
打散分級機 |
|
140-65/80 |
2×500 |
0.63 |
V形分級機 | ||
|
150-100 |
2×710 |
0.89 |
V形分級機 | ||
|
Φ3.8×13 |
2500 |
140-65/80 |
2×500 |
0.40 |
打散分級機 |
|
150-100 |
2×710 |
0.28 |
V形分級機 | ||
|
160-120 |
2×900 |
0.72 |
V形分級機 | ||
|
Φ4.2×13 |
3350/3550 |
140-80 |
2×500/630 |
0.35 |
打散分級機 |
|
150-100 |
2×710 |
0.40 |
打散分級機 | ||
|
160-120 |
2×900 |
0.51 |
V形分級機 | ||
|
160-140 |
2×1120 |
0.63 |
V形分級機 | ||
|
180-160 |
2×1600 |
0.90 |
V形分級機 | ||
注：表中“功率比”指輥壓機的兩臺主電機功率之和與磨機主電機功率的比值。
1.2兩種工藝的特點
（1）采用打散分級機的系統特點：①該工藝中物料的循環量約50%，向球磨機系統提供的物料粒度稍偏粗，d90≈2mm。②由于打散分級機對料餅具有打散功能，輥壓機對物料的擠壓力（作用于物料的壓力，而不是液壓系統壓力）可以比較大，擠壓力大意味著對物料的易磨性改善較好，對磨機增產很有利。③物料中的水分大時，料餅比較結實，采用此工藝能有效地打散料餅，因此該工藝對物料水分的適應能力強。④該工藝系統向球磨機系統供給量調節范圍大。打散分級機向磨機提供的物料有兩個渠道，一個是風選，一個是機械篩分，而機械篩分的調節范圍非常大，以致可以使輥壓機的處理量的50%~90%提供給磨機。⑤由于受打散分級機制造尺寸限制，目前使用中的最大處理能力約300t/h，僅適用于系統產量在150t/h以下的粉磨系統。⑥采用打散分級機的粉磨工藝流程簡單。打散分級機對物料的打散、分級在一臺設備內完成，既簡化工藝，也節省投資。打散分級機工藝流程見圖1。
圖1打散分級機工藝流程示意圖
（2）采用V形分級機的系統特點：①該工藝中物料的循環量約70%，所有細粉由循環風抽出，向球磨機系統提供的物料粒度較細，d90≈0.2~0.3mm。②由于V形分級機對料餅沒有打散功能，料餅僅靠在輸送過程中幾次“摔打”進行分散，輥壓機對物料的擠壓力不能太大，否則料餅太密實難分散，對物料的易磨性改善效果差，這點對磨機進一步增產不利。③物料中的水分大時，料餅比較結實難分散，該工藝對物料水分要求比較嚴格。④該工藝系統向球磨機系統供給量受輥壓機處理能力限制，而輥壓機能力受多種因素影響，如果輥壓機能力偏低，就會造成供應不足，被迫拉風以保證磨機的供應，較粗的顆粒被抽出，會造成風路系統的風管、旋風筒和循環風機磨損嚴重。該系統中，應該是輥壓機處理量的30%提供給磨機，所以輥壓機配置要大。⑤采用V形分級機的擠壓粉磨工藝，工藝流程復雜，對操作人員的技術素質要求較高。V形分級機工藝流程見圖2。
圖2 V形分級機工藝流程示意圖
2 對輥壓機使用效果的評價
輥壓機工作是否正常，可以用兩個指標衡量。一個指標是輥壓機系統向球磨機系統提供的物料中的細粉含量，含量越高效果越好；另一個指標是輥壓機做功的量，做功多輥壓機效果發揮得充分，做功量太少輥壓機沒有完全發揮應有的作用，配置有些浪費。做功量應該在一個合適的范圍內。
2.1物料中的細粉含量（加入顆粒分析表）
物料經輥壓機擠壓后可產生約25%的細粉量（小于0.08mm），通過分選設備對物料進行分選，向球磨機系統提供的物料細粉含量在35%~80%。對同一臺磨機而言，輥壓機配置偏大或偏小，系統的產量是不同的。輥壓機偏大時，入磨物料的細粉含量高，系統的產量就高；輥壓機偏小時，入磨物料的細粉含量低，系統的產量也偏低。
因此，對于輥壓機與磨機的配置關系，偏小配置的物料細粉含量約35%~50%，偏大配置為60%~80%。不同配置時入磨物料的顆粒分布見表3。
表3不同配置時入磨物料的顆粒分布%
|
篩網尺寸/mm |
＞3.2 |
2.5~3.2 |
2.0~2.5 |
1.8~2 |
0.8~1.8 |
0.36~0.8 |
0.18~0.36 |
0.08~0.18 |
＜0.08 |
|
系統配置偏小 |
4.60 |
4.50 |
4.25 |
3.95 |
8.85 |
12.45 |
9.10 |
8.86 |
43.44 |
|
系統配置偏大 |
? |
? |
? |
0.02 |
0.26 |
1.30 |
3.14 |
16.20 |
79.08 |
2.2 輥壓機的做功量
在粉磨系統中，輥壓機作為主要粉磨設備之一，它做功的多少直接影響著粉磨系統的技術經濟指標。有資料介紹，球磨機的粉磨效率為1%~3%，效率很低。輥壓機是高效率設備，據國外資料介紹，輥壓機效率要比球磨機高約3~4倍。不難理解，讓效率高的輥壓機多做功，粉磨系統的效率才會提高，電耗才能降低，從而提高系統產量。輥壓機的功耗還體現在對物料的擠壓效果上，輥壓機能降低物料顆粒尺寸，將塊狀物料變成細粉，這只是效果之一；輥壓機的另一個效果是：受擠壓的物料顆粒內部產生晶格裂紋，從而改善了物料的易磨性，這一效果是通過輥壓機的做功量來衡量的。那么輥壓機做功多少為合適？根據生產使用情況統計，至少要達到所配置功率的60%以上，最好能達到70%，輥壓機就充分發揮作用了。
綜上所述，輥壓機在粉磨過程中有兩個作用，其一是能將塊狀物料擠壓分選成為細粉，向球磨機提供很細的物料粉；另一重要作用就是改善物料的易磨性，使物料變得好磨了，雙重效果使得輥壓機大幅度提高系統產量。所以物料中的細粉量和輥壓機出力大小是衡量系統工作是否正常的兩個關鍵指標。
3 如何提高輥壓機的使用效果
（1）正確的操作理念。在操作上我們要有意識地使輥壓機能力最大化。比如Φ140-65的輥壓機，其生產能力在240~295t/h，假如需向球磨機系統提供100t/h物料，輥壓機在下限運行時處理能力為240t/h，需從中分選出100÷240=41.7%的細粉料；而輥壓機在上限運行時能力為295t/h，需從中分選出100÷295=33.9%的細粉料，后一個100 t/h與前一個100 t/h物料中的細粉含量是不一樣的，后一個100 t/h由于分選的比例低（僅33.9%），物料中的細粉含量要高于前一個100 t/h。這種操作理念無形中“放大了”輥壓機的規格，系統產量更高。
（2）從稱重倉至輥壓機入口必須通暢。輥壓機的能力的發揮與進料是否順暢有直接關系。在稱重倉至輥壓機的溜子上安裝有棒閥、電液閥或氣動閥，這些閥門在輥壓機工作時應全部打開。從稱重倉至輥壓機的溜子里應該充滿著物料并整體垂直向下流動，不允許斷斷續續流動。溜子內側應是光滑平面，不允許有任何阻礙物料流動的東西，比如為防止溜子磨漏焊接了角鋼或內部增加的襯板等，都會阻礙物料流動。在稱重倉內粗細物料混合在一起，形成最大堆積容重，通過溜子整體向下流動進入輥壓機，對輥壓機實行過飽和喂料，輥壓機的能力就能充分發揮。
（3）壓力的合理調節。調節輥壓機液壓系統的壓力，從而調節輥子對物料的擠壓力。擠壓力大，物料被擠壓的效果就好，但有兩個前提必須注意，輥壓機活動輥的左右兩側必須形成輥縫，所加的壓力才能完全作用在物料上，否則加壓是無效的；另一點須注意的是壓力增加后輥壓機主電機的電流是否增加，如果沒有增加，說明此次加壓無效，應該退回到原來的設置。
（4）輥壓機側擋板調節要合理。物料進入兩輥的壓力區時開始受到擠壓，部分物料會向輥子的兩側逃逸，側擋板的作用正是為了阻止物料的逃逸，使物料通過輥壓機的壓力區得到有效擠壓。側擋板緊靠兩輥側面，在不接觸輥側的前提下應盡量靠近，使側漏現象盡量減小。
（5）斜插板合理調節。調節斜插板可以控制輥壓機的處理量，由于各廠的物性有差別，有的流動性差，此時輥壓機輥縫小、電流低，向上提拉斜插板以提高輥壓機的處理量；相反，有的廠物料流動性特別好，輥壓機輥縫大、電流高，嚴重時造成輥壓機提升機超負荷，此時應向下移動斜插板，控制進入輥壓機的量。
（6）合理調節活動輥墊塊。活動輥墊塊要適度，太厚太薄都不好。輥壓機正常工作時，左右兩側輥縫保持在10~30mm且基本相等為好，太小時要減薄墊塊，太大時要加厚。
（7）操作中粗料、細料搭配。不要輕易中斷配料，配料中斷時，進入稱重倉的全是分級機返回的細料，這些物料在倉內形成細料層，細料層在倉內不穩定，造成倉位不穩難操作。所以倉位偏高時，可以減少喂料量而不要停止喂料。
（8）稱重倉倉位的控制。穩定倉位是系統操作的基本要求，但倉位有高倉位、中倉位、低倉位甚至空倉位幾種操作模式。各粉磨線有一個最佳倉位，在最佳倉位操作，系統穩定、輥壓機效果發揮充分，產量高細度好。倉位的變化有時還可以調節偏輥現象。所以新投產的粉磨線要嘗試幾種倉位的操作，從中選擇一種最佳的操作倉位。
（9）石膏、混合材粒度要與熟料粒度一致。許多企業石膏和混合材粒度太大，這會影響擠壓效果。石膏或混合材中的大塊通過輥壓機時，將輥子撐開，粒度相對較小的熟料顆粒所受的擠壓力偏小，擠壓效果不好，不能有效改善它的易磨性，難磨細。熟料磨細才能發揮強度，這種情況下只有犧牲產量來保證水泥強度。
（10）礦渣摻入的影響。輥壓機系統對顆粒小、易磨性差的物料適應性差。比如礦渣，礦渣屬難磨物料，它們被擠壓效果的好壞，直接對水泥磨的細度產生影響。但礦渣顆粒又比較小，夾雜在熟料空隙之間，通過輥壓機時，所收到的擠壓力要低于大顆粒物料，低于物料所受的平均壓力，易磨性沒有得到很好的改善。所以，以礦渣作混合材的廠家要控制礦渣摻入量，最好在5%以下。
4 結束語
輥壓機系統的選用，要考慮諸多因素，比如企業的資金狀況、要求的生產能力、要求的技術經濟指標等等。簡單地說，輥壓機配置越高（指功率比值），系統的技術經濟指標越好；輥壓機配得越大，產量就越高。但配高配大導致設備的購置費用增高，因此要綜合考慮。在滿足生產需要的同時，盡量少花錢并兼顧系統的技術經濟指標。需要注意的是，在不同的配置下，球磨機的技術方案是不同的，應進行專門設計，才能保證整個系統達到最佳狀態。