一、分類
1.按生產用途分：
（1）主機設備（主機）：主要生產車間的主要生產設備。
（2）輔助設備（輔機）：各生產車間為主機生產配套服務的其他設備。
2.按生產過程分:
破碎機械設備、粉磨機械設備、燒成機械設備、烘干機械設備、起重運輸機械設備、包裝、散裝機械設備、環保設備、分級設備、加料計量設備等。
二、選擇
選擇設備的原則是：“技術先進、經濟合理、生產適用、維護方便”。在選擇設備的型號、規格時應注意以下幾點：
1.設備的型號、規格
（1）選用設備要根據企業經濟實力確定，一般情況下，其型號、規格，首先立足國內，然后再考慮從國外引進；
（2）選擇的型號應滿足產品生產能力的要求；
（3）所選的設備應與產品的質量要求相符合；
（4）所選設備要適應工藝條件、工作環境的要求。
2.設備的效率
設備的效率是由一系列技術參數決定的。在設備選型時，一定要考慮與本廠生產技術參數相適應。
3.設備的可靠性
所選設備不僅能夠生產高質量的產品，而且具備故障率低、運行可靠、能穩定地生產合格產品。
4．設備的能源消耗
在同類機械設備中，應優選耗能低、節能效果好的產品。
5．設備的安全性與環保性
設備安全可靠，對環境無污染，有利于實現清潔生產。
6．設備的成套性
不論設備是單機還是機組配套，均要求配套性完好。
7．設備的維修性
要求設備盡可能結構簡單，零部件組合合理，標準化程度高、互換性好、可修性強等。
8．設備的使用壽命（耐用度）
在確保產品質量的前提下，要求其使用壽命愈長愈好。
9．設備的投資費用
在購買設備時支付的第一次投資費用，應考慮價格合理、盡量節約資金。同時應注意：相同型號看價格、相同價格看產地、相同產地看名牌，不能單純追求“便宜”。
水泥工業粉磨工藝技術與裝備的講座(二)——水泥機械設備的管理
1．對操作者的培訓和考核
（1）新工人進廠或在使用新型號設備前都要進行“三級教育”。即：企業（廠級）教育、車間教育和班組教育。企業教育的主要內容為設備的安全操作規程；車間教育與班組教育的主要內容是貫徹落實交接班制度和設備保養負責制。通過“三級教育”實現操作者的“三好”“四會”和“四項要求”，明確使用設備的各項要求和規定。
（2）“三好”“四會”和“四項要求”的簡要內容：
“三好” 即：管理好、使用好和保養好。
“四會” 即：會使用、會保養、會檢查和會排除一般故障。
“四項要求” 即：整齊、清潔、潤滑和安全。
2．健全設備管理規章制度
（1）考核與發證
對操作者經過培訓后，需進行必要的考核，經有關部門鑒定，認為合格時即發給設備操作證，作為獨立使用某一型號設備的證明文件。
（2）定人定機
定人定機的目的是確保每一臺設備都有專人操作和保養，以保證設備的正常運轉，防止出現意外事故。
（3）設備的日常保養
操作工必須每班按照規定對設備進行的例行保養。主要目的是減少設備磨損，延長使用壽命、防止事故、保證設備的正常運轉，使設備經常處于完好狀態。這種保養，一般規定每班占用10～15分鐘定時進行。企業可根據具體情況，訂出設備日常保養的檢查評比制度、內容和方法。
3.規范設備的檔案管理
設備檔案指設備從移交正式使用驗收時起，直到報廢為止全過程，各種資料的整理與匯集。
建立設備檔案的目的是：積累設備在各種情況下的基本資料，探索設備技術狀況變化和零部件的磨損規律，改善設備維護和修理，研究和制定設備技術改造和更新換代的計劃與措施。
設備歸檔資料一般包括：
（1）設備移交驗收的技術資料和情況記錄；
（2）歷次設備檢修及其檢驗情況記錄；
（3）設備改造和創新的技術資料等。
建立設備檔案，可以為正確地進行設備管理和維護、檢修活動提供必要的技術依據。
水泥工業粉磨工藝技術與裝備的講座(三)——水泥原料的性質
1.晶體結構
水泥生產使用的物料，大部分是各種礦物晶體或質點的結合體。按理想晶體結構分類，有離子結構、分子結構和原子結構。其中以離子結構的礦物最多，屬中硬性物料。當晶體受到外力作用時，如果是壓縮，斥力的增大超過引力的增大，剩余的斥力支撐外力的壓迫；如果是拉伸，引力的減少少于斥力的減少，多余的引力抗御著外力的拆散作用。
質點間的平衡力是有限的，當外力再增加，晶體終于抵制不住外力的作用，晶體結構發生破壞、斷裂，產生永久性變形，即：物料被粉碎。
2.強度、硬度和脆性
強度是物料抗破壞的能力，一般用破壞應力表示，按破壞時外力的作用方式，可分為：抗壓、抗折、抗彎、抗剪、抗拉強度等。
水泥生產過程使用的物料，抗拉強度都很小，一般為抗壓強度的1/20～1/30；
行業內習慣用抗壓強度將物料分類：
(1)硬質物料（抗壓強度≥160MPa）；
(2)中硬物料（抗壓強度80～160MPa）；
(3)軟質物料（抗壓強度≤80MPa）。
硬度是物料抗變形的能力，強度高、硬度大的物料都難以粉碎。
非金屬材料一般用莫氏（Moh）相對硬度表示，分為十個等級，用刻痕法測定。金剛石為10、最硬；滑石為1、最軟。硬度數值表示法，一般用于金屬材料，如：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、維氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）等。
脆性是表示物料被斷裂的性能，與其相對應的性質稱為：韌性。韌性是表示物料抗斷裂的能力。脆性高的物料，韌性小，容易斷裂、粉碎；脆性低的物料，韌性大，不易斷裂、難于粉碎。
非金屬材料的莫氏硬度
|
物料 |
滑石 |
石膏 |
方解石 |
螢石 |
磷灰石 |
長石
玻璃 |
石英 |
黃晶 |
剛玉 |
金剛石 |
|
等級 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
3.易碎性與易磨性
(1)易碎性: 物料被破碎的難易程度,稱之為：易碎性。易碎性的好、壞，與物料本身的強度、硬度、密度、晶體結構、裂紋、含水量、脆性等有關。物料的易碎性常用相對易碎性系數表示。它是以標準物料單位產量的電耗為基準，做相對比較而得出來的。計算式如下：
式中:K
m—物料的相對易碎性系數；
E
b—標準物料的單位產量電耗（kwh/t）；
E
C—被測物料與標準物料破碎條件相同時的單位產量電耗（kwh/t）。
相對易碎性系數的測定方法，目前國家沒有明確規定。各企業可以自行選定標準物料來測定自己需要測定的物料的相對易碎系數，科學地進行破碎工藝過程的生產控制。
值得注意的是：被測物料與標準物料的破碎條件一定要相同。主要是指，要使用同一臺破碎機進行試驗；入破碎機的物料粒度和出破碎機的產品粒度一定要盡量接近。這樣測得的單位產量電耗才有可以代入公式計算。
標準物料的相對易碎性系數為1，被測物料的相對易碎性系數如果大于1，說明其易碎性好，比標準物料容易破碎；反之，小于1，則易碎性不好，比標準物料難于破碎。
(2)易磨性
物料被粉磨的難易程度稱之為：易磨性。影響易磨性好壞的因素與易碎性相同，但二者沒有明顯的規律關系。一般情況下，易碎性好的物料易磨性也好；但是，在水泥生產中,也經常有一些易碎性好的物料，其易磨性并不好。
易磨性的好壞以易磨性系數表示，其測定方法，已有國家標準《水泥原料易磨性試驗方法》（GB9964-88）和建材行業標準（JC/T734-1996）都做出了明確規定。
國家標準規定：用下式計算物料的粉磨功指數W
i，以它代表被測試樣物料的易磨性系數。
粉磨功指數的物理意義是：被測物料從理論入磨粒度粉磨為成品時，所需要消耗的能量。其數值越大，物料越難磨。反之，數值越小，物料越好磨。這恰好與相對易碎性系數相反，應用時要注意。
式中：W
i—粉磨功指數（被測物料的易磨性系數），kwh/t；
P—試驗用成品篩的篩孔尺寸，80μm；
G—試驗磨機每轉一圈產生的成品量，g/r
P
80—成品80%通過的篩孔尺寸，μm；
F
80—入磨試樣80%通過的篩孔尺寸，μm。
4.顆粒大小表示方法
在水泥生產過程中，無論是原料、燃料、生料、熟料、水泥等，都是由大小不同的塊狀、粒狀、粉狀顆粒組成。為了表示它們的外形尺寸大小，我們經常使用“粒度”或“細度”這兩個術語。這兩個名詞沒有明顯區別，只是大家習慣對塊狀和粒狀物料稱為“粒度”；而將粉狀物料稱為“細度”。具體的表示方法常見四種：
(1)平均粒徑法、
(2)篩析法、
(3)比表面積法、
(4)顆粒組成法。
5.粉碎產品粒度特征
在水泥生產過程中，對粉碎產品的顆粒組成也可以用篩析法進行測試處理，簡單方便地將顆粒群分成幾個不同的級別，然后作出他們的坐標圖形，這種圖形稱為：粉碎產品粒度特征曲線；簡稱為：篩析曲線。利用它可以對粉碎過程進行產品分析和生產控制。
用套篩篩析物料時，大孔篩的篩余是小孔篩篩余的一部分，計算小孔篩的篩余時應該將其累計在一起，這才是小孔篩的真實篩余，也稱其為篩余累計。它一般用百分數表示，在水泥行業內也常常將其簡稱為：篩余。
例：將50克物料用套篩篩析結果如下：
|
篩孔尺寸（mm） |
30 |
20 |
10 |
0 |
|
篩 余（g） |
0 |
9 |
16 |
25 |
|
篩余累計（g） |
0 |
9 |
25 |
50 |
|
篩余累計（%） |
0 |
18 |
50 |
100 |
(1)查算某一粒徑范圍顆粒群含量：篩析曲線作好后，從橫坐標上任取一點篩孔尺寸，它的篩余求法就是從這一點出發，向上垂直引線，與曲線相交，從交點，再水平引線與縱坐標相交，交點數值就是該篩孔尺寸的篩余。用此方法，求出兩個篩孔尺寸的篩余，進行相減，其差質就是這個區間尺寸范圍顆粒的百分含量。
(2)判斷粉碎設備的工作性能：一臺粉碎機粉碎幾種物料，他們的篩析曲線可能出現的是三種形狀（見右圖）：凹形、凸形或直線形。凹形表示粉碎產品中細顆粒含量較多，粗顆粒含量較少；凸形表示產品中粗顆粒含量較多，細顆粒含量較少；直線形表示產品中，粗、細顆粒含量相差無幾。如果是幾臺粉碎機粉碎一種物料，產品粒度特征曲線也會出現三種情況：凹形、凸形或直線形。出現凹形的粉碎機，表示其粉碎產品中細顆粒含量較多，粗顆粒含量較少；出現凸形的粉碎機，表示其產品中粗顆粒含量較多，細顆粒含量較少；出現直線形的粉碎機，表示其產品中，粗、細顆粒含量接近。
水泥工業粉磨工藝技術與裝備的講座(四)——粉碎理論
1.強度理論
工業粉碎用的物料，來自天然礦山、井下的開采或工業生產的過程，它們內部本身都存在著許多的局部薄弱面（如：不均質性的解理面、微細裂紋等）。在外力作用時，由于這些局部薄弱面的作用，使其周圍產生應力集中，外力增加，應力集中將更大，解理加劇、裂紋擴展開始，必然導致物料的破壞。實際上強度值是隨被粉碎物料的形狀、大小變化而變化的，物料粒度越小，強度值顯著增大。因為物料越大，其不均質性也越大。
在物料中的各組份對強度的作用不是疊加的，也不是各組份的平均值，而是最小值。極少量的薄弱部位決定了物料整體的物理性質。
2.能耗理論
粉碎過程是一個外力做功的過程，物料顆粒粒徑的減小與能量消耗之間存在著一個什么樣的關系？一直是粉碎理論研究的焦點。一百多年來，許多學者曾提出過一些推力精辟的理論。雖然這些學說都是從一些不切合實際的假設開始，但他們最終研究的結果，在某一個方面對生產實踐卻具有相當大的適用價值。
（1）表面積假說
1867年雷廷智（P.R.Von Rittinger）提出，粉碎過程是物料由大球形變為小球形的過程，粉碎過程的能耗與物料表面積的增加成正比。
實踐證明，該理論用于粉碎過程能耗計算，當粉碎產品粒徑范圍在0.01～1mm時，比較適合。
（2）體積假說
1885年基克（F.Kick）提出，物料粉碎過程，是由一個大圓柱體受到擠壓力的作用，在其內部引起應力和產生應變，應力達到極限，導致物料破壞，變成形狀相似的小圓柱體，同時每次的粉碎比都相同，粉碎所消耗的能量與物料的體積或質量的減小成正比。
實踐證明，當粉碎產品粒徑范圍大于10mm時，用于粉碎過程能耗計算比較適合。
（3）裂紋假說
1952年邦德（F.C.Bond）提出，物料粉碎的過程，是一個大正方體在受壓的情況下，積累一定的能量后產生了裂紋，由于裂紋的擴展，縱橫交錯，形成一堆大小相同的小正方體，最后才被粉碎。粉碎所消耗的能量與正方體的邊長（顆粒平均粒徑）的平方根成反比。
實踐證明，當粉碎產品粒徑范圍在1～10mm之間時，用于粉碎過程能耗計算比較適合。
3.粉碎機械化學理論
粉碎機械化學，它泛指機械運動能量與化學能量的相互轉化。它研究固體物料在施加沖擊、剪切、摩檫、壓縮、延伸等機械力作用后，其內部晶體結構會不規則化和產生多相晶型轉變，導致晶格缺陷發生、比表面積增大、表面能增加等，隨之物料的熱力學性質、結晶學性質、物理化學性質等都會發生規律性變化。
機械粉碎是采用機械能使物料由大顆粒變成小顆粒的工藝過程。在粒徑減小的同時，自身的晶體結構、化學組成、物理化學性質等，都會發生機械化學變化。這些變化并非在所有的粉碎作業中都能顯著存在，它與機械力的施加方式、粉碎時間、粉碎環境以及被粉碎物料的種類、粒度、物理化學性質等，都有密切的關系。
在水泥生產中，粉碎機械化學的應用研究越來越深入。它是“物理激發”技術的理論根據。如：如何進一步提高水泥或活性混合材的比表面積，以增進或提高其水化反應活性、強度等級、及使用性能等等。[page
4.球磨機粉磨理論
球磨機是一種以研磨體（鋼球、鋼段等）在回轉的筒體內對物料進行粉碎的重要粉磨設備。為了確定其機械設計制造的計算依據和它工作時的主要技術參數，必須對動態研磨體的運動規律作詳細地分析。研究者作出了如下假設，使研究內容的復雜程度得到了簡化。
（1）研磨體與磨機筒體內壁之間的相對滑動忽略不計；
（2）磨機筒體內物料對研磨體運動狀態的影響忽略不計；
（3）當磨機正常運轉時，研磨體在磨機筒體內，按其所在位置一層一層地進行連續循環運動，且各層研磨體在循環運動中互不干擾；
（4）研磨體在筒體內循環運動的軌跡是由兩種曲線封閉組成，一種是以筒體斷面中心為圓心向上運動的同心圓弧；另一種是向下運動的拋物線。
5.球磨機粉磨動力學理論
為了控制物料在球磨機內的粉磨過程、選擇球磨機最佳工作條件，必須要掌握在整個粉磨過程中，隨時間的增加，磨內物料粒度減小的情況。這就是粉磨速度問題，即：粉磨動力學理論。
某一粗粒級含量的減少速度與該瞬間球磨機中未磨好的粗粒級含量成正比。其數學表達式如下：
式中： R—粉磨t時間后，某一粗粒級的含量（以篩余累計百分數表示）；
t —粉磨時間；
K
t—粉磨速度常數，與粉磨條件有關；
“－”負號表示R隨時間增加而減少。
1954年高登（A.M.Gaudin）、巴斯（L.Bass）等人導出了一個新的粉磨動力學的數學模型，也被業內人士稱之為：現代粉磨動力學數學表達式，并應用于工業生產指導工作。
在整個粉磨過程中，粒度i增加的速率必須等于所有大顆粒產生的粒度i的總量，減去粒度i粉碎成較小顆粒的速率。
式中：M
i、M
j—表示粒度I.j在總顆粒質量中的重量百分數；
S
i、S
j—表示粒度I.j的單位粉碎速率；
b
ij—表示粒度j粉碎到i的重量百分數；
t—粉碎時間。
6.料床粉碎理論
在破碎機械中，我們經常看到機械力直接作用于物料將其粉碎；然而在粉磨設備中，物料被粉碎的現象卻不一樣，它是以一種物料床層（顆粒群）的堆積方式來接受外力，直接受外力作用的顆粒很少，大部分是通過顆粒之間的傳遞、或相互作用受應力集中而被粉碎、破壞，這就是“料床粉碎”現象（也稱“料層粉碎”）。
1972年德國學者舒納德（SchÖnert）從能量需求觀出發，研究了在不同粉碎方式下單顆粒脆性物料的粉碎，并用高壓擠壓方式進行了料床粉碎，得出所需能耗大大低于傳統球磨機粉磨的方式，1984年制造出世界第一臺輥壓機。料床粉碎理論的研究也開始了新的一頁。
水泥工業粉磨工藝技術與裝備的講座(五)——水泥粉磨工藝技術
破碎與粉磨統稱為粉碎。行業內習慣將大塊物料加工變為小塊物料的過程稱之為破碎；將粗顆粒物料變為細粉的過程稱之為粉磨。
水泥生產過程中的粉磨工藝分為：生料制備工藝和水泥制成工藝兩大部分，簡稱為生料粉磨和水泥粉磨。
石灰石、粘土、鐵粉等配合磨細稱為生料；
熟料、石膏、混合材料配合磨細稱為水泥。
一、水泥生產物料粉碎的目的
（1）物料經過粉碎后，單位質量的物料表面積（比表面）增加，因而可以提高物理作用的效果及化學反應的速度；
（2）幾種不同物料在粉體狀態下，容易達到混合均勻的效果。
（3）粉狀物料也為烘干、運輸和儲存等提供了方便，并為煅燒熟料和制成水泥，保證出廠水泥的合格率創造了條件。
二、合理控制 生料細度
當粉磨細度在0.08mm方孔篩篩余10％以下時，隨著篩余量的減少，粉磨單位產品的電耗將顯著增加，產量也相應降低；因此，生料粉磨細度，通常控制在0.08mm方孔篩篩余10％左右，0.20mm方孔篩篩余小于1.0%為宜。
用大型球磨生產時，由于產品粒度較均勻，粗大顆粒較少。在易燒性允許的前提下，0.08mm方孔篩余可放寬至12～16％，但應控0.20mm方孔篩篩小于1.5%。
三、研磨體及其級配
物料在粉磨過程中，一方面需要沖擊作用，另一方面需要研磨作用。不同規格的研磨體配合使用，還可以減少相互之間的空隙率，使其與物料的接觸機會多，有利于提高能量利用率；在研磨體裝載量一定的情況下，小鋼球比大鋼球的總表面積大；要將大塊物料擊碎，就必須鋼球具有較大的能量，因此，鋼球（段）的尺寸應該較大；需要將物料磨得細一些，就應選擇小些的鋼球（段）。因此在粉磨作業時，要正確選擇研磨體且必須進行合理的級配。
四、研磨體級配基本原則
（1）入磨物料的平均粒徑大，硬度高，或要求產品粗時，鋼球的平均徑應大些，反之應小些。磨機直徑小，鋼球平均球徑也應小。一般生料磨比水泥磨的鋼球平均球徑大些。
（2）開路磨機，前一倉用鋼球，后一倉用鋼段。
（3）研磨體大小必須按一定比例配合使用。鋼球的規格通常用3～5級。鋼段一般用2～3級，若相鄰兩倉用鋼球時，則前一倉的最小規格應作為后一倉的最大規格（交叉一級）。
（4）各級鋼球的比例可按“兩頭小、中間大”的原則配合，用兩種鋼段時，各占一半即可。用三種鋼段時，可根據具體情況適當配合。
（5）在滿足物料細度要求前提下，平均球徑應小些，借以增加接觸面積和單位時間的沖擊次數，提高粉磨效率。
五、預粉碎技術及其對于粉磨作業的作用
以降低入磨物料粒度為主要手段，使球磨機節能高產的技術稱之為預粉碎技術。它把球磨機第一倉的粉碎工作，部分或全部由其他能量利用率高于球磨機的粉碎設備來完成，讓入磨物料粒度降低到5mm以下或更小，可使磨機臺時產量提高30%以上、單產電耗降低15～20%，產品顆粒組成更加合理。
應用預粉碎技術要采取的配套措施：
（1）選用振動篩或回轉篩，對粉碎后的入磨物料采用檢查篩分閉路流程，合格物料入磨，粒度過大的物料重新預粉碎；
（2）入磨粒度縮小后，第一倉研磨體平均球徑也要縮小；第一倉長度要縮短，隔倉板前移；
（3）磨內風速要提高，磨機通風量加大；
（4）閉路粉磨系統輔助設備的生產能力要加大，系統循環負荷率要降低，選粉效率要提高。
六、嚴格控制入磨物料的水份
為了保證磨機正常操作、配料的準確和提高磨機的產、質量。當物料含水量大時，容易產生糊磨現象，磨內細粉粘附在研磨體和襯板上，使粉磨效率降低，嚴重時會使隔倉板篦孔堵塞造成磨機通風不良，物料難以通過，產量急劇下降，質量也引起較大的波動。
根據生產實踐經驗，各種物料的水份可控制在下列范圍內：石灰石＜1%，粘土＜2％，鐵粉＜8％，混合材＜2％，石膏＜8％，熟料＜0.5％，煤＜4％，綜合水分控制在1.5％以內。
七、粉磨系統
物料一次通過磨機即為產品的粉磨系統，稱之為開路系統（簡稱：開流）；物料出磨后必須經過分級設備分選，合格細粉作為成品，不合格的粗粉重新返回磨機再粉磨的粉磨系統，稱之為閉路系統（簡稱：圈流）。
選粉機是閉路粉磨系統的分級設備。它及時對出磨物料進行分選，合格細粉作為成品，不合格的粗粉重新返回磨機再粉磨；它能調節成品顆粒組成，滿足工藝要求，保證粉磨產品質量，選粉機的性能是影響閉路粉磨系統產、質量的主要因素之一。
開路系統的優點是：流程簡單，操作簡便，基建投資少。其缺點是：容易產生過粉磨現象；即：磨內物料必須全部達到合格細度后才能出磨；當一些容易磨細的物料提前磨細后，在磨內形成緩沖層，防礙其它物料的粉磨，有時甚至出現細粉包球現象，從而降低了粉磨效率，使磨機產量降低、電耗升高。
閉路系統與開路系統正好相反。其優點是：可以消除過粉磨現象，可降低磨內溫度，因而粉磨效率高、產量高，同規格的水泥磨機產量一般可提高10～20％，生料磨可提高30％左右。其缺點是：流程復雜、設備多，操作管理技術要求也高，基建投資大。
八、加強磨機通風
加強磨機通風是提高磨機生產能力的主要途徑之一，有以下優點：
（1）減少球磨機內的過粉磨現象。使磨內微細粉，及時地被氣流帶走，消除了細粉結團、糊球、糊襯板現象以及對研磨體的緩沖作用。
（2）磨內的水蒸汽能及時的排除，使隔倉板篦縫不易堵塞，減少飽磨、糊磨現象。
（3）能降低磨內溫度，防止石膏脫水、出磨水泥假凝，有利于磨機正常運轉和保證水泥質量。
（4）有利于車間環保和清潔生產。
九、“飽磨”原因（磨音發悶，電流表讀數下降，卸料很少）
（1）喂料量過多或入磨物料粒度變大、變硬，而未及時調整喂料量。
（2）入磨物料的水份過大，通風不良，水汽不能及時排出，造成“糊磨”，使鋼球的沖擊減弱，物料流速減慢。
（3）鋼球級配不當，一倉小球過多，平均球徑太低，沖擊力不強，或鋼球加得太少；或鋼球磨損嚴重，而沒有及時補球或倒球清倉，以及粉磨作用減弱。
（4）隔倉板損壞，研磨體竄倉，鋼球鋼段混合，級配失調。
（5）閉路磨機，由于選粉機的回料量過多，增加了磨機負荷。
十、 影響球磨機產、質量的因素
（1）入磨物料的粒度。由于立窯水泥廠使用的球磨機規格普遍偏小，所以，入磨物料粒度的大小對磨機的產、質量影響很大，粒度小，則磨機的產、質量高，電耗低；粒度大，則磨機的產、質量低，電耗高。
（2）物料的易磨性。物料的易磨性，是指物料被粉磨的難易程度，國家標準規定使用粉碎功指數Wi（kwh/t）表示。該數值愈小，說明物料愈好磨，反之愈難磨。水泥廠習慣使用相對易磨性系數，來表示物料被粉磨的難易程度。它是利用試驗小磨，將被測物料與標準砂對比，達到規定細度值，計算被粉磨的時間，與標準砂粉磨時間相同的為1，大于1的難磨；小于1的容易磨；比值越大越難磨，越小越好磨。
（3）入磨物料的水份。對于干磨法來說，入磨物料的水份對磨機的產、質量影響很大，入磨物料的水份越高，容易引起飽磨或糊磨，降低粉磨效率，磨機產量越低。因此，含水份較大的物料，入磨前的烘干是十分必要的。
（4）入磨物料的溫度。入磨物料的溫度過高再加上研磨體的沖擊摩擦，會使磨內溫度過度，發生粘球現象，降低粉磨效率，影響磨機產量。同時磨機筒體受熱膨脹影響磨機長期安全運轉。因此，必須嚴格控制入磨物料溫度。
（5）出磨物料的細度要求。出磨物料的細度要求愈細，產量愈低，反之，產量則愈高。
（6）粉磨工藝流程。同規格的球磨機，閉路流程比開路流程產量高15～20%；在閉路操作時，選擇恰當的選粉效率與循環負荷率，是提高磨機產量的重要因素。
（7）添加助磨劑。常用助磨劑大多是表面活性較強的有機物質，在物料粉磨過程中，能夠吸附在物料表面，加速物料粉碎中的裂紋擴展、減少細粉之間的相互粘結，提高粉磨效率，有利于球磨機的節能高產。國家標準規定：在水泥生產過程中允許加入助磨劑，但摻加量不得超過1%。
機械因素有：
（1）磨機各倉長度。各倉長度選擇不當，使各倉能力不平衡，從而影響粉磨效率。
（2）磨機通風。加強通風可排出磨內水蒸汽和微細粉，防止粘球和堵塞，減少磨內過粉磨現象，降低磨內溫度，改善粉磨條件，提高粉磨效率，以利于磨機產、質量提高。
（3）磨機結構。球磨機筒體內的襯板、隔倉板、進、出料裝置、主軸承形式、傳動方式等，對磨機產、質量影響很大，目前改進方法很多，效果明顯。
（4）研磨體的種類、級配、平均球徑和裝載量。球磨機粉碎物料的過程，主要是通過研磨體的運動來實現的，合理地選擇和使用研磨體是球磨機節能高產的重要環節。
（5）高效選粉機的選用。閉路粉磨系統中，選粉機是物料細度控制的重要設備，也是節能高產的主要幫手；其結構、性能和系統組成，對磨機生產過程的影響至關重要。
（6）磨機操作自動化。粉磨系統的率值配料在線控制、球磨機負荷自動控制、變頻調速控制等現代高新技術已經成熟，在立窯水泥企業發揮了重要作用；它不僅有利于球磨機的節能高產，而且有利于立窯水泥企業生產管理水平與新型干法水泥生產接軌。
十一、研磨體裝載量和級配的檢驗
（1）磨機產量低，產品細度較粗：一般是裝載量不足所致，應該增加研磨體裝載量；
（2）磨機產量較高，但產品細度較粗：是由于磨內物料流速太快，沖擊能力過強而研磨能力不足所致。應該在裝載量不變的情況下，減大球，加小球，降低平均球徑；
（3）磨機產量低，產品細度較細：一般是大鋼球太少，填充率偏大，導致沖擊破碎作用減弱，應該在裝載量不變的情況下，減小球，加大球，提高平均球徑 。
（4）產量高、細度合格：研磨體裝載量和級配都比較合理。
十二、水泥顆粒的大小對水泥的性能的影響
水泥的水化速率和漿體強度的作用發揮，與水泥（熟料）顆粒的大小有直接的關系。
0～10μm的水泥顆粒在7天內起主要作用；
10～30μm的在7天～3個月期間其主要作用；
30～60μm的在28天以后起一定的作用；
大于60μm的3個月后可能起一些作用；
因此水泥具有較好耐久性和較高強度的最佳顆粒組成是3～30μm的含量、并占65%以上。
水泥工業粉磨工藝技術與裝備的講座(六)——粉磨機械設備
在水泥生產中，破碎后的原料不僅要按一定的配比進行使用，而且必須將其粉磨到一定的細度，才能混合均勻，成為合格生料，并使煅燒過程中的物理化學反應得以順利進行；水泥產品只有粉磨到一定的細度，才能在混凝土和建筑施工中，發揮應有的強度和作用。
每生產一噸水泥，需要粉磨三噸左右的各種物料，粉磨電耗占生產總電耗的60～70%，為了達到優質、高產、環保、節能，降低水泥生產成本的目的，必須重視、熟悉和研究粉磨工藝過程及其粉磨設備的性能和特點。
一、球磨機
（一）工作原理
球磨機1876年問世，1891年能夠連續生產的球磨機投入工業使用。盡管它歷史久遠、能量利用率僅有3%左右，但目前仍是我國水泥工業應用比率最高的重要粉磨設備。球磨機的筒體由鋼板卷制而成，兩端裝有帶空心軸的軸承座，一端進料一端出料，可以連續生產。水平安裝的筒體內裝有不同形式的襯板和不同規格的研磨體，研磨體以鋼球為最多；傳動裝置帶動筒體旋轉時，研磨體將物料磨成細粉，因此得名為：球磨機。如果研磨體中有鋼棒，則又稱其為：棒磨機。在水泥行業內，不論這類粉磨設備研磨體的種類如何，都習慣地將“球磨機”作為它們的統稱。
（二）球磨機類型
球磨機的分類方法很多，現部分介紹如下：
1.按生產方法分：干法球磨機（磨內不加水）和濕法球磨機（磨內加水）；
2.按傳動方式分：邊緣傳動磨機（小型）和中心傳動磨機（大型）；*
3.按卸料方式分：中卸式磨機和尾卸式磨機；
4.按筒體長徑比分：L/D≤3為：普通磨機或稱短磨機；L/D≥4為：管磨機或稱長磨機；
5.工藝用途分：生料磨、水泥磨、煤磨、烘干磨、試驗磨、高細磨、超細磨、開流磨（開路磨）、圈流磨（閉路磨）等。
*（三）規格與特點
1.規格表示方法
球磨機的規格以磨機筒體直徑（m）乘以長度（m）表示。舉例如下：
（1）φ2.2×7m球磨機，含義是：普通球磨機，筒體直徑為2.2米，筒體長度為7米；
（2）φ5.6×11+4.4中卸烘干球磨機，含義是：帶烘干倉、中部卸料的球磨機，磨機筒體直徑為5.6米，烘干倉長度為4.4米，粉磨倉總長度為11米。
2.球磨機特點
球磨機的優點是：適應各種工藝條件下的連續生產，目前世界最大的球磨機生產能力可達到360～1050t/h，能滿足水泥工業現代大型化的要求，物料粉碎比可達到300以上，產品細度便于控制與調節；維護簡單方便，安全運轉率高，可以實現無塵操作。
缺點是：電耗高、噪音大、能量利用率低、金屬消耗量多。磨機轉速慢，須配置大型減速機，一次性投資大。
(四)機械構造與工作性能
球磨機主要組成部分有：進、出料裝置、筒體（含隔倉板、襯板、研磨體、磨門等）、主軸承、傳動裝置（含潤滑、冷卻系統）等。
球磨機構造
影響球磨機產、質量的因素很多，實踐證明：各水泥企業根據實際生產條件，經過一定的措施進行技術改造后，球磨機的生產能力比表中數值要高出許多。
部分國產球磨機技術參數
|
磨機規格 |
工藝
流程 |
入料
粒度(mm) |
產品細度（R0.08%） |
生產能力(t/h) |
電機功率（kW） |
研磨體裝載量(t) |
設備重要（t） |
|
生料 |
水泥 |
生料 |
水泥 |
|
Φ2.2×7 |
閉路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
22 |
16 |
380 |
31 |
50 |
|
Φ2.4×8 |
閉路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
28 |
20 |
570 |
41.5 |
67.6 |
|
Φ2.4×13 |
開路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
/ |
26 |
800 |
68 |
118 |
|
Φ2.6×8 |
閉路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
33 |
24 |
630 |
47 |
111 |
|
Φ2.6×13 |
開路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
/ |
30 |
1000 |
78 |
146 |
|
Φ3×9 |
閉路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
45 |
33 |
1000 |
80 |
152 |
|
Φ3×11 |
閉路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
55 |
45 |
1250 |
100 |
168 |
|
Φ3.5×11 |
閉路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
75 |
60 |
2000 |
135 |
212 |
|
Φ3.8×13 |
閉路 |
≤15 |
8～12 |
3～6 |
90 |
75 |
2500 |
174 |
230 |
|
Φ4.2×13 |
閉路 |
≤25 |
8～12 |
3～6 |
/ |
160 |
3550 |
190 |
255 |
|
Φ4.6×14 |
閉路 |
≤15 |
8～12 |
3～6 |
220 |
185 |
4200 |
210 |
310 |
*（五）高細高產球磨機
20世紀70年代末開始，合肥水泥研究院科技工作者，通過對球磨機過粉磨現象進行深入地研究和剖析，在國內提出以磨內篩分的形式，實現球磨機節能高產的設想；簡稱為：高細高產磨技術。首臺開路高細水泥磨于1984年研制成功并投入正式運行，1985年9月通過國家科委組織的技術鑒定和驗收。
高細高產球磨機從外表上與普通球磨機沒有明顯區別。首先是對隔倉板進行了較大改進，并在磨內設置了篩分隔倉板的裝置，以攔截較大物料進入細磨倉；另外，根據磨機的長徑比和水泥質量的要求，合理設置倉位；三是，依據物料特征及生產條件，合理分配研磨體的裝載量和級配，并注重使用微型研磨體，使研磨體以最大表面積與物料充分接觸，提高研磨效率，從而強化粉磨效果和降低粉磨電耗，達到球磨機節能高產的目的。
一般來說，球磨機的倉位越多，越有利于研磨體的規格尺寸對粉磨物料粒度的適應性，從而有利于粉磨效率的提高；但倉位過多，實現各倉粉磨能力平衡的難度越大，只有各倉能力相平衡，才能使粉磨過程正常進行。對于筒體長徑比為2～4的磨機，采用兩個倉；長徑比大于4的磨機，采用3個倉；盡量少采用或不采用4個倉。
三倉開路高細高產球磨機
部分國產高細高產球磨機技術性能（開流）
|
型號規格 |
入料粒度（mm） |
出料粒度
R0.08% |
磨機轉速
(r/min) |
生產能力(t/h) |
電機功率（kw） |
裝載量
(t) |
設備重量
(t) |
|
φ3.0×11 |
≤25 |
2～4 |
18.1 |
36～47 |
1250 |
100 |
194 |
|
φ3.0×13 |
≤25 |
2～4 |
19 |
39～45 |
1400 |
106 |
200.7 |
|
φ3.2×9.5 |
≤25 |
2～4 |
17.86 |
40～45 |
1250 |
100 |
186 |
|
φ3.2×13 |
≤25 |
2～4 |
18.7 |
50～55 |
1600 |
125 |
209 |
|
φ3.5×11 |
≤25 |
2～4 |
16.5 |
55～60 |
2000 |
152 |
190 |
|
φ3.5×13 |
≤25 |
2～4 |
17 |
60～65 |
2000 |
156 |
313.6 |
|
φ3.8×12 |
≤25 |
2～4 |
16.3 |
65～70 |
2000 |
143 |
297 |
|
φ4.0×13 |
≤25 |
2～4 |
15.46 |
90～100 |
3200 |
235 |
376 |
(六)滾動軸承球磨機：
球磨機多年以來一直采用滑動軸承（巴氏合金瓦），1992年開始研制將滾動軸承應用在球磨機的主軸承上，取得了成功。滾動軸承磨機在許多水泥廠應用后，比同規格普通球磨機綜合節電10%左右，增產25%左右，節省潤滑油80%，產品細度穩定，運行維修量小，啟動電流小，運轉效率高，主要特點是：
1.降低粉磨電耗
單位產量的電耗降低10%以上。
2.節省潤滑油
每年只需不到一百公斤的潤滑油，節油量達80～90%。
3.增大研磨體裝載量
與同規格球磨機相比，滾動軸承磨可以增加15%～20%的研磨體裝載量，有利于磨機臺時產量的提高。
4.磨內結構優化
磨內結構形式改進，筒體容積增大、襯板形式和出料篦板結構優化，有利于提高粉磨效率和產品細度的控制。
（七）滑履磨
“滑履磨”是“滑履支承球磨機”的簡稱。它應用于中心傳動的大型球磨機，目前國產滑履磨中，最小的規格是φ3.8×13m，最大的規格是φ5.0×10+2.5中卸烘干磨。
與普通球磨機相比，去掉了中空軸和主軸承，以在筒體兩端安裝的滑環代替了中空軸，滑環與滑履底座內采用油膜潤滑，取代了主軸承的功能。筒體支撐點的距離縮短，筒體的彎矩得到了減輕；大型球磨機采用主軸承支承時，聯結中空軸與筒體的螺栓受剪切力的作用，容易產生斷裂現象。改用滑履支承后，不僅消除了安全隱患，而且在剛度值允許的情況下，減薄了筒體鋼板的厚度，相應降低了設備重量（10%左右）和制造成本。
與同規格球磨機相比，由于滑履磨沒有主軸承，物料從入磨到出磨的距離和時間相應縮短，而粉磨工藝參數沒有變化，因此，磨機產量提高10%以上，物料流動耗能減少。一般情況下，當研磨體裝載量達到原裝載量的90%時，就能夠達到原來的設計產量，有利于磨機節能高產。
* (八)影響球磨機產質量的因素
影響球磨機產、質量的因素很多，一般可分為工藝因素、機械因素和管理因素三大類。球磨機的節能高產是一個系統工程，各個環節既彼此聯系，又相互制約，只有通盤考慮，密切配合，才能實現最佳節能高產效果。
1.工藝因素
（1）物料性質：入料粒度、水分、溫度、易磨性、磨蝕性等；
（2）工藝流程：開路、閉路、預粉碎、混合粉磨、分別粉磨等；
（3）成品細度要求：篩余、比表面積、顆粒組成；
（4）外加劑使用：助磨劑、激發劑等；
（5）工藝技術參數：循環負荷率、選粉效率等。
2.機械因素
（1）磨機通風量:磨內風速、磨內阻力、磨尾密封；
（2）磨內結構：進料螺旋、襯板形式、隔倉板構造、及功能、倉位分配及活化環等；
（3）磨機傳動：傳動方式、支承形式、軸承種類、電機構造、磨機轉速等；
（4）磨內研磨體：種類、級配、裝載量、填充率及裝填形式、平均球徑等；
（5）選粉機性能：結構形式、配套設備選型布置、系統運行參數、分級功能等；
（6）粉磨系統配置、計量、自動控制水平：磨機負荷控制、率值配料在線控制、變頻調速控制、DCS集散控制系統等。
3.管理因素
設備管理是現代企業管理的重要組成部分。設備管理的核心內容是：以人為本的全員管理和以計劃檢修為主的技術管理；并采用設備維護及其運行指標分解承包經濟責任制、增強員工主人翁意識，充分調動員工主觀能動性，健全、建立各項規章制度、管理規程，使設備管理科學化、制度化和正規化。為實現本系統優質、高產、低消耗、安全、清潔生產，提供最基本的保證。具體工作應從以下幾方面做起：
（1）強化員工技能培訓；
（2）健全設備技術檔案；
（3）實施計劃檢修；
（4）完善備品、備件管理；
（5）落實維護保養責任制；
（6）考核安全生產與成本分解。
二、立式磨
（一）工作原理與類型
立式磨的機械術語名稱（學名）為：輥式磨。與水平放置工作的球磨機比較，由于這種磨機是站立式工作方式，水泥行業內習慣稱其為：立式磨，又稱：碾磨機。1790年在英國應用于工業生產，到1928年德國人才正式將立式磨應用于水泥工業的煤粉制備；我國于1978年引進了德國的立式磨，1984年才開始進行立式磨機技術及裝備的國產化研究，并制成了首臺樣機投入工業運行。
立式磨是根據料床粉碎原理，通過磨輥與磨盤的相對運動將物料粉碎，并靠熱風將磨細的物料烘干、帶起、由分級裝置在磨內分級，粗粉落入磨盤重新被粉碎；成品利用氣流送出磨外由袋收塵器收集。
* 立式磨能量利用率高于球磨機。它集細碎、烘干、粉磨、選粉、輸送為一體，具有粉磨效率高、電耗低（比球磨機節電20～30%）、烘干能力大、產品細度調節方便、工藝流程簡單、占地面積小、噪音低（比球磨機低20分貝）、金屬消耗少、檢修方便等優點。
國外立磨一般以制造公司命名。如：雷蒙磨RP(美)、萊歇磨LM(德)、非凡磨MPS(德)、伯力鳩斯磨RM(德)、史密斯磨Atox(丹)等；富樂(美)、宇部(日)也生產LM磨。其主要區別在輥盤形狀不同。
國產立磨制造廠有沈重(MPS)。還有天津院(TRM)、合肥院(HRM),主要引進非凡公司MPS(德)、伯力鳩斯公司RM技術（德）。磨機規格一般以磨盤直徑表示。TRM立磨規格單位是：分米；HRM立磨規格是：毫米。如：TRM32代號含義是：天津水泥設計研究院研制的立式磨，磨盤直徑為：3.2米；HRM2200代號含義是：合肥水泥研究設計院研制的立式磨，磨盤直徑為：2.2米。
（二）機械構造與工作性能
立式磨由機殼與機座、磨輥與磨盤、加壓裝置、分級裝置、傳動裝置和潤滑系統等六大部分組成。
立式磨機構造
我國已有不少中型水泥廠選用國產立式磨粉磨全黑生料，使用效果良好。近年來，新干法生產線在生料粉磨環節上，廣泛應用了大型立式磨機，取代了傳統的球磨機。
部分國產立式磨（生料）技術參數
|
型號規格 |
磨盤直徑(mm) |
入料粒度(mm) |
產品粒度（R0.08%） |
生產能力(t/h) |
主電機功率(kW) |
設備重量(t) |
|
HRM1300 |
1300 |
≤40 |
8～12 |
20～28 |
200 |
40 |
|
HRM1700 |
1700 |
≤50 |
8～12 |
40～48 |
380 |
70 |
|
HRM1900 |
1900 |
≤50 |
8～12 |
50～60 |
450 |
80 |
|
HRM2200 |
2200 |
≤60 |
8～12 |
70～90 |
630 |
150 |
|
TRM17 |
1700 |
≤50 |
8～12 |
23～35 |
250 |
64 |
|
TRM20 |
2000 |
≤60 |
8～12 |
36～55 |
400 |
75 |
|
TRM23 |
2300 |
≤70 |
8～12 |
50～75 |
560 |
162 |
|
TRM25 |
2500 |
≤80 |
8～12 |
65～95 |
710 |
230 |
|
TRM32 |
3200 |
≤60 |
8～12 |
150～220 |
1600 |
450 |
|
MPS2250 |
2250 |
≤60 |
8～12 |
52.5 |
500 |
115 |
|
MPS3150 |
3150 |
≤120 |
8～12 |
150 |
1075 |
266 |
|
MPS3450 |
3450 |
≤130 |
8～12 |
180 |
1300 |
315 |
|
MPS2650 |
2650 |
≤80 |
2～6 |
46(水泥） |
970 |
203 |
|
MPS3450 |
3450 |
≤100 |
2～6 |
91(水泥) |
1800 |
416 |
三、輥壓機
*（一）工作原理與類型
輥壓機又稱：擠壓機，是20世紀80年代出現的、以料床粉碎原理工作的一種新型粉磨設備。 1985年12月才正式投入工業使用。我國在1990年由合肥水泥研究院研制成功第一臺輥壓機，通過國家技術鑒定。
輥壓機是由兩個相向旋轉的磨輥組成：固定棍和活動輥。磨輥由兩臺電機分別驅動，物料由加料裝置均勻地喂入，在旋轉磨輥的作用下，被帶入兩輥之間的粉碎腔，受到擠壓作用，隨物料的下沉，料床間的空隙越來越小，擠壓的強度越來越大，直至達到最大值，粉碎后的物料，被擠壓成料餅的形狀而卸出。被擠壓過的物料細粉含量很高，而且在物料顆粒上存在大量微裂紋，其易磨性得以改善，這對下一步的粉磨極為有利。活動磨輥的擠壓力是通過物料料床傳遞給固定磨輥的，不存在球磨機那樣的無效碰撞和摩擦，大部分能量都用于物料粉碎上，因而能量利用率很高，這是該設備節能、高產的主要原因。
輥壓機的工作特點是：滿料、高壓、慢速、料床粉碎；與輥式破碎機的主要區別：輥式破碎機在破碎腔內的物料可多可少，彈簧壓力較低，輥筒轉速較快，以單顆粒破碎為主。
輥壓機粉碎過程分為三個階段“壓緊—粉碎—結餅” 沒有嚴格界限，具有一定的交互性。在我國，輥壓機應用于水泥熟料、生料、礦渣、煤、礦石等粉磨工藝之中，由早期的預粉碎擴展到半終粉磨和終粉磨，以及與球磨機的聯合粉磨。
由于國產輥壓機的品種較少，目前沒有分類，只有規格大小不同。輥壓機的規格一般以磨輥直徑和寬度表示。例如：HFC1000/300代號含義：“HFC”代表合肥水泥研究設計院，輥壓機的磨輥直徑為：1000mm，磨輥寬度為：300mm。
（二）機械構造與工作性能
輥壓機由：加料裝置、磨輥、傳動裝置、液壓系統、潤滑系統、機架和安全保護罩等幾大部分組成。
輥壓機構造
輥壓機性能可靠、運轉率高、維護方便；工作時，噪音低、粉塵少、有利于環境保護，節能高產效果好，生產全過程可以實現自動控制。
部分國產輥壓機技術參數
|
型號規格 |
輥縫寬度（mm） |
入料粒度(mm) |
出料粒度（%） |
生產能力(t/h) |
電機功率(kW) |
設備重量(t) |
|
≤2mm |
≤90μm |
|
HFC800/200 |
16～21 |
≤40 |
60～70 |
10～25 |
23～28 |
2×75 |
23 |
|
HFCK800/200 |
16～21 |
≤40 |
60～70 |
10～25 |
25～32 |
2×90 |
25 |
|
HFC1000/300 |
16～23 |
≤60 |
60～70 |
10～25 |
40～60 |
2×132 |
35 |
|
HFCK1000/300 |
16～23 |
≤60 |
60～70 |
10～25 |
45～70 |
2×160 |
38 |
|
HFC1200/360 |
20～30 |
≤70 |
60～70 |
10～25 |
60～110 |
2×225 |
54 |
|
HFC1400/500 |
25～30 |
≤80 |
60～70 |
10～25 |
100～160 |
2×355 |
75 |
|
PA1400×1100 |
|
≤60 |
65 |
25 |
460～510 |
2×800 |
140 |
|
PA1800×1700 |
|
≤70 |
65 |
25 |
750～800 |
2×1500 |
248 |
四、筒輥磨
輥筒磨又稱：“HORO磨”，是由法國FCB公司制造的臥式水平輥磨機。它是20世紀90年代出現的節能粉磨設備，它的工作原理與輥壓機相似，都是以料床粉碎原理為主，采用中等壓力、靠多次擠壓方式破碎、粉磨物料。只是輥壓機用兩個輥子的外表面擠壓工作，而HORO磨是用圓筒的內表面與輥子的外表面工作，筒體轉動帶動磨輥，通過液壓調整磨輥位置來調節磨機粉磨壓力。輥筒磨的粉磨效率近似于輥壓機，安全運轉的可靠性近似于球磨機，因此，得到水泥企業極大的關注。1992年應用于工業生產，目前世界上已有幾十臺磨投入使用,最大的生料臺時產量為225t/h，水泥臺時產量達到130t/h。我國目前引進兩臺，主要用于水泥粉磨。
輥筒磨構造原理圖
（一）輥筒磨構造：
主要工作部件由筒體和磨輥組成。磨輥水平置于筒體內，液壓系統在磨輥上施加向下的研磨壓力；筒體由雙滑履支承，筒體回轉采用大小齒輪邊緣傳動，其速度一般高于球磨機的臨界轉速。筒體內鑲有凹形磨槽，磨輥表面呈凸形，借助筒體外部的液壓裝置，磨輥向下施壓于磨槽。物料由筒體上部一側的進料口喂入，經過離心力的作用，緊貼筒體平鋪在其內表面，再進入磨槽與磨輥的間隙之中，依靠磨輥的壓力和磨槽隨筒體的轉動形成的料床粉碎區，受到類似于輥壓機一樣的高效率粉碎；在刮料板和導料板的作用下，在粉磨區被擠壓4～6次后，通過出料區卸出磨機。物料在粉磨區所受的擠壓力一般為輥壓機的0.15～0.25倍、立式磨的2～3倍。出磨物料不結餅，無需打散機，可直接進入選粉機分級。輥筒磨研磨壓力中等、反復碾壓多次、可以不采用熱風烘干。
（二）輥筒磨工作特點
輥筒磨是新一代的水泥粉磨設備，其特點如下：
1.工藝流程簡單，主機設備少，控制操作靈活、方便，占地面積小，土建工程費用低。
2.主機故障少，運轉率高；檢修、維護方便，勞動強度小。
3.整個系統處于負壓操作，無粉塵污染；運轉平穩，噪音較小。
4.系統節電效果明顯，單位產品的電耗低，相同產量的球磨機綜合電耗一般在35～45kWh/t，而輥筒磨綜合電耗約26kWh/t，節電可達35%～70%。
5.自動化水平高，設備起動操作方便、快捷，整個系統在中控室集中控制，操作人員少，生產成本較低。
6.磨機對物料的適應性強，產品質量穩定，品種更換容易，細度易于調整，顆粒級配合理，水泥強度與球磨機相比略有提高。
水泥工業粉磨工藝技術與裝備的講座(七)——分級設備
一、分級方法類型
把粉碎產品按顆粒粒徑大小分為兩種或幾種的作業過程稱之為：分級。常見分級方法有：手選、篩選和流體分選。
1.手選是指：利用人工對粉碎產品進行挑選，常用于處理產品中的個別大塊物料，分級效率低；
2.篩選是指：用工藝要求尺寸的篩網，對粉碎產品分批進行滑動、振動或回轉過篩，分成大、小或粗、細兩部分或不同粒徑范圍的幾部分；
3.流體分選是指：利用顆粒在氣體或液體中的阻力、慣性力、浮力、離心力等將粉碎產品按要求的粒徑分開的過程。
目前在水泥生產中有干法分級和濕法分級兩種，常見的是干法分級，就是利用流動的空氣對粉磨產品進行分級。
二、干法流體分級機類型
干法流體分級過程分為:靜態分級、動態分級和組合式分級三種。分級設備內部結構部件在工作時靜止不動，它可以利用不同結構形式，來改變含物料氣流的速度、方向、慣性等因素，將部分粗顆粒分離出來；稱之為：靜態分級；這類設備一般稱為：分離器或靜態分級機；如果分級設備內部結構部件在工作時作相應的配合運動，利用其不同的轉速，分離出不同粒徑大小的顆粒物料稱之為：動態分級機；把靜態分級與動態分級結合在一起的分級設備，稱之為：組合式分級機；動態分級機與組合式分級機統稱為：選粉機。目前應用于生料制備和水泥粉磨系統的分級機，一般都屬于組合式選粉機。
三、選粉機發展史
選粉機由英國人1885年發明，1889年德國人將選粉機應用于水泥工業生產，至今已經一百多年的歷史了。
*選粉機的核心技術是：分散、分級和分離（收集）。最開始的選粉機稱之為：離心式選粉機。它是利用撒料盤分散物料、機內風葉旋轉產生的氣流分級物料、機內物料重力沉降收集細粉；在行業內稱其為：第一代選粉機。從20世紀90年代末期開始，離心式選粉機在我國已經進入全面淘汰期。
20世紀60年代，德國研制了旋風式選粉機，它利用撒料盤分散物料，機外風機循環氣流在機內分級物料、細粉在旋風筒內沉降被收集。與離心式選粉機相比較，它分級氣流的動能增加，選粉效率明顯提高、細粉收集能力增強。70年代我國研制的旋風選粉機在青島水泥廠試驗成功，取得了良好的節能高產效果，在行業內稱其為：第二代選粉機。
1979年，日本小野田公司研制的O-Sepa選粉機成為籠式高效選粉機的代表，它保留了旋風選粉機物料分散和機外風機循環氣流機內分級的優點，增加了機內籠型轉子分級和機外以袋收塵器濾袋過濾為主的細粉收集裝置，從而改變了機內選粉原理，并大幅度的提高了選粉機的處理能力、選粉效率和細粉收集能力。它大量地利用機外冷空氣，降低機內物料溫度，可將出磨高濃度含塵氣體或其它輔助設備排放的含塵氣體直接引入選粉機，簡化了粉磨系統，也有利于磨內風速的提高，降低粉磨電耗，增加磨機產量。行業內稱此籠式選粉機為：第三代選粉機。1987年，我國引進了日本小野田公司的選粉機設計制造技術，90年代初，在山東省建材機械廠成功地制造出國產的O-Sepa選粉機。
由于當年水泥市場疲軟，國內中小型水泥廠占絕大多數，且基本上都采用φ3m以下的球磨機，生產能力偏低；而O-Sepa選粉機生產能力較大，選粉機及配套高濃度袋收塵器一次性投資較大；加上國家標準中對水泥比表面積的要求不高，使O-Sepa選粉機的普及應用工作受到一定影響。但籠式選粉機先進的平面渦旋分級原理卻使大家十分青睞。
1994年，以張少明教授為代表的科研人員，成功地將這一現代分級技術嫁接到旋風選粉機之中，研制出NHX型高效轉子式旋風選粉機。簡稱為：轉子式選粉機。江蘇科行公司等高新技術企業在較短的時間內，將其完善、更新、升級，并形成高效、節能的系列化產品，極大地滿足了廣大中、小型水泥廠節能改造的需要，目前應用于φ3m以下球磨機的閉路系統覆蓋率達到80%以上，使我國水泥生產粉磨工藝的選粉技術向前跨進了一大步。
四、選粉機規格及其選擇
離心式選粉機和旋風式選粉機的規格以選粉室筒體直徑（m）表示；O-Sepa選粉機和國產轉子選粉機的規格以每分鐘的通風量（m
3/min）表示。后兩種選粉機選型時，應根據磨機產量和選粉機的選粉濃度來進行。
選粉濃度代表單位風量能選出的成品量，是選粉機工作性能和能量利用率的重要標志。該類選粉機的選粉濃度一般為：0.75～0.85kg/m
3，常取：0.8kg/m
3來計算。
選粉機規格(m
3/min)=磨機生產能力×1000÷選粉濃度×60
1.舉例：某水泥廠φ2.2×7m閉路生料磨生產能力為30t/h，選擇配套轉子選粉機規格？
30×1000÷（0.8×60）= 625（m
3/min）
答：應選擇規格為700（m
3/min）的轉子選粉機。
2.舉例：某水泥粉磨站φ3.8×13 m球磨機閉路系統生產能力可望達到90t/h，試選擇配套O-Sepa選粉機？
90×1000÷（0.8×60）= 1875（m
3/min）
答：應選擇規格為2000（m
3/min）的O-Sepa選粉機。
五、O-Sepa選粉機
(一)構造: O-Sepa選粉機，又稱：水平渦流式選粉機，是第三代籠型選粉機的代表。主要由殼體部分、回轉部分、傳動部分和潤滑系統組成。
0-Sepa 選項粉機構造
(二)工作原理
物料經兩個入口喂入選粉機、落到撒料盤上，隨轉子旋轉的撒料盤，將物料均勻地分散到轉子與導向葉片之間形成的選粉區；來自磨機的氣流從一次風管進入選粉機，來自收塵器的氣流由二次風管進入選粉機，一次風和二次風經導向葉片作用后，進入選粉區分級物料；由垂直葉片和水平葉片組成的籠型轉子，回轉時使內外壓差在整個選粉區高度上下維持一定，確保氣流穩定、均勻，為物料分級創造了良好的條件；物料在選粉區下落的過程中，得到了多次重復分級的機會，粗顆粒最后落入集料斗，經過環境進入的三次風再一次地分選，部分貼附在粗顆粒上的細粉被三次風帶起上升；粗顆粒則從下部的鎖風閥卸出，返回磨機重新粉磨；合格的細粉隨氣流穿過籠型轉子的葉片，進入轉子中部的通道，由細粉出口排出機外，進入袋收塵器分離而被收集下來。一次風、二次風、三次風的比例一般控制在：7∶2∶1的經驗范圍。
(三)工作特點:
O-Sepa選粉機與其它選粉機不同之處有四點：
1.選粉氣流水平引進、兩側切向進入；
2.撒料盤位于選粉室的籠型轉子上方，被選物料貫穿空氣選粉全過程；
3.籠型轉子的結構形式根本改變了選粉原理；
4.轉子周圍的導向葉片改進了氣流分布和物料在氣流中的分散狀態，對其分級創造了良好條件。
O－Sepa選粉機選粉效率高，處理能力大，常用于生產能力在100t/h以上的球磨機閉路粉磨系統，優質、節能、高產效果明顯。
O－Sepa選粉機有能力使成品水泥中10μm以下的顆粒含量大于10%、而其中3～30μm顆粒含量可達到65～70%以上。這是傳統的離心式選粉機或旋風式選粉機很難實現的。
部分國產O－Sepa選粉機技術參數
|
型號規格 |
處理能力(t/h) |
水泥產量(t/h) |
比表面積(m2/kg) |
主軸轉速(r/min) |
通風量(m3/h) |
電機功率(kw) |
|
N-250 |
30 |
8-12 |
300-350 |
250-550 |
15000 |
22 |
|
N-500 |
90 |
18-35 |
300-350 |
265-320 |
30000 |
45 |
|
N-750 |
135 |
27-45 |
300-350 |
180-330 |
45000 |
55 |
|
N-1000 |
180 |
36-60 |
300-350 |
250-285 |
60000 |
75 |
|
N-1500 |
270 |
54-90 |
300-350 |
185-240 |
90000 |
90 |
|
N-2000 |
360 |
72-120 |
300-350 |
165-210 |
120000 |
110 |
|
N-2500 |
450 |
90-150 |
300-350 |
145-190 |
150000 |
132 |
|
N-3000 |
540 |
108-180 |
300-350 |
135-170 |
180000 |
160 |
|
N-3500 |
630 |
126-210 |
300-350 |
80-175 |
210000 |
220 |
|
N-4000 |
720 |
144-240 |
300-350 |
75-165 |
240000 |
250 |
|
N-4500 |
810 |
162-270 |
300-350 |
70-156 |
270000 |
280 |
|
N-5000 |
900 |
180-300 |
300-350 |
65-147 |
300000 |
315 |
六、轉子選粉機
（一）構造:轉子選粉機由殼體部分、回轉部分、傳動裝置和細粉收集裝置（旋風筒）等部分組成，內部分級循環氣流由機外主風機提供。
轉子選粉機構造
(二)工作原理:
物料由入口喂入，落在撒料盤上；主軸帶動撒料盤回轉，將其均勻分散開來；機外主風機鼓入的循環風由下而上對物料進行分級，粗顆粒落入下錐體，從粗粉出口排出；細粉隨氣流上升，穿越回轉的籠型轉子，粗顆粒被擊落到粗粉出口；較細的顆粒隨氣流進入旋風筒被收集，經集灰斗，從細粉出口排出。氣流從旋風筒上部的出風口、總風管、循環風出口進入主風機的入口，形成循環氣流。
轉子選粉機針對“分散”、“分級”和“分離”三個關鍵技術,它在結構上比旋風式選粉機有如下改進：
1.采用高拋撒能力的撒料盤，使物料分散均勻、充分。主軸傳動選用了調速電機，可改變撒料盤轉速，調節產品細度更加方便。
2.在撒料盤上方增加了一個籠形轉子，其倒錐形的表面旋轉產生的旋流及切向剪力，強化和穩定了分級力場，增大了分散能力和提高了分級效率。
3.采用高效低阻的旋風筒收集細粉，增大了進風渦旋角，延長了含塵氣流在旋風筒內的停留時間，從而提高了各級細粉和超細粉的收集量。
轉子選粉機適合φ3m以下的球磨機閉路系統使用，系統緊湊、投資低廉、節能高產效果明顯、有利于降低生產成本；因旋風筒對細粉的收集能力所限，轉子選粉機的規格不宜大型化，否則會引起超細粉流失過多，影響粉磨產品質量。
部分國產轉子選粉機的技術參數
七、組合式選粉機：
由傳動裝置、回轉部分(主軸、撒料盤、轉子等),機殼(內筒、導向葉片、內錐體、外筒、外錐體、進風口、加料口、兩個粗粉出口等),細粉收集裝置(四個旋風筒等)組成。
用于生料制備的組合式選粉機,集中了幾種選粉機的優點，使選粉機分選后的粗粉中,細粉含量大為減少。使系統循環負荷率降低，球磨機的粉磨效率得到相應提高。在選粉過程中，可以通入低于300℃的熱風，邊分級、邊烘干。在新型干法水泥生產線得到了廣泛的應用。它的主要特點是：
1.分級流暢穩定，不受干擾；
2.籠型轉子的分級區較長，物料分級的幾率均等；
3.充分利用機殼內的有效空間對物料進行多次分選。
4.撒料盤上的凸臺高度和數量以及盤下的打散葉片，對物料分散效果有明顯的影響；
5.靜態分級裝置的導向葉片的固定方式，對設備使用壽命和故障率有直接的影響；
6.主軸采用高溫氟橡膠骨架密封，解決了主軸潤滑漏油的問題。
組合式選粉機的主要操作參數是主軸轉速和通風量。其它如導向葉片角度等，則為輔助調節。改變主軸轉速，可以及時調整產品細度（比表面積）；通風量過小，會增大機內喂料濃度，降低選粉效率；過大，雖對提高選粉效率有利，但增加了系統電耗和設備磨損；一般調試好之后，不宜再做過大調整。
用于水泥粉磨的組合式選粉機，內部結構還要做一定的調整、并采用袋收塵器收集細粉，一般不用旋風筒收集細粉，因旋風筒對微細粉的收集困難，會影響水泥早期強度。
部分組合式選粉機技術參數
|
型號規格 |
處理能力(t/h) |
生料產量(t/h) |
通風量（m3/h） |
電機功率(kw) |
|
DSM-750 |
120 |
30～45 |
45000 |
55 |
|
DSM-1500 |
270 |
55～90 |
90000 |
90 |
|
DSM-3000 |
540 |
100～180 |
180000 |
160 |
八、打散分級機
它由殼體部分、回轉部分、傳動裝置和熱風管等部分組成，內部分級循環氣流由機外熱風系統提供。 ,
打散分級機構造
*打散分級機是輥壓機的配套設備，20世紀90年代初由合肥水泥研究院研制，1994年獲國家ZL。它集料餅打散與顆粒分級于一體，可以消除輥壓機邊緣漏料影響，以及開停機過程中未被充分擠壓粉碎的大塊物料，對后續球磨機系統產生的不利影響，以獲得優質、高產、節能的良好效果。
部分打散分級機技術參數
|
型號規格 |
處理能力(t/h) |
打散功率(kW) |
分級功率(kW) |
設備重量(t) |
|
SF400/100 |
40～70 |
30 |
22 |
18 |
|
SF450/100 |
50～90 |
37 |
22 |
22 |
|
SF500/100 |
60～110 |
45 |
30 |
25 |
|
SF550/120 |
90～150 |
45 |
30 |
30 |
|
SF600/120 |
120～200 |
55 |
37 |
37 |
|
SF650/140 |
180～280 |
75 |
45 |
45 |
打散分級機規格一般以：外錐體圓柱筒體的直徑/打散盤直徑（cm）表示。 “S”和“F”是打散的“散”字和分級的“分”字漢語拼音的開頭字母。如：SF500/100表示打散分級機外筒體直徑為：5000mm，打散盤的直徑為：1000mm。該打散分級機的處理能力為：110t/h，打散電機功率為：45kw，分級電機功率為：30kw。
打散分級機的技術特點如下：
1.打散分級機集料餅打散與物料分級于一體，結構簡單、維護方便、打散效果好、分級效率高，單位時間處理能力大；
2.打散裝置與分級裝置采用兩臺電機分別驅動，既滿足提高打散能力的需要，又可以調節、控制產品細度；
3.在新型干法生產中，可以充分利用燒成系統余熱，在打散分級的同時，具有懸浮烘干能力，熱交換效率高、出料水分低；
4.常與輥壓機配套使用，節能高產效果顯著。
九、V型選粉機
在輥壓機聯合粉磨系統中，目前國內普遍采用的V型選粉機,是德國KHD公司的技術，該選粉機是一種完全靜態的粗選分級機，本身無活動部件，卻集打散、分級和烘干于一體。性能不亞于國產多功能的打散分級機，且電耗可降低許多。V型選粉機外部殼體形狀像一個“V”字，因此而得名V型選粉機。它在分選的過程中，由于物料在機內不停地撞擊、跳動、下落或懸浮，與氣流有一個時間較長的熱交換過程，因此，既可以冷卻溫度較高的熱物料，又可以烘干有一定水分的濕物料。實踐證明，該選粉機配套的分級風機裝機容量較低，壓差小、風量少，其單位產品能耗，僅有同等處理能力其他氣流選粉機的45%左右，節能效果明顯。
十、礦渣微粉分級機
近年來，礦渣高細粉（俗稱：礦渣微粉）在水泥及商品混凝土中的應用越來越廣泛。礦渣無論用作水泥大摻量混合材還是高性能混凝土細摻料，其基本條件是具備足夠的細度。
水泥混合材比表面積要求為350～500m
2/kg；混凝土摻合料為420～600m
2/kg，有的甚至高達800m
2/kg以上。還要求45μm篩的篩余≤2%；3～30μm的顆粒含量要達到65～70%；5μm以下的顆粒含量要≥20%等等。一般來說，生產礦渣微粉可以采用立式磨粉磨系統生產，也可以采用球磨機粉磨系統生產，礦渣微粉分級機就是礦渣球磨機粉磨系統中的關鍵設備之一。由于礦渣微粉中超細粉含量較多，容易產生團聚、附壁現象，該類分級設備，除了要具備組合式選粉機的優點之外，還必須具備適應超細粉的分散功能、分級功能和分離功能。
該選粉機由機殼部分、回轉部分、傳動裝置和出風管等組成；細粉收集系統由機外高濃度袋收塵器、主風機及其管路組成。選粉機內部循環風的動力源，主要來自細粉收集系統的主風機。
礦渣微粉分級機構造
礦渣微粉分級機的工作過程如下：
粉磨后的礦渣，由上部物料入口喂入選粉機，經下料溜管落到撒料盤上；傳動裝置驅動主軸回轉，固定在主軸上的撒料盤和籠型轉子隨之旋轉，撒料盤上的礦渣粉被加速均勻地撒開；與此同時，上渦殼進入的氣流，在導向葉片的作用下，旋轉吹向撒料盤，加速物料分散的力度，和下落料幕的均勻性；隨之也提高了選粉機對礦渣粉的處理能力；下落料幕在下渦殼進入旋轉氣流的作用下，減緩了下落速度，延長了懸浮分散的時間；在籠型轉子回轉產生的平面渦流的作用下，逐步分級，粗顆粒由于自重或被轉子擊落，沉降到下錐體內，從底部粗粉出口排出，返回磨機重新粉磨；細顆粒隨氣流通過籠型轉子邊緣，進入中心部位，被出風管的負壓抽力帶入細粉收集系統過濾、分離、而收集下來。
由于主軸轉速可調，使撒料盤和籠型轉子的轉速發生變化，不僅提高了對礦渣微粉的適應性，而且對選粉機的產量和成品細度可以實現工藝要求的調控。
十一、選粉機應用技術
(一)三代選粉機的主要結構性能比較
(二)工藝參數
*閉路粉磨系統常用“循環負荷率”和“選粉效率”這兩個技術參數來調控圈流粉磨系統的工作狀況。
1.循環負荷率:
閉路粉磨系統中,選粉機的回料量（粗粉）與成品量（細粉）之比；
它是一個反映物料在粉磨系統中流動分布情況的物理量。
2.選粉效率:
閉路粉磨系統中,選粉機選出合格細粉的成品量與選粉機喂料中所含有的細粉量之比；
它是一個反映選粉機對物料分級能力的物理量。它們都可以用出磨物料細度、回料細度、成品細度的篩余檢測值，計算而得。
式中: K—循環負荷率，%
T—選粉機回料量，t／h
Q—選粉機成品量，t／h
E—選粉效率，%
A—選粉機喂料（出磨物料）細度（篩余R
0.08%）
B—選粉機回料細度（篩余R
0.08%）
C—選粉機成品細度（篩余R
0.08%）
從以上公式分析可得：
（1）在同一閉路粉磨系統中，當出磨物料細度A和選粉機成品細度C基本不變時，循環負荷率K越高，則選粉效率E越低；
（2）在同一閉路粉磨系統中，當出磨物料細度A和選粉機成品細度C基本不變時，選粉機回料細度B越大，則循環負荷率K越小，選粉效率E越高。
因此，在閉路粉磨工藝中，維持出磨物料細度A和選粉機成品細度C基本不變，如果回料細度（篩余）越大，說明選粉機選粉效率越高，分級性能越好；反之，回料細度（篩余）越小，則選粉效率越低。
例：某水泥廠生料球磨機產量為30t/h，出磨物料細度、回料細度、成品細度分別為：R0.08=35%、65%、10%，試計算該系統循環負荷率、選粉效率以及出磨物料量？
解：1.循環負荷率：K=(A-C)/(B-A)
=(35-10)/(65-35)=0.83=83%
2.選粉效率：E=(100-C)/(100-A)(1+K)
=(100-10)/(100-35)(1+0.83)=0.76=76%
3.回料量：T=QK=30×0.83=25(t/h)
4.出磨物料量：F=T+Q=25+30=55(t/h)
答：該粉磨系統循環負荷率為：83%；選粉效率為：76%；出磨物料量為：55t/h。
（三）工藝流程圖的繪制方法
1.工藝流程中的主要設備和設施畫簡易外形輪廓表示；
2.氣力輸送設備要求畫出，而機械輸送設備或設施及管道一般可以不畫；按其物料輸送方向或氣體流動方向以箭頭表示；以物料輸送為主的流程，以實線加箭頭表示；以氣體流動為主的流程，以虛線加箭頭表示。
3.設備、設施構筑物名稱，物料或氣體名稱及其進、出口位置，都應該用簡單、準確、通俗的文字標注清楚。必要時，還可以加注各段流程的主要工藝技術參數。
4.工藝流程中關鍵的管道閥門應盡量畫出，按國家標準《液壓及氣動圖形符號》（GB786—76）作為繪制依據并附加文字標注。
5.工藝流程圖力求圖面布置簡潔、明了；不必苛求嚴格的定位尺寸和比例關系，重在表現組成系統的主要設備、設施以及物流和氣流的來龍去脈。
6.工藝流程圖，應盡可能地作出簡單、必要的說明；一般先介紹系統主要設備的規格型號，再按先物料流程、后氣體流程，分別闡述工藝過程及技術特點。
立式磨一級閉路生料制備工藝流程圖
立式磨一級閉路生料制備工藝流程說明：
1.物料流程：水泥原料→計量配料→庫底帶式輸送機→立式磨→旋風收塵器→袋收塵器→生料拉鏈機→生料庫；
2.氣體流程：熱風→立式磨→旋風收塵器→1號排風機→袋收塵器→2號排風機→排空。 循環風（余熱利用）
