“以破代磨”——MW型細(xì)碎磨
一、 概述
近年來(lái)，我國(guó)水泥工業(yè)在降低物料粉磨系統(tǒng)的能量消耗和提高粉磨產(chǎn)品質(zhì)量方面取得較大的進(jìn)展，突出表現(xiàn)在高效選粉機(jī)和高效預(yù)粉碎機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用上。
隨著水泥ISO新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，提高產(chǎn)品細(xì)度，增加產(chǎn)量、大幅度降低生產(chǎn)成本，成為水泥行業(yè)面臨急需解決的技術(shù)問題，近年來(lái)提出“多破少磨”工藝流程被人們所認(rèn)識(shí)和接受，但預(yù)粉磨各種破碎設(shè)備的耐磨元件的耐磨技術(shù)不過(guò)關(guān)，使該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用上受到一定的限阻。輥壓機(jī)的出現(xiàn)，顯示出作為預(yù)粉磨設(shè)備的優(yōu)越性，但也因傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜、耐磨件等問題，目前只有少數(shù)廠家在使用。
為此，筆者認(rèn)為只有預(yù)粉磨設(shè)備粉碎物料時(shí)避開耐磨元件，粉磨行業(yè)粉碎物料才有突破性技術(shù)進(jìn)展。
洛陽(yáng)天生科技有限公司開發(fā)、研制的MW型細(xì)碎磨，已在水泥廠破碎、粉磨水泥熟料獲得成功。該設(shè)備的轉(zhuǎn)子以高速發(fā)射物料，在工作腔中物料間在懸浮狀態(tài)進(jìn)行沖擊破碎、粉磨，可獲得30%≤50μm的高細(xì)粉，60%＜3㎜的顆粒料，從而將多倉(cāng)磨機(jī)的一、二倉(cāng)破碎、粉磨物料的功能提高到磨機(jī)外完成（球蘑機(jī)的優(yōu)勢(shì)是研磨物料，而不是破碎設(shè)備），提出“以破代磨”新技術(shù)的應(yīng)用，可大幅度提高球蘑機(jī)的產(chǎn)量，大幅度降低電耗，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
二、MW型細(xì)碎磨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
一） MW型細(xì)碎磨結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
細(xì)碎磨電機(jī)1、減速2、機(jī)罩3、低速轉(zhuǎn)子4、高速轉(zhuǎn)子5、進(jìn)料口6、機(jī)架7、出料口8、888888件組成
高速轉(zhuǎn)子中設(shè)有分料錐，轉(zhuǎn)子圓周設(shè)有四個(gè)物料通道，低速轉(zhuǎn)子兩個(gè)側(cè)板設(shè)有箅子孔控制出料粒度。
二）、細(xì)碎磨的特點(diǎn)
1、MW型細(xì)碎磨機(jī)內(nèi)無(wú)研磨元件，靠高速物料在懸浮狀態(tài)沖擊、粉磨原理，是其他任何預(yù)粉磨設(shè)備不具備的特殊優(yōu)點(diǎn)。
2、具有細(xì)碎和粉磨的功能，可作球蘑機(jī)較理想的預(yù)粉磨設(shè)備，也可作粉磨設(shè)備使用。
3、適用于細(xì)碎、粉磨各種硬度磨8888888性物料，特別對(duì)高硬度的各種礦石、水泥熟料使用效果更佳，是其它任何破碎設(shè)備無(wú)可比擬的。
4、粉磨功能高、節(jié)電顯著，平均噸物料電耗為4～6KW.h/t。
5、粉碎比大，可將塊狀物料（30～80㎜），粉磨成＜50μm占30%，＜3㎜占60%。
6、設(shè)備重量輕，為相應(yīng)產(chǎn)量球蘑機(jī)重量的1/10。
7、高環(huán)保設(shè)備，系統(tǒng)無(wú)粉塵飛揚(yáng)，設(shè)備噪音低。
三、 MW型細(xì)碎磨粉碎原理、性能參數(shù)
一）、性能參數(shù)
MW型細(xì)碎磨已開發(fā)出系列產(chǎn)品，其規(guī)格、性能參數(shù)見表1所示。
| 型號(hào)/參數(shù) | MW—80 | MW—100 | MW—120 |
| 轉(zhuǎn)子直徑（㎜） | 800 | 1000 | 1200 |
| 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r/min） | 980 | 1000 | 1000 |
| 轉(zhuǎn)子線速度（m/s） | 41 | 52.3 | 62.8 |
| 物料沖擊作用力（MPa） | 118.7 | 203 | 317.4 |
| 給料粒度（㎜） | ＜80 | ＜80 | ＜80 |
| 排料粒度 | ＜50μm占30% ＜3㎜占60% | ＜50μm占30% ＜3㎜占60% | ＜50μm占30% ＜3㎜占60% |
| 處理料量（t/h） | 60 | 80 | 120 |
| 電機(jī)功率（Kw） | 110 | 155 | 255 |
| 設(shè)備重量（t） | 10 | 12 | 18 |
二）粉碎原理
如圖1所示，物料由進(jìn)料口6加入，物料被高速轉(zhuǎn)子分料錐均勻地分布轉(zhuǎn)子各個(gè)通道，物料在通道內(nèi)被加速在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到破碎力（119～317Mpa），沖擊到低速轉(zhuǎn)子圓周的物料層，物料在工作腔中呈“高速旋轉(zhuǎn)沸騰”工作狀態(tài)，不斷受到?jīng)_擊、碰撞、磨削而成細(xì)粉、細(xì)碎料。細(xì)粉由機(jī)殼上風(fēng)管抽走，細(xì)碎料通過(guò)低速轉(zhuǎn)子兩側(cè)箅子孔由出料口排走。
1、 高速轉(zhuǎn)子功能
圖2（略）為高速轉(zhuǎn)子，具有4個(gè)發(fā)料通道，
示意圖r為分料錐半徑，R為轉(zhuǎn)子半
徑。轉(zhuǎn)子具有高速發(fā)射物料功能，轉(zhuǎn)子
通道G點(diǎn)的速度分析
Vα=Vγ+Ve
式中： Vα 絕對(duì)速度 Vγ 相對(duì)速度 Ve 牽連速度（轉(zhuǎn)子線速度）
Ve = πDn
60
式中：D---轉(zhuǎn)子直徑（m）n ---轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 (r/min) Ve速度經(jīng)計(jì)算列于參數(shù)表1中
Va = [（Vr - ωb）2 +ω2 (R2-b2)]0.5
式中: ω--- 轉(zhuǎn)子角速度（rad/s）
b --- 導(dǎo)料板點(diǎn)到X軸距離（m）
當(dāng)轉(zhuǎn)子通道無(wú)料襯時(shí)摩擦系數(shù)f=0.3，有料襯時(shí)f=0.6。G點(diǎn)到x軸距離b可取“+”“-”值。
經(jīng)計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)見表2：
| f | b=-0.008 | b=-0.004 | b=0 | b=0.004 | b=0.008 | |
| T（ms | 0.3 0.6 | 10.9 15.6 | 9.0 12.4 | 8.3 9.6 | 8.2 9.1 | 8.8 9.4 |
| Vr（m/s） | 0.3 0.6 | 69.3 69.3 | 69.3 69.3 | 69.3 69.3 | 69.3 69.3 | 69.3 69.3 |
| Ve（m/s）） | 0.3 0.6 | 41 31 | 48 35 | 50 39 | 52 40.2 | 52.5 42.3 |
| Va（m/s）） | 0.3 0.6 | 92 82 | 88 80 | 85 78 | 80 75 | 75 70 |
注：當(dāng)處理物料量Q、轉(zhuǎn)子半徑R、分料錐半徑r一定時(shí)計(jì)算參數(shù)列表2中，T為物料在轉(zhuǎn)子通道運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
由表2可知物料經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)通道發(fā)射后，將獲得是轉(zhuǎn)子線速度的2倍速度飛射出去，將產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊破碎力。
2、 高速轉(zhuǎn)子使物料群產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力
MW—細(xì)碎磨每個(gè)通道發(fā)射出是一小組物料群，每個(gè)物料群以高速度飛向低速轉(zhuǎn)子的物料層產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，根據(jù)動(dòng)量原理確定沖擊破碎力：
P1=m1.Va/t式中：P1——沖擊破碎力
m1——轉(zhuǎn)子一個(gè)通道發(fā)射物料群的質(zhì)量，Kg
Va——物料絕對(duì)速度，m/s
t——沖擊時(shí)間，s
MW—高效細(xì)碎磨高速轉(zhuǎn)子每個(gè)通道的物料群產(chǎn)生極大沖擊破碎力，由表1可知分別為118.7、203、317.4Mpa。而水泥熟料抗沖擊強(qiáng)度＜10Mpa，又因水泥熟料出窯時(shí)遇到冷空氣淬冷，顆粒料自然內(nèi)部紋裂。根據(jù)Grifflth粉碎理論，物料在強(qiáng)大外力沖擊下，裂紋終端產(chǎn)生的應(yīng)力集中在增加待增至一定數(shù)值，該處將發(fā)生脆性粉碎。所以MW——高效細(xì)碎磨會(huì)獲得大量高細(xì)粉料和小顆粒料的產(chǎn)品。
MW——高效細(xì)碎磨的特殊優(yōu)勢(shì)
1）物料由通道飛出，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力（118.7～317.4MP）使被打擊物料在瞬間被粉碎。
2）通道發(fā)射的物料群沖擊到低速轉(zhuǎn)子的物料層，將產(chǎn)生強(qiáng)大的物料層粉碎作用。
3）沖擊粉碎力是連續(xù)作用，沖擊到緊密的物料層上，同時(shí)在工作腔中物料呈懸浮狀態(tài)沖擊、撞擊、粉碎作用。
2、 產(chǎn)品細(xì)度分析
MW—高效細(xì)碎磨經(jīng)過(guò)生m產(chǎn)實(shí)用，對(duì)產(chǎn)品物料進(jìn)行篩選分析：＜50μm占30%、150μm～0.8㎜占20%、1～3㎜占32%、3～5㎜占15%。
2）、低速轉(zhuǎn)子的功能
MW——細(xì)碎磨的低速轉(zhuǎn)子確定一定轉(zhuǎn)速，把物料聚結(jié)在內(nèi)圓周形成150㎜厚的料層，為高速?zèng)_擊、粉碎提供突出的物料層粉碎，同時(shí)低速轉(zhuǎn)子頂端物料層受沖擊后似下雨?duì)畋缆渖㈤_，將受到?jīng)_擊物料多次沖擊、粉碎，從而提高粉碎效率。
低速轉(zhuǎn)子有分離、篩析合格物料的作用。
3、 MW——高效細(xì)碎磨在水泥廠應(yīng)用的前景
1）、與球磨機(jī)配置
MW—高效細(xì)碎磨作為預(yù)粉磨設(shè)備，在水泥廠與球磨機(jī)配套使用，可配開路粉磨系統(tǒng)，也可配閉路粉磨系統(tǒng)。
2）、 MW——細(xì)碎磨與現(xiàn)用預(yù)粉磨設(shè)備性能對(duì)比見表3，表中三種預(yù)粉磨設(shè)備與φ2.6×13m球蘑機(jī)為開流配置。
| 機(jī)型/參數(shù) | MW—80細(xì)碎磨 | RPV1000×400輥壓機(jī) | LPM—150立式破磨機(jī) | φ2.6×13m 球磨機(jī) | |||||
| MW—80 | φ2.6×13m | RPV1000×400 | φ2.6×13m | LPM—150 | φ2.6×13m | ||||
| 給料粒度（㎜） | ≤80 | 0.05～3 | ≤60 | 0.9～2 | ≤80 | 0.9～7 | ≤25 | ||
| 產(chǎn)品粒度（㎜） | ＜0.05占30% ＜3占60% | ＜0.08 | ＜0.9占25% ＜2占65% | ＜0.08 | ＜0.9占15% ＜7占75% | 0.08 | 0.08 | ||
| 處理能力（t/h） | 60 | 55 | 80 | 50 | 80 | 33 | 28 | ||
| 裝機(jī)功能（Kw） | 110 | 1000 | 400 | 1000 | 135 | 1000 | 1000 | ||
| 單位產(chǎn)量電耗（Kw.h/t） | 1.83 | 18.18 | 5 | 20 | 1.68 | 30.3 | 35.7 | ||
| 綜合單位產(chǎn)量電耗（Kw.h/t） | 20 | 28 | 34.4 | 35.7 | |||||
| 設(shè)備重量（t） | 10 | 159 | 48 | 159 | 12 | 159 | 159 | ||
由表3可知MW——細(xì)碎磨作為預(yù)粉磨設(shè)備，其重量最輕、球磨機(jī)產(chǎn)量提高幅度最大、綜合單位產(chǎn)量電耗最低。
MW——細(xì)碎磨的特殊粉碎原理，賦予了預(yù)粉磨設(shè)備新的涵義，給水泥廠提供一種理想的預(yù)粉磨設(shè)備，將替代其他預(yù)粉磨設(shè)備，給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
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