不同工艺水泥磨研磨体级配与装填的探讨.docx

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不同工艺水泥磨研磨体级配与装填的探讨

不同工艺水泥磨研磨体级配与装填的探讨

新型干法水泥工艺快速发展，水泥粉磨技术也向高效、节电方向快速变化，由传统多仓管磨机组成开路、

闭路系统，与我国自主研制创新的磨内筛分技术和采用微型研磨体的高细高产磨与各种类型高效选粉机组

成水泥粉磨系统向管磨机、辊压机、 V 型选粉机或打散分级机、 O-SEPA 选粉机组成不同工艺技术的水

泥粉磨系统。

使整个粉磨系统取得了显著的增产、降耗效果。

笔者经历过由φ 4. 2 × 11m 、φ 4.2 × 13m 磨机组成的预粉磨系统，由φ 2.6 × 13m 、φ 3.0 ×

11m 、φ 3.2 × 13m 、φ 3.8 × 13m 磨机组成开闭路与高细高产及联合粉磨系统，由φ 3.8 × 11m 磨

机组成的联合预粉磨系统，调试与生产实践。

这些不同工艺水泥粉磨系统入磨物料粒径大大的减小，粒径

组成也相对较均齐，物料粗碎和中碎任务均在磨外完成，而管磨机只承担细碎和细磨及超细磨任务。

所以，

对水泥磨的研磨体级配与装填技术要求不是很高，但目前对管磨机成品质量要求很高， 0.08 筛的筛余

1% ， 0.045 筛的筛余为 10% ，从这点意义上讲，管磨机研磨体级配与装填的合理性对系统产量、质量

影响仍然是不可忽视的重要环节。

现将预粉磨系统（辊压机 + 管磨机 + 高效选粉机组成），联合粉磨系

统（辊压机 + 打散机或 V 型选粉机 + 管磨机），联合预粉磨系统（辊压机 +V 型选粉机 + 管磨机 + 高

效选粉机组成）的管磨机研磨体级配与装填谈点探讨认识。

1 水泥磨机配球的基本原则

1.1 配球时考虑的因素

根据入磨物料（熟料）粒径大小，物料特性与系统工艺技术和辊压机能力与磨机能力相对值大小有关，磨

机规格性能、转速、磨内结构（各仓长度、衬板形式、隔仓板型式与篦缝的通料率），混合材品种与配比

及水份，入磨熟料温度和熟料矿物组成等综合因素。

1.2 入磨物料粒径的确定

为了解物料粒度分布状况，取入磨物料样用套筛或颗粒级配仪测定，然后进行粒径计算并作出相应的粒径

组成曲线。

1.2.1 入磨物料平均粒径计算

Dcp= ……………………..1

式中：

 dcp------ 物料平均粒径 mm

Gi------- 各筛径筛上物重量

di--------- 各筛径上下层平均直径 mm

1.2.2 入磨物料粒度特性方程

Y=AX k ………………..2

式中 Y-------- 负累积百分数，即通过量累积百分数 %

k ----- 直线斜率 X------ 筛孔粒径 mm

k = ………….3

A--------- 系数，用反求法：

 A=

根据入磨物料粒度筛析，利用粒度特性方程式，求出通过量累积百分数 80% 和 95% 时物料粒径大小或任

意粒径大小的累积百分数，供配球时使用。

1.3 入磨物料粒度与球径的关系

研磨体尺寸的大小和欲磨细物料的粒度间有一定关系。

根据粉碎理论，体积假设及假想的“聚积层”的关

系，可以理论上演证出来物料粒度与研磨尺寸间的关系（计算公式略）。

另外， F.C 邦德等专家学者提

出各种计算公式。

笔者根据多年实践使用 KA 拉朱莫夫公式较为简便。

计算公式如下：

DM=i …………4

式中 DM-------- 钢球直径 d'm--------- 入磨物料粒径

i=28--------- 是一个常数，也是一个系数 n=3

根据不同水泥粉磨工艺和入磨物料易磨性可对 I 系数值进行修正后即可应用该公式。

2 预粉磨、联合粉磨、联合预粉磨系统管磨机研磨体级配

在已定的工艺技术（系统设备规格、性能和工艺技术流程及布置）的条件下，系统管磨机研磨体级配以入

磨物料粒径分布和生产品种的质量指标要求为主线，现将研磨级配方法介绍如下。

2.1 根据入磨物料筛析的最大粒径，按公式 4 计算出该仓使用最大球径，以最大球径作该仓最大的一级

球，然后向下级规格以此类推，确定该仓配球规格种类（头仓一般为 4-5 级配，二仓 3-5 级配，三仓 2

级配）。

2.2 根据入磨物料粒度的筛析，用公式 1 、 2 求 dcp 、 X80 、 X95 的粒径，根据不同工艺和生产品

种确定入磨物料假设的平均粒径。

然后按公式 4 计算出平均球径。

2.3 根据上述确定配球时选用研磨体规格、种类，然后确定物料粒径与相对应球径，（详见后述），按照

该球径所对应入磨物料粒径分布的累积百分数减去上一级球径所对应入磨物料粒径分布的累积百分数，将

该百分数（以小数）乘该仓研磨体总量后得出该球径在该仓的球量，然后根据经验进行修正，该仓的配球

方案基本上就确定。

3 预粉磨系统磨机研磨体级配。

以泾阳声威磨机规格为φ 4. 2 × 13m ，功率 3150KW 与辊压机 120/80 ， N=3000 ， O-SEPA 组成的

预粉磨系统为例。

3.1 一仓配球物料经辊压机挤压后入磨物料粒度分布（见表 1 ）

表 1 入磨物料粒度分布

筛孔 mm>19 16 9.57.05.02.361.00.20.08 0.045<0.045dcpX80X95

累积百分数 % 2.54 4.8 10.9 18.75 28.97 44.66 52.07 64.11 75.53 85.05 100（14.95） 3.905 7.67 14.07

最大球径的确定：

入磨物料大于 19mm 筛径 2.54% ，按该筛径用公式 4 计算球径为φ 74.71mm ，取整

（

数即为φ 80mm ，预粉磨系统入磨物料混入边料效应的大颗粒或辊压机状态欠佳时，最大球径可提一级），

这次配球最大球径为φ 80m ，该仓钢球种类组合以此类推，即φ 80mm 、φ 70mm 、φ 60mm 、φ 50mm 。

若遇到入磨物料粒度增大，或不开辊压机，一仓补入φ 90mm 球 2-4 吨即可。

平均球径的确定：

开辊压机时，计算平均球径用物料粒径 （X80+X95）/2 作为计算平均球径的物料粒径依

据。

若 X80 ≤ 6 时，只用 X95 粒径为依据。

这次配球用物料粒径从表 1 知均值为 10.87mm ，按公式 4

计算结果为 62.03mm （取值范围 62-66mm ）。

不开辊压机计算平均球径时，用（ dcp+X80+X95 ） /3 ，作为计算平均球径的物料粒径依据。

一仓配球组合见表 2

表 2 配球组合

物料粒径 mm9.52.360.045 <0.045 ∑ dcpφ

相对应球径 mm 80706050

累积百分数 % 10.9 44.66 85.05100

相应百分数 % 10.9 33.76 40.39 14.95

相对球量 T6.5420.256 24.234 8.97 60 64.06 27.97

修 1

修 2

6   21

7   24

24

22

9  60  64  27.97

7  60 65.17 27.97

在日常生产中，对入磨物料取样筛析，从中寻找入磨物料粒度特性，分布规律性数据，这样为研磨体级配

调整提供规律性依据，从泾阳声威φ 4.2 × 13m 水泥预粉磨各级球量占该仓总量的百分数，φ 80mm 占

10-15% 、φ 70mm 占 34-40% 、φ 60mm 占 34-40% 、φ 50mm 占 11-15% 。

3.2 二仓配球

以一仓最后点和二仓进口点的物料粒径分布均值作为二仓配球的依据，物料粒径分布见表 3

表 3 入二仓物料粒径分布

筛孔 mm2.36 1.61.0 0.28 0.20 0.150.098 0.08 0.045 <0.045dcpX80X95

累积百分数 0.71 0.825 1.27 6.26 10.01 12.305 30.16 39.05 70.12 100（29.88） 0.0671 0.852 1.4995

最大球径确定：

根据传统磨机一仓端点 4.96mm 的物料筛余为零，从表 3 知大于 2.36mm 筛余 0.71% ，

其相对球径按公式 4 计算球径要大于 37.28mm 取整数，大一级选用的原则，该仓最大球径选用φ 50mm

的钢球。

该仓钢球种类组合为φ 50mm 、φ 40mm 、φ 30mm 、φ 25mm 、φ 20mm 、φ 17mm （φ 15mm ）。

平均球径的确定：

X80 ≥ 1.0mm 可选用（ dcp+X80+X95 ） /3 作为平均入磨物料粒径计算平均球径。

X80 ≤ 0.6mm 时选用 X95 粒径作为计算平均球径的依据。

0.6mm ≤ X80< 1mm 时选项 （X80+X95）/2 作为计算平均球径的依据。

从表 3 知 X80=0.671mm ；即这次配球选项用 （X80+X95）/2=1.17575mm ，按公式 4 求出相对平均球径为

29.55mm ，选用范围 （27.55-31.55）mm 。

配球组合见表 4

表 4 二仓配球组合

物径 mm0.200.0980.060.045 <0.045∑dcp φ

1 组

相对球径 mm   50     40    30    25    20

累积百分数 % 10.01  30.16  47.05 70.12  100

单独百分数 %10.01

20.15  16.89  23.07 29.88

球量 T

修正

2 组

累积百分数 %

单独百分数 %

球量 T

修正

16.016

13.0

物径 mm

6.26

6.26

10

10

32.24  27.024 36.912 47.808  160  29.88 31.36

28     34    37    48   160  29.22 31.36

0.28   0.12  0.08  0.052 0.045

21.2375 39.05 63.885  100

14.9775 17.8125 24.225 36.115

25.572 26.908 39.736 57.784  160  27.99531.36

25     27    40    58   160  27.97 31.36

根据二仓使用经验，二仓φ 50mm 、φ 40mm 两级总量占该仓总量 21-25% 为好。

4 联合粉磨系统磨机研磨体级配

以泾阳声威磨机规格为φ 3. 2 × 13m ，功率 1600KW 与 HFCG120/45 辊压机、 SF500/100 打散机组成

联合粉磨系统为例，同时参考铜川声威同系统磨机研磨体级配的经验。

该系统磨机为三仓管磨，一仓装球，

二、三仓装锻。

泾阳声威该磨机系统是生产低碱 425 （相当于 PII 型水泥，同时熟料 C2S>24% ，相对较高，特别反映

在细磨阶段粉磨阻力大，水泥比表面积相应偏低），磨机研磨体级配计算步骤、方法在预粉磨系统中详细

叙述，不同工艺均是相同，本文只写研磨体级配的结果。

4.1 一仓配球

入磨物料粒径分布见表 5 。

表 5 联合粉磨入磨物料粒径分布

筛孔

9.57.0 5.0 2.36 1.61.0 0.28 0.20 0.15 0.098 0.08 0.045 <0.045 dcpX80X95

径 mm

累积

百分 0.045 0.13 2.43 5.16 7.11 12.84 3.25 38.75 41.05 49.95 55.79 65.851000.615 2.835 6.54

数 %

从表 5 知一仓入磨物料筛径大于 9.5mm 占 0.045% ，相对球径为 59.30mm 取整数φ 60mm 该仓配球组

合以此类推，即φ 60mm 、φ 50mm 、φ 40mm 、φ 30mm 、φ 25mm 五级配。

平均球径根据水泥品种、质量指标、物料易磨性、熟料强度选用物料粒径（ dcp+X80 ） /2 ，或用 X80 作

为计算平均球径。

根据上述要求，计算平均球径分别为 33.58mm 、 39.63mm 、 41.81mm 。

我们这次配

球选用平均球径范围为 35.83-37.63mm ，配球具体组合见表 6 。

表 6 一仓研磨体级配

物料粒径 mm 2.36 1.00.098 0.011 <0.011 ∑ dcpφ

相对球径 mm60504030<25

累积百分数 % 5.16 12.84 49.95 84.10100

各级球量 t 1.29 1.92 9.2775 8.5375 3.975 25 36 27.26

修正1.02.010.08.04.02536.0 27.26

说明这次配球用 <0.098mm 筛余累计百分数作为计算φ 30mm 、φ 25mm 两级配，总量φ 30mm 球占总量

2/3 ，φ 25mm 占总量 1/3 ，所得表 6 φ 30mm 、φ 25mm 的球量。

也可用 <0.08mm 的累积百分数作

为φ 30mm 、φ 25mm 两级球总量，取值视具体情况而定。

4.2 二仓研磨体级配

进二仓物料粒径分布见表 7

表 7 二仓首点物料粒径分布

筛孔 mm0.28 0.2 0.15 0.098 0.08 0.045 <0.045

累积百分数 % 0.54 1.78 2.82 14.46 20.28 45.20100

从表 7 知大于 0.28mm 筛的筛余为 0.54% ，其最大研磨体直径为 18.32mm ，取φ 18 × 20 的锻，该

仓级配组合以此类推，即φ 18 × 20mm 、φ 16 × 18mm 、φ 14 × 16mm 三级配，各级量分别为 7T 、

8T 、 10T ，总量 25T ，平均锻径 dcp=15.76 ，填充系数 30% 。

4.3 三仓研磨体级配

进三仓物料粒径分布见表 8

表 8 三仓首点物料粒径分布

筛孔 mm0.2 0.15 0.098 0.08 0.045 <0.045

累积百分数 % 0.12 0.2 3.04 6.08 24.72100

从表 8 知大于 0.2mm 的筛余为 0.12% ，而大于 0.098mm 筛余为 3.04% ，选用φ 12 × 14mm 和φ 10

× 12mm 的两种即可，其量分别为 27T 和 48T ，合计 75T ，平均锻径 10.72 ，填充率系数 32.35% 若

生产高标号水泥，产品质量要求高，φ 12 × 14mm 和φ 10 × 12mm 的比例为 1 ：

（ 2.4-3.2 ）生产

P.C32.5 也可少许φ 14 × 16mm 段。

5 联合预粉磨系统磨机研磨级配

联合预粉磨系统工艺在近年发展较快，生产时间相应较短。

现以陕西泾阳声威磨机规格为φ 38 × 11m 功

率 2240KW 与 CLF170/100 辊压机、 VX3000 选粉机 N3000 型 O-SEPA 选粉机组成联合预粉磨系统为例。

5.1 一仓研磨体级配

入磨物料粒径分布见表 9

表 9 联合预粉磨入磨物料粒径分布

筛孔 mm1.6 1.0 0.28 0.2 0.15 0.098 0.08 0.045 0.045 X80X95dcp

累积百分数 % 0.02 0.12 3.27 7.14 9.54 24.22 30.55 46.27 1000.444 1.193 0.209

从表 9 知 , 一仓入磨物料筛径大于 1.6mm 占 0.02% ，筛径大于 0.28mm 占 3.27% ，相应球径为

32.75mm 和 18.31mm ，最大球径取φ 40mm ，也可取φ 30mm 。

因该公司熟料易磨性较差，生产高标号

水泥，从表 9 知筛径大于 0.2mm 占 7.14% ，所以该仓配球最大球径选用φ 40mm 球，该级球对大于

0.2mm 以上物料细碎效果较好。

该仓配球组合以此类推，即φ 40mm 、φ 30mm 、φ 25mm 、φ 20mm 四

级配。

平均球径选用物料粒径 （X80+X95）/2 或 X95 作为计算平均球径的依据，计算结果平均球径分别为

26.19mm 和 29.70mm ，若以 （dcp+X80+X95）/3 计算平均球径为 23.82mm 。

据报导目前国内该工艺系统

一仓平均球径 dcp=18.99-32.83mm ，一般选用 2 7 ± 3mm 范围，配球具体组合见表 10 。

表 10 一仓研磨体级配

物径 mm0.12 0.045 0.038 0.038 ∑ dcpφ

相对球径 mm40302520

累积百分数 % 16.88 46.27 76.6100

各级球量 t 5.064 8.817 9.099 7.02 30 27.66 28.34

修正4.09.0107.0 30 27.33 28.34

若入磨物料 X95 ≤ 0.8mm 时，算出球径时乘系数 K ，见表 11 。

表 11 K 系数值

X 95mm 0.25 0.35 0.45 0.60 0.75

K 系数 1.3 1.25 1.20 1.15 1.05

二仓研磨体级配

进二仓物料粒径分布见表 12

表 12 二仓首点物料粒径分布

物径 mm0.28 0.2 0.15 0.098 0.08 0.045 0.045

累积百分数 % 0.28 0.64 1.16 10.0 14.84 49.8 100

从表 12 知大于 0.28mm 筛筛余为 0.28% ，最大研磨直径为 18.3mm ，取φ 18 × 20mm 的锻，该仓级

配组合经此类推，即φ 18 × 20mm 、φ 16 × 18mm 、φ 14 × 16mm 、φ 12 × 14mm 、 10 × 12mm

五级配，各级钢锻取量分别为 10T 、 15T 、 38T 、 36T 、 24T ，平均锻径为 13.20mm ，填充系数为

30.56% 。

据报导，国内该工艺系统二仓使用钢球种类φ 30mm 、φ 25mm 、φ 17mm 、φ 15mm ，平均球径 16.98

—21.0mm 。

6 研磨体填充系数

各工艺管磨机各仓的填充系数在研磨体级配给出数据，这对泾阳声威三种粉磨工艺来讲是比较合理。

目前

一般来讲控制在 28-34% ，以 30% 为基础，随着入磨物料颗粒粒径的大大下降，目前辊压机、 V 型选粉

机、打散分级机使用，研磨体直径大大下降，相应填充系数增大，以提高研磨体量来提高磨机产量。

据经典试验，磨机填充系数 40% ，磨机产量最大，电耗高；填充系数 28% ，电耗最小。

笔者认为水泥粉

磨磨机主电机负荷控制 88-93% 较合于是，一仓填充系数 27-29% ，后仓逐渐提高，填充系数 30-33% 。

填充系数过高会增大磨况死区，反而使磨机磨况作用减弱，而电耗上升。

入磨物料粒径较细和小型磨机，磨机填充系数可选用高些，全磨研磨体装填量达设计量的 95-97% ，提高

动力产量。

入磨物料粒径较粗和大型磨机，磨机填充数可选低些，全磨研磨体装填量达设计量 88-92% ，

提高钢球产量，降低电耗。

7 水泥磨机研磨级配和装填效果判断

磨机研磨体级配与装填效果，最直接反映是磨机产量、质量、电耗。

现将观察法、筛析法效果判断点滴经

验介绍如下。

7.1 观察法

7.1.1 一仓能力的判断

三种水泥粉磨工艺的入磨物料粒径较细，研磨体级配一定要注重一仓能力，使磨内料流畅通的前提，也是

磨机产量的基础，是稳定磨音维持正常生产必备条件。

磨内或该仓末点篦板处有无小渣小料或仓内有无小

渣小料沉积移位。

无小渣小料存在说明最大球径和球量配比合适，若有小渣小料存在，说明大球径和球量

需增加，具体增径增量视小渣小料颗粒大小和数量而定。

7.1.2 球料比

一仓前端钢球冲击声不连续，磨音低，而在一仓中后部位磨音高，说明一仓料存量偏多，造成磨音不正常。

一仓露半个球面，或料球面持平，二仓料球面持平或料高出 10-30mm ，三仓料面高 30-60mm 或 40-60mm 。

闭路磨二仓，正常停磨观察，若料球段面平整，说明级配合理，若前部有凹部分，说明大直径研磨量不足，

若仓尾部有凹部分，说明小直径研磨量不足。

观察仓内研磨堆积密度，从中看出那种球多，那种球少，为补球提供参考。

测定球料高度，算研磨体量，

为合理填充系数提供依据。

7.2 筛析法

一仓取样筛析 0.08mm 、0.2mm 筛余值开始下降很快后，逐渐减缓，说明该仓配球基本合理，尤其是 0.2mm

筛余值下降很快，该仓配球是非常合理。

据经典报导：

传统开流水泥磨一仓末端 >4.7mm ， 5.0mm 的颗粒应全部消除，二仓末端 >0.83mm ， 20#

筛余小于 1% ，笔者根据生产实践经验体会如下。

7.2.1 高细高产开流水泥磨：

一仓末端 10# 筛 1.92mm 筛余不超过 60% 或 0.9mm 筛余不超过 10% ，最多 <12% ， 1.0mm 筛余

<10% ，

二仓末端 0.2mm 筛余不超过 3% 。

7.2.2 预粉磨：

一仓末端 3.0mm 筛余不超过 0.5% ，普通闭路或不开辊压机时 1.92mm 筛余 <1.5% ，或 1.0mm 筛余不

超过 4% 。

二仓末端， 0.2mm 筛余 不超 2.5% ，最好 2% ， 0.08mm 筛余不超过 26% ，最好 23% ，不开辊压机时，

0.2mm 筛余不 超 1.5% ，最多不超过 2% ，最好为 1% ， 0.08mm 筛余不超过 18% 。

7.2.3 联合粉磨：

一仓末端 20# 筛余不超过 1% ， 1.0mm 筛筛余等于 0 ， 0.2mm 筛余 <5% ，最好在 4% 以内。

二仓末

端 0.2mm 筛余 <1% ，最好为 0 。

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