水泥工业粉磨工艺技术与装备的讲座(1-7)

水泥工业粉磨工艺技术与装备的讲座(一)——水泥机械设备的管理一、分类1.按生产用途分：（1）主机设备（主机）：主要生产车间的主要生产设备。（2）辅助设备（辅机）：各生产车间为主机生产配套服务的其他设备。2.按生产过程分:破碎机械设备、粉磨机械设备、烧成机械设备、烘干机械设备、起重运输机械设备、包装、散装机械设备、环保设备、分级设备、加料计量设备等。二、选择选择设备的原则是：“技术先进、经济合理、生产适用、维护方便”。在选择设备的型号、规格时应注意以下几点：1.设备的型号、规格（1）选用设备要根据企业经济实力确定，一般情况下，其型号、规格，首先立足国内，然后再考虑从国外引进；（2）选择的型号应满足产品生产能力的要求；（3）所选的设备应与产品的质量要求相符合；（4）所选设备要适应工艺条件、工作环境的要求。2.设备的效率设备的效率是由一系列技术参数决定的。在设备选型时，一定要考虑与本厂生产技术参数相适应。3.设备的可靠性所选设备不仅能够生产高质量的产品，而且具备故障率低、运行可靠、能稳定地生产合格产品。4．设备的能源消耗在同类机械设备中，应优选耗能低、节能效果好的产品。5．设备的安全性与环保性设备安全可靠，对环境无污染，有利于实现清洁生产。6．设备的成套性不论设备是单机还是机组配套，均要求配套性完好。7．设备的维修性要求设备尽可能结构简单，零部件组合合理，标准化程度高、互换性好、可修性强等。8．设备的使用寿命（耐用度）在确保产品质量的前提下，要求其使用寿命愈长愈好。9．设备的投资费用在购买设备时支付的第一次投资费用，应考虑价格合理、尽量节约资金。同时应注意：相同型号看价格、相同价格看产地、相同产地看名牌，不能单纯追求“便宜”。水泥工业粉磨工艺技术与装备的讲座(二)——水泥机械设备的管理1．对操作者的培训和考核（1）新工人进厂或在使用新型号设备前都要进行“三级教育”。即：企业（厂级）教育、车间教育和班组教育。企业教育的主要内容为设备的安全操作规程；车间教育与班组教育的主要内容是贯彻落实交接班制度和设备保养负责制。通过“三级教育”实现操作者的“三好”“四会”和“四项要求”，明确使用设备的各项要求和规定。（2）“三好”“四会”和“四项要求”的简要内容：“三好”即：管理好、使用好和保养好。“四会”即：会使用、会保养、会检查和会排除一般故障。“四项要求”即：整齐、清洁、润滑和安全。2．健全设备管理规章制度（1）考核与发证对操作者经过培训后，需进行必要的考核，经有关部门鉴定，认为合格时即发给设备操作证，作为独立使用某一型号设备的证明文件。（2）定人定机定人定机的目的是确保每一台设备都有专人操作和保养，以保证设备的正常运转，防止出现意外事故。（3）设备的日常保养操作工必须每班按照规定对设备进行的例行保养。主要目的是减少设备磨损，延长使用寿命、防止事故、保证设备的正常运转，使设备经常处于完好状态。这种保养，一般规定每班占用10～15分钟定时进行。企业可根据具体情况，订出设备日常保养的检查评比制度、内容和方法。3.规范设备的档案管理设备档案指设备从移交正式使用验收时起，直到报废为止全过程，各种资料的整理与汇集。建立设备档案的目的是：积累设备在各种情况下的基本资料，探索设备技术状况变化和零部件的磨损规律，改善设备维护和修理，研究和制定设备技术改造和更新换代的计划与措施。设备归档资料一般包括：（1）设备移交验收的技术资料和情况记录；（2）历次设备检修及其检验情况记录；（3）设备改造和创新的技术资料等。建立设备档案，可以为正确地进行设备管理和维护、检修活动提供必要的技术依据。水泥工业粉磨工艺技术与装备的讲座(三)——水泥原料的性质1.晶体结构水泥生产使用的物料，大部分是各种矿物晶体或质点的结合体。按理想晶体结构分类，有离子结构、分子结构和原子结构。其中以离子结构的矿物最多，属中硬性物料。当晶体受到外力作用时，如果是压缩，斥力的增大超过引力的增大，剩余的斥力支撑外力的压迫；如果是拉伸，引力的减少少于斥力的减少，多余的引力抗御着外力的拆散作用。质点间的平衡力是有限的，当外力再增加，晶体终于抵制不住外力的作用，晶体结构发生破坏、断裂，产生永久性变形，即：物料被粉碎。2.强度、硬度和脆性强度是物料抗破坏的能力，一般用破坏应力表示，按破坏时外力的作用方式，可分为：抗压、抗折、抗弯、抗剪、抗拉强度等。水泥生产过程使用的物料，抗拉强度都很小，一般为抗压强度的1/20～1/30；行业内习惯用抗压强度将物料分类：(1)硬质物料（抗压强度≥160MPa）；(2)中硬物料（抗压强度80～160MPa）；(3)软质物料（抗压强度≤80MPa）。硬度是物料抗变形的能力，强度高、硬度大的物料都难以粉碎。非金属材料一般用莫氏（Moh）相对硬度表示，分为十个等级，用刻痕法测定。金刚石为10、最硬；滑石为1、最软。硬度数值表示法，一般用于金属材料，如：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、维氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）等。脆性是表示物料被断裂的性能，与其相对应的性质称为：韧性。韧性是表示物料抗断裂的能力。脆性高的物料，韧性小，容易断裂、粉碎；脆性低的物料，韧性大，不易断裂、难于粉碎。非金属材料的莫氏硬度物料滑石石膏方解石萤石磷灰石长石玻璃石英黄晶刚玉金刚石等级123456789103.易碎性与易磨性(1)易碎性:物料被破碎的难易程度,称之为：易碎性。易碎性的好、坏，与物料本身的强度、硬度、密度、晶体结构、裂纹、含水量、脆性等有关。物料的易碎性常用相对易碎性系数表示。它是以标准物料单位产量的电耗为基准，做相对比较而得出来的。计算式如下：式中:Km—物料的相对易碎性系数；Eb—标准物料的单位产量电耗（kwh/t）；EC—被测物料与标准物料破碎条件相同时的单位产量电耗（kwh/t）。相对易碎性系数的测定方法，目前国家没有明确规定。各企业可以自行选定标准物料来测定自己需要测定的物料的相对易碎系数，科学地进行破碎工艺过程的生产控制。值得注意的是：被测物料与标准物料的破碎条件一定要相同。主要是指，要使用同一台破碎机进行试验；入破碎机的物料粒度和出破碎机的产品粒度一定要尽量接近。这样测得的单位产量电耗才有可以代入公式计算。标准物料的相对易碎性系数为1，被测物料的相对易碎性系数如果大于1，说明其易碎性好，比标准物料容易破碎；反之，小于1，则易碎性不好，比标准物料难于破碎。(2)易磨性物料被粉磨的难易程度称之为：易磨性。影响易磨性好坏的因素与易碎性相同，但二者没有明显的规律关系。一般情况下，易碎性好的物料易磨性也好；但是，在水泥生产中,也经常有一些易碎性好的物料，其易磨性并不好。易磨性的好坏以易磨性系数表示，其测定方法，已有国家标准《水泥原料易磨性试验方法》（GB9964-88）和建材行业标准（JC/T734-1996）都做出了明确规定。国家标准规定：用下式计算物料的粉磨功指数Wi，以它代表被测试样物料的易磨性系数。粉磨功指数的物理意义是：被测物料从理论入磨粒度粉磨为成品时，所需要消耗的能量。其数值越大，物料越难磨。反之，数值越小，物料越好磨。这恰好与相对易碎性系数相反，应用时要注意。式中：Wi—粉磨功指数（被测物料的易磨性系数），kwh/t；P—试验用成品筛的筛孔尺寸，80μm；G—试验磨机每转一圈产生的成品量，g/rP80—成品80%通过的筛孔尺寸，μm；F80—入磨试样80%通过的筛孔尺寸，μm。4.颗粒大小表示方法在水泥生产过程中，无论是原料、燃料、生料、熟料、水泥等，都是由大小不同的块状、粒状、粉状颗粒组成。为了表示它们的外形尺寸大小，我们经常使用“粒度”或“细度”这两个术语。这两个名词没有明显区别，只是大家习惯对块状和粒状物料称为“粒度”；而将粉状物料称为“细度”。具体的表示方法常见四种：(1)平均粒径法、(2)筛析法、(3)比表面积法、(4)颗粒组成法。5.粉碎产品粒度特征在水泥生产过程中，对粉碎产品的颗粒组成也可以用筛析法进行测试处理，简单方便地将颗粒群分成几个不同的级别，然后作出他们的坐标图形，这种图形称为：粉碎产品粒度特征曲线；简称为：筛析曲线。利用它可以对粉碎过程进行产品分析和生产控制。用套筛筛析物料时，大孔筛的筛余是小孔筛筛余的一部分，计算小孔筛的筛余时应该将其累计在一起，这才是小孔筛的真实筛余，也称其为筛余累计。它一般用百分数表示，在水泥行业内也常常将其简称为：筛余。例：将50克物料用套筛筛析结果如下：筛孔尺寸（mm）3020100筛余（g）091625筛余累计（g）092550筛余累计（%）01850100(1)查算某一粒径范围颗粒群含量：筛析曲线作好后，从横坐标上任取一点筛孔尺寸，它的筛余求法就是从这一点出发，向上垂直引线，与曲线相交，从交点，再水平引线与纵坐标相交，交点数值就是该筛孔尺寸的筛余。用此方法，求出两个筛孔尺寸的筛余，进行相减，其差质就是这个区间尺寸范围颗粒的百分含量。(2)判断粉碎设备的工作性能：一台粉碎机粉碎几种物料，他们的筛析曲线可能出现的是三种形状（见右图）：凹形、凸形或直线形。凹形表示粉碎产品中细颗粒含量较多，粗颗粒含量较少；凸形表示产品中粗颗粒含量较多，细颗粒含量较少；直线形表示产品中，粗、细颗粒含量相差无几。如果是几台粉碎机粉碎一种物料，产品粒度特征曲线也会出现三种情况：凹形、凸形或直线形。出现凹形的粉碎机，表示其粉碎产品中细颗粒含量较多，粗颗粒含量较少；出现凸形的粉碎机，表示其产品中粗颗粒含量较多，细颗粒含量较少；出现直线形的粉碎机，表示其产品中，粗、细颗粒含量接近。水泥工业粉磨工艺技术与装备的讲座(四)——粉碎理论1.强度理论工业粉碎用的物料，来自天然矿山、井下的开采或工业生产的过程，它们内部本身都存在着许多的局部薄弱面（如：不均质性的解理面、微细裂纹等）。在外力作用时，由于这些局部薄弱面的作用，使其周围产生应力集中，外力增加，应力集中将更大，解理加剧、裂纹扩展开始，必然导致物料的破坏。实际上强度值是随被粉碎物料的形状、大小变化而变化的，物料粒度越小，强度值显著增大。因为物料越大，其不均质性也越大。在物料中的各组份对强度的作用不是叠加的，也不是各组份的平均值，而是最小值。极少量的薄弱部位决定了物料整体的物理性质。2.能耗理论粉碎过程是一个外力做功的过程，物料颗粒粒径的减小与能量消耗之间存在着一个什么样的关系？一直是粉碎理论研究的焦点。一百多年来，许多学者曾提出过一些推力精辟的理论。虽然这些学说都是从一些不切合实际的假设开始，但他们最终研究的结果，在某一个方面对生产实践却具有相当大的适用价值。（1）表面积假说1867年雷廷智（P.R.VonRittinger）提出，粉碎过程是物料由大球形变为小球形的过程，粉碎过程的能耗与物料表面积的增加成正比。实践证明，该理论用于粉碎过程能耗计算，当粉碎产品粒径范围在0.01～1mm时，比较适合。（2）体积假说1885年基克（F.Kick）提出，物料粉碎过程，是由一个大圆柱体受到挤压力的作用，在其内部引起应力和产生应变，应力达到极限，导致物料破坏，变成形状相似的小圆柱体，同时每次的粉碎比都相同，粉碎所消耗的能量与物料的体积或质量的减小成正比。实践证明，当粉碎产品粒径范围大于10mm时，用于粉碎过程能耗计算比较适合。（3）裂纹假说1952年邦德（F.C.Bond）提出，物料粉碎的过程，是一个大正方体在受压的情况下，积累一定的能量后产生了裂纹，由于裂纹的扩展，纵横交错，形成一堆大小相同的小正方体，最后才被粉碎。粉碎所消耗的能量与正方体的边长（颗粒平均粒径）的平方根成反比。实践证明，当粉碎产品粒径范围在1～10mm之间时，用于粉碎过程能耗计算比较适合。3.粉碎机械化学理论粉碎机械化学，它泛指机械运动能量与化学能量的相互转化。它研究固体物料在施加冲击、剪切、摩檫、压缩、延伸等机械力作用后，其内部晶体结构会不规则化和产生多相晶型转变，导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等，随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化。机械粉碎是采用机械能使物料由大颗粒变成小颗粒的工艺过程。在粒