1 影响磨机产质量的磨内因素
1.1 磨机筒体内的通风
磨内通风良好有利于降低磨内温度、排出水分、减少过粉磨现象和提高粉磨效率。经验证明，圈流粉磨的球磨机，磨内风速应保持在0.8-1.0m／s左右，而开流粉磨时应控制在1.0-1.2 m/s左右，这样才能适应磨机节能高产的要求。我们也可以按磨机实际产量来进行通风机的选型，经验公式如下：
Q=400G
式中Q为球磨机通风量，m３/h
G为球磨机产量， t/h
400为经验系数。
1.2 磨内结构
磨内结构是指磨机筒体内的衬板、篦板、隔仓板和进、出料装置等。
磨机衬板主要是用来保护筒体，避免研磨体和物料对筒体的直接冲击和摩擦的，其次是可以用不同型式的衬板来调整各仓内研磨体的运动状态。
磨机隔仓板的作用是：
⑴将研磨体分隔开。
⑵防止大颗粒物料窜向出料端。
⑶控制磨内物料的流速。
⑷能控制和改善磨机通风状况。
1.3 合理调整研磨体装载量与级配
由于粉磨工艺条件的变化，传统的填充率设计和配球方法已很难适应目前磨机节能高产的需要。必须根据实际的入磨物料粒度、易磨性系数（或相对易磨性系数）、衬板及隔仓板的形式、安装位置、磨机功率、转速等，进行必要的各仓位研磨体动态试验、计算确定。
(1)研磨体装载量
磨机内研磨体（钢球、钢段）的装载量一般根据磨机的有效直径、有效长度、填充系数和研磨体的比重等计算确定，较麻烦。现特推荐一个由黄有丰教授提出并经生产实践检验可使用的筒易公式：
研磨体装载量G=D2L t
式中：D为磨机的有效直径 m；
L为磨机的有效长度 m。
另还可根据研磨体装载量的吨数大致确定应配多大功率的电机。即1吨研磨体量要求配备约10-12kW的电机功率。研磨体的级配与入磨物料的粒度有着直接的关系，入磨物料的粒度一旦有变化，研磨体的级配则应作相应的调整。
(2)磨机填充率（系数）
装入磨内研磨体之容积占磨机有效容积的百分比称为磨机的填充系数，又称填充率。它是反映磨内研磨体装载量多少的一种常用表示方法。其值与磨机的结构、转速、粉磨形式、粗或细粉磨以及研磨体材质等因素有关。管磨机和球磨机较低，一般为0.40以下。
关于磨机各仓的填充率（系数）对磨机产量的影响己有许多文章、专著介绍，恕不在此赘述。但对每一台磨机而言，在工艺条件相对稳定的情况下，都存在有一个最佳的填充率，此时产量最高而电耗又最低。我国设计的中小型磨机，产品说明书中给定的填充率取值偏低，包括研磨体级配基本不适用，而配套的电机又有较多的富余。
(3)研磨体级配
为了使磨机的粉磨效率提高，不仅要考虑研磨体的装载量，而且还必须确定用那几种规格的研磨体及它们的用量，即研磨体的级配。
磨机在进行粉磨时，物料一方面受到研磨体的冲击作用，另一方面也受到研磨体的研磨作用。显然，在单位时间内，研磨体与物料接触点越多，粉磨越容易完成。当磨机装载量一定时，要增加物料与研磨体的接触，则研磨体的尺寸越小越好。但另一方面，要想将较大物料块击碎，则研磨体必须有足够的冲击能力才行。磨机的任务是既要保证对较大的料块进行破碎，而又要将物料研磨到一定的细度，因此，在其它条件一定的情况下（如磨机各仓长度、入磨物料粒度等），这个任务只有通过选择大小适合的研磨体和将它们合理配比才能完成。
2 球磨机优化磨内结构的主要途径
2.1 加强磨内通风
磨内通风对产质量都有明显影响，通风好，不仅可将细粉及时排出磨机，以免形成过粉磨，而且还可以带走粉磨热量，降低磨内温度，减少石膏脱水和尾仓糊球堵篦。一般圈流磨内风速为0.8-1.0m/s，而开流磨由于磨内温度高，风速要比圈流磨的高些。有些厂采用的是90年代以前设计的球磨机，在结构上一般都存在风路不畅的问题，可以通过在进料口处开通风口、进料口螺旋的改进、下料溜子作成阶梯形、放大隔仓板和出料篦板的中心孔以及卸料口加强锁风等措施加以改进，不仅解决了堵料现象，而且加大了通风面积。
2.2 改进隔仓板和出料篦板
早期设计的隔仓板及出料篦板，只是为了按功能划分仓室、隔离大小钢球和阻挡研磨体不被排出，而今则具有控制物料流速、平衡首尾仓的粉磨能力、提高料球比和防止反分级的作用，由此增大了研磨体动能的有效利用，从而提高了产量。对老式球磨机便可按物料特性选择带筛分功能的隔仓板和出料篦板。筛分隔仓板是一种能对通过隔仓板的物料进行粗细分级的新型隔仓板，其主要作用是对进入细磨仓的物料进行筛分，阻止粗颗粒进入细磨仓，为细磨仓使用比表面积大、粉磨效率高的微型研磨体创造了条件，即新型隔仓板不仅增加了控制料流及平衡各仓粉碎能力的功能，而且可以实现粗细颗粒的分级和强制提升物料的作用，使较细的物料及早进入细磨仓进行粉磨。
2.3 增加活化装置
为充分发挥磨机的粉磨潜力，磨内还可增设活化装置，为微介质创造三维的运动条件，强化研磨能力，使研磨体的动能得以更充分利用，从而使粉磨效率大幅度地提高。活化装置的主要结构是在磨机衬板上安装与磨机轴向成一定角度的梯形装置，其高度约为磨机筒体直径的20-30%，厚度为40mm左右，宽度同衬板宽度。视产品的不同要求，沿磨机轴向安装2-5道，纵向与磨机衬板每隔一块安装一块。由于活化装置的作用，研磨体在磨内除沿着磨机衬板作圆周运动外，还作轴向运动。与此同时，离筒体衬板较远的研磨体因磨机衬板不能有效带动而运动程度减弱的滞留区因活化装置的作用可得到消除。
2.4 分级衬板的应用
衬板除起防护作用外主要是用来调节研磨体的动态分布和运动轨迹，它的形式要与磨机转速、物料特性相匹配。各种新型衬板的使用，对研磨体运动状态的调节以及对物料的适应性都有了较大的改善。磨机尾仓选用双曲面衬板，在轴向和圆周方向均有倾斜曲面，不仅能够增加钢球的横向分级，还能提高钢段、钢球的研磨效率。
分级衬板可使磨机内研磨体实现分级，形成大球打大料、小球打小料的理想状态。
球磨机工况的最佳化，即是指磨内对物料的破碎能力与研磨能力相匹配与平衡。其关键在于磨内研磨体的填充率与级配。传统的球磨机工艺参数，都是以当时的机、电条件和粉磨理论为依据而确定的。如今进相机、变频调速器的使用和大型滚动轴承代替轴瓦，生产实践早已突破了传统的工艺规范：磨内填充率由29-31%提高到36-40%，磨机转速也提高了5-10%，有的甚至接近临界转速，研磨体装载量也相应增加等等，磨机优质、节能、高产十分明显。
2.5 适当加快磨机转速
适当提高转速对直径较小的磨机比较有效，因为这些磨机由于直径小，钢球的冲击力不强，加快转速后可强化磨机的粉碎能力，这是因为：①加快转速就是增加了磨内每个研磨介质的冲击次数。②使磨内研磨介质之间、研磨介质与衬板之间的摩擦、研磨作用加强。
3 应用实例
安徽繁昌YN建材有限公司在2006年1月投产的一台φ2.6×13m高产高细水泥磨，一直未达到设计产量，运行中对磨机研磨体级配进行了多次调整，但效果一直不理想，磨机产量一直在20t/h左右徘徊，不但达不到预期目标，还经常堵磨，有时一星期堵两次，每次都得停磨清理，不但影响了产品质量，还降低了设备运转率，使厂经济效益受到了很大影响。2008年12月接受了南京苏材对该系统的改造方案，使该磨机最高产量达32t/h，稳定产量达到30t/h，比表面积在360m2/kg，且解决了堵磨的情况。
3.1 原粉磨系统工艺参数
磨机规格φ2.6m×13m开流高产高细水泥磨，电机功率1000kw，转速20.8r/min,年产PO42.5水泥25万吨，设计产量25～32t/h，筛余＜3.0%，比表350m2/kg；
一仓：长3.5m，提升衬板，单层隔仓板，钢球φ80～φ50mm，平均球径φ62.33mm，填充率31%，装载量30T；
二仓：长2.5m，分级活化衬板，双层筛分带扬料板，出料篦板为盲板，篦缝为8mm，钢球φ50～φ30mm，平均球径φ45mm，填充率29%，装载量16T；
三仓：长6.75m，，锻φ30×35mm～φ12×14mm，磨尾出料篦板篦缝为6mm，篦孔呈放射状，填充率27%，装载量37T；
3.2 改造方案
1．由于磨前有预破碎，入磨物料的平均粒径不大，为了使各仓的能力相匹配，我们对管磨机的各仓长作了相应的调整。缩短一仓破碎仓长度，二仓保持不变，将一仓缩短的长度增加到三仓，容积的增加对提高磨机产量、增加细磨仓的研磨能力、稳定水泥细度及表面积都非常有利。
2．对磨机隔仓板进行改造，前仓单层隔仓板，换成有较强筛能力和通风效果的新型磨内筛分装置。对一仓物料进行强制筛分，拦截大颗粒的物料，使其仍返回一仓内继续破碎研磨，以控制进入二仓物料的最大粒度，将合格的细粉及时筛分进入二仓，减小一仓料垫作用，充分发挥一仓破碎能力。
3．二、三仓的隔仓板也更换成新型磨内筛分装置。其功能与一、二仓的相同，只是具体参数根据物料的性质作了相应的调整，使物料通过第三仓研磨后达到要求的产品细度及高比表面积。
4．原出料篦板呈放射状篦缝，易堵塞，采用具有料段分离功能的强溢流型出料装置，自洁能力好的篦板，彻底解决了因篦板的缺陷造成过粉磨现象，完善了磨机出料质量，减少了静电现象，提高了产品质量。
5．隔仓板与出料篦板改造后，又对各仓研磨体级配和填充率进行了优化。
(1)因粒度相对小，难磨，又适当增加了小尺寸研磨体的比例。
(2)出磨水泥细度和性能是产品直接的质量指标之一，水泥要求早期强度高，同时希望提高28天强度，因此研磨体规格的选用至关重要。三仓使用了锥形微锻，在同等装载量条件下锻的个数增加，细颗粒含量增加，水泥比表面积增大，提高了研磨效率。由于出料量增大，三仓的容积增加，物料在磨内研磨时间增加，保证了产品细度及比表面积的要求。比表面积增加达到了360m2/kg，产量也直线上升。
3.4 系统改造后效果
采用改造后的高细开流磨，不失为水泥粉磨系统改造的行之有效的途径，在成品细度控制在80μm筛余＜2%的情况下，比表面积平均为360m2/kg以上。水泥的产量平均稳定在30t/h，提高了10t/h，提高幅度达30%，粉磨电耗也相应降低，研磨体消耗量降低。
改造后的经济效益可通过如下数据说明：
原产量21t/h×24=504t/天， 减去因停机影响，全年按300天计
则504t/h×300=151200T/年
现30t/h×24=720T/天，全年按330天
则720×330=237600T/年
一年增加水泥237600-151200=86400(T)
每吨按20元利润计86400×20=1728000元
3.5系统改造前后对比
|
仓别 |
一仓 | ||||||
|
级配 |
φ80mm |
φ70mm |
φ60mm |
φ50mm |
总装载量t |
平均球径mm |
填充率率% |
|
改造前 |
3 |
9 |
10 |
8 |
30 |
62.33 |
31 |
|
改造后 |
1.7 |
4．5 |
5 |
5．5 |
16.7 |
63.8. |
30 |
|
仓别 |
二仓 | |||||
|
级配 |
φ50mm |
φ40mm |
φ30mm |
总装载量t |
平均球径mm |
填充率率% |
|
改造前 |
7 |
6 |
3 |
16 |
42.5 |
29 |
|
改造后 |
5 |
6 |
6.15 |
17.15 |
41.69 |
31.5 |
|
仓别 |
三仓 | |||||
|
级配 |
φ30×35mm |
φ25×30mm |
φ14×16mm |
φ12×14mm |
总装载量t |
填充率率% |
|
改造前 |
3 |
15 |
10 |
9 |
37 |
27 |
|
改造后 |
6 |
15 |
16 |
10 |
48 |
28.5 |
表1-3 磨机调整前后研磨体级配
|
隔仓板型式 |
一、二仓之间 |
二、三仓之间 |
|
改造前 |
单层 |
双层筛分 |
|
改造后 |
双层筛分 |
双层筛分 |
表4 磨机调整前后隔仓板型式
