1、傳統R型擺式雷蒙磨粉機的評價分析
    眾所周知，R型擺式磨粉機（又名雷蒙磨）是粉體加工業中應用最廣最普及的粉磨設備之一。自20世紀60年代初上海從美國雷蒙公司引進第一臺4R雷蒙磨以來，設備很快普及到全國各地，品種擴展到2R、3R、5R。30多年來全國已經形成擁有幾百家雷蒙機設備生產廠和幾萬家用戶的產業規模，足見其普及程度。
    存在取決于價值，雷蒙磨能這么普及而且經久不衰，確有適合于我國國情的許多優點：
    (1)應用范圍廣：適于粉磨各類莫氏硬度不大于7、含水量小于8的非塑性礦料，常見的非金屬礦如重鈣、滑石、膨潤土、高嶺土、鋁帆土、硅灰石、葉蠟石、重晶石、沸石、透閃石、海泡石、凹凸棒石、鈦精礦等；又如金屬氧化物如氧化鐵、氧化鎂等，都大量采用雷蒙磨加工。

    (2)產品細度適中：雷蒙磨加工粉體粒徑0.125—0.045mm(即100～325目)的粉體恰恰是目前市場上應用最多、需求量最大的普及型粉料。
    (3)一次制成：從原礦(礦石塊徑≤200mm)到成品粉體配套齊全的一條生產線一次干法加工成功。生產線內含破碎、提升、倉儲、給料、粉磨、風送、分級、收粉、濾濾等設備和工序，自行連續完成各道工序，簡便易行。
    (4)采用氣體輸送和分級容易提升加工效率。
    (5)設備結構簡單，主機低速運行，經久耐用，易操作易維修。因設備生產廠家遍布全國，配件易購易供。產業基礎雄厚，經久不衰，熟練操作和維修人員眾多。
    (6)設備價格低廉，投資和生產成本較低等。
    盡管優點眾多，但隨著技術的進步、市場需求的提升，傳統雷蒙磨的缺點和不足也越來越顯露出來：
    (1)產品細度較低（≤400目）。市場上產品附加值往往與產品細度直接關聯，低附加值的產品已經越來越難以滿足用戶的要求，因此不少用戶僅把雷蒙磨作為粗加工設備，而用氣流磨、攪拌磨、振動磨等來進行超細加工。
    (2)產量較低、能耗較高。隨著一些高效節能新型粉磨設備的出現，拉大了與傳統雷蒙磨的綜合性能的差距。
    (3)粉塵外泄污染環境惡化操作條件，而且產成品損耗較大（大部是超細粉）。
    近年來國內不少科研單位和生產廠家對傳統雷蒙機進行了一些改進：如改進分析器、增加歲葉片數、提高轉速等，有的還采用雙層葉片，產品細度提升到600目；增加收塵系統，減少粉塵污染；采用二次分級系統，從325目成品粉中分選出800～1 250目的超細粉等。改進措施不少，但始終沒有形成氣候，廣大用戶和廣闊的粉磨市場迫切需要新一代更加高效節能．加工范圍更大的擺式磨粉機問世。
2、超細擺式磨粉機的開發
    根據前面這些改進的經驗和成果，我們將開發超細擺式磨粉機的目標定位為：在主機功率不變的前提下，充分挖潛改造，不但把原有產品粒度范圍內（100～325目）的產量大幅提高，實現高效節能；而且要擴大加工產品粒度范圍至l 250目，實現超細粉磨及分級功能。在高產節能、超細的前提下確保設備更加耐久可靠，并簡化操作，從而使之成為老式擺式磨粉機的一種更新換代的產品。
    (1)分級機改造。
    從雷蒙主機磨出粉體的粒徑分布中可知，其中有一定的超細粉含量，所以獲得超細粉的關鍵就是改進分級系統。傳統雷蒙磨的產成品設計定位在80～325目(通篩率95%)的范圍內。采用的分析器是軸流風扇的結構，葉片少、轉速低。存在在直徑方向線速度不一致（分級范圍較寬），而且在外沿上與罩盤間隙較大容易漏粉等缺陷。因此分級粒徑較大，容易有大顆粒污染。當初原設計鼓風機風壓風量參數也是依據加工細度和分析器、管道阻力來選定的，大流量低風壓顯然對適應高細分級機的改造不利，必須徹底改造。
    根據離心式葉輪分級機的分級理論：分級機的分離粒徑在相同葉輪園周速度的前提下與葉輪的直徑成反比，即為了減少分離粒徑必須使用直徑小的分級機。但小直徑分級機，通過面積小，處理量也小，為獲得小分離粒徑而處理量大的效果，只有通過多個葉輪組合的辦法。90年代中期，國內一些大專院校科研單位首先在4R雷蒙機上成功地進行分級改造，采用直徑400×3組合式渦輪分級機來取代原有的扇葉式分析器，使分級細度提高到600—800目。目前國內外廣泛采用的ATP型渦輪式超細分級機，在確保分細度的前提下為提高產量而采用多輪組合，最大的做到直徑500 x6，這種設計不但結構復雜，而且還要保證各葉輪間同步運行，因此成本很高還不易維護。對于改造4R、SR這樣普及型低成本的粉磨設備則必須另尋出路。
    我們經過長期的探索和試驗，大膽向傳統分級理論挑戰，摸索出一套開發大型超細葉輪分級機的經驗數據，并總結出一套新的分級理論。我們將單個直徑達550、750，1200的三種渦輪成功地應用在4R、SR、6R超細擺式磨的分級機上，分級范圍從100目一直到1 500目。在二次分級設備上我們用同樣的葉輪，提高轉速后分級粒徑可達到2 500—3 000目。從分級能力、效率、細度、精度等各項綜合指標來考核，這種新型的分級設備達到了目前國內外的先進水平。此系列單輪式分級機，體積小、結構簡單、使用維護及調速控制都十分方便，性能可靠、經久耐用、深受廣大用戶歡迎。
    大直徑葉輪分級機的成功關鍵在于對分級機進行合理的結構和工藝設計，我們的做法是：
    適量增加葉輪的葉片數。因為葉片越多，葉輪每轉一周對通過葉片的微粒的撞擊幾率也就越高，產生的離心力場也就越大。葉片的厚度應盡量選薄一點，因為葉片越薄則對通過葉輪的帶塵氣體的阻力就越小。
    合理的分級機外殼形體設計。這關系到分級室的形狀和區域范圍。如分級室過小，則粉體會在分級室內亂反射，使渦流變得十分紊流，影響正常分級。如分級室過大，則分級粒子受不到離心力的充分作用，容易產生滑移而不能被完全卷進渦流里。另外分級室的形狀還應有順流導向作用，有利于合格細粉進入葉輪內部，不合格的粗粉返回磨機重磨。試驗證明，我們設計的錐形殼體與原機的擴徑式弁級筒箱相比體積小而效率高。
    設計優良精密的密封結構。這是防止粗顆粒從葉輪端面混入葉輪內部污染產成品的關鍵環節，我們設計了特殊的多層迷宮結構，不但拐彎多、迷宮間隙可調，而且進口處的葉片還會產生輔助離心力作用，阻止大顆粒從迷宮處進入。密封效果極佳，從產成品實測數據可看出，在迷宮處泄露的大顆粒不到十萬分之一。但這“精密”迷宮對原料的含水量要求較嚴（最好≤6%），對于分級含水量較高又濕又粘的粉體，迷宮中的小間隙容易被諸塞，使葉輪阻力驟升，無法長時間工作。為此我們設計了自清式迷宮結構，采用氣壓隔離密封可以自動清理迷宮內的沉積物，使其可長時間連續運行。
    將分級輪布置在最佳位置。實現良好分級的另一要素是進入分級區的顆粒必須充分分散，否則分級輪會把團聚的顆粒當成大顆粒打出輪外，回磨重磨，這樣不僅減少了細粉的產量，也增加了磨機的能耗。因此分級機與磨粉機的磨粉區的相對高差位置就十分重要，分級機的位置應選擇在雷蒙機磨粉過程中最分散的區域，過近或過遠都對分級不利。有些廠家和用戶把磨成的粉體引出來并用較長的管道與分級機相聯，這樣已經被分散的粉體在管道輸送中又重新凝聚起來，反而不利分級。如果把引出的粉體捕集、倉儲后再二次分級，則更會增加分級時將凝聚顆粒再分散的難度。
    (2)風送系統改造。
    分級機能否良好地實現分級功能，除了其本身的結構參數外還取決于與之相匹配的風送系統。從葉輪分級機的分離粒徑公式可看出：分離粒徑的大小與葉輪轉速成反比而與通過葉輪的風量的平方根成正比。傳統雷蒙磨的鼓風機與風扇狀分析器相匹配，其額定風量很大而風壓較低，滿足分級100～325目的范圍。對于我們設定的目標100～1 250目的分級范圍而言，分級范圍有了很大的變化，因此為了實現超細分級必須大幅度降低鼓風機的風量。而其風壓應大幅度增加，以便克服引入高速大葉輪分級機后所產的阻力的增加(根據我們測試，上述超細分級機在分級1 250目時其反風壓可達到2 800～3 600Pa)。從分離粒徑公式可得出要獲得較小的分級粒徑必須增加葉輪轉速并減小風量，同時還必須使通過葉輪的氣流處于層流狀態。較小的風量和流速不易把磨腔內的大顆粒帶上去進入分級區，減小分級輪外圍的分級壓力，更重要的是容易使通過葉輪的氣粉流形成層流狀態，有利于分級效率和精度的提高。大量實驗證明：為了獲得較小的分級粒徑，減小流量的效果往往比增加葉輪轉速的效果更好。當然過小的流量也會降低產量，所以必須反復試驗、合理選擇以尋求最佳的工藝參數。
    (3)給料量的控制。
    我們在給料量自動控制電路中設置了二種工況：一是保留了原有傳統擺式磨粉機加工325目以下粗粉時的自控電路，用主機和鼓風機電流來控制給料機開停的功能，以保證磨機順暢運行；二是設計了加工800目以上超細粉時用分級機電流來控制給料量的自控電路。要使磨粉機在加工超細粉料時能夠發揮最大的潛能，即既要保證成品細度，又使產量最高，則關鍵在于控制給料量，使吞吐均衡， “消化”良好，使分級功能得以良好的發揮。良好的分級則要求氣體中含粉濃度不能太大，應盡量減小顆粒間在輸送分級過程中的相互干擾。如果氣流中含粉濃度過大，則分級效率降低，成品中還易造成大顆粒污染。但如濃度過小則產量太低。氣流中粉體濃度的大小受給料量、磨粉能力以及鼓風機風量等因素決定。我們在分級機的調速電機電路上并聯了電流表和電流繼電器，分級機電機的負載電流與分級機葉輪轉速，通過葉輪的氣體流量及所帶的粉體濃度有關，而且影響十分敏感。在轉速、流量一定的前提下，粉體濃度越大，負載電流也越大，用此法來對給料量進行自動調控，效果十分明顯，使磨機長期在優質高效區運行。
    (4)改進收粉系統。
    傳統雷蒙磨機用大直徑短錐體的單筒旋風收塵器來實現固氣分離，用小直徑的旋風收塵器來回收余氣中的細粉。這種又粗又短的旋風收塵器對于回收325目以上的細粉效率較低，當粉體細到1 250目時，收粉效率只有50% N55%，這顯然不能滿足加工超細粉的要求。我們改進設計，采用小直徑長錐體的組合式高效旋風收塵器，它對l 250目超細粉的回收效率高達95%以上，而對325目粉體的回收率可達99%。由于旋風收塵器直徑小產能低，我們采用多個并聯組合的辦法來增加收粉能力。余粉的收集采用脈沖式濾袋收塵器，用引風機使風送循環系統處于負壓狀態，既保護了環境又避免了粉塵外泄。
    (5)改進磨粉機主機結構及研磨參數。
    要提高磨粉機的細度產量，磨粉機的磨粉能力無疑起主導作用。只有磨得出來，才能選分出來。幾十年來，傳統磨粉機的主要結構參數如磨輥的直徑和厚度、磨圈的直徑、主軸的轉速都保持不變，成了傳統的技術禁區。從磨粉原理看，擺式磨粉機通過懸掛在梅花架上的磨輥裝置在主軸帶動下作旋轉運動。在離心力的作用下磨輥壓向磨圈，在磨擦力作用下輥子作自轉運動。這種磨輥在磨圈上的碾壓轉動形成磨粉的主要機理。由此分析，要提高磨粉能力必須要①提高碾壓力；②旋轉一周的碾粉面積（輥子的高度×磨圈內徑）；③增加磨輥與磨圈的接觸機率；④增加主軸的轉速。目前一些廠家多在提高碾壓力上下功夫，如采取壓力彈簧和液壓油缸施力的辦法，但這種辦法有利有弊。傳統雷蒙磨懸輥裝置能自由擺動，在旋轉碾磨過程中能自行躲開一些較大較硬難以一次粉碎的物料，既保護了磨輥裝置免受損害，產生的彈跳所形成的撞擊作用又有利于粉碎，所以利弊得失要從最終的細度產量來衡量其改進的效果。我們采取了①增大磨輥直徑、磨圈直徑；②精加工輥子表面使輥子與磨圈一開始就進入精磨狀態，接觸良好、磨損均勻；③增加主軸轉速7%～8%等一系列措施，上述措施增加了磨粉效果，自然也就增大了電機動力負荷，在主機電機功率不變的前提下，負荷平衡點后移。我們把加工粗粉時（≤325目）的產量盡量控制在接近電機的額定負荷的范圍內，以便充分發揮設備潛能，而對于加工細粉時（≥600目）由于產量減少，負荷也跟著減少，電機功率有很大的富裕量，因此這種參數選擇是有利于提高綜合加工的能力。
    (6)改進給料裝置，強化結構，隔離振動，增加可靠性和耐久性。
    在加工超細粉體時，擺式磨粉機存在一種致命的隱患，即所謂磨棍與磨圈之間的“敲缸”現象。所謂“敲缸”就是指在粉磨過程中，磨輥與磨圈之間鋼與鋼直接接觸、彈跳而產生的強烈的振動和噪音。傳統雷蒙磨由于加工細度范圍在100～325目之間，粒度粗，給料多，在鏟刀大量喂料下形成一層緩沖填層，減少了兩者之間的直接接觸，但是當磨超細粉時，尤其在加工超過800目以上的細粉時，由于磨內喂料量小，粉體又特別細，所以這種緩沖填層就很薄，極易造成磨輥與磨圈直接接觸，  “敲缸”現象十分嚴重，形成頻率很高的振動與噪聲，對部件的疲勞破壞十分嚴重。最易造成風箱、罩筒等焊接結構部件的開裂、振斷聯接螺栓以及磨輥軸。我們首先在改進鏟刀鏟料裝置上下功夫。原機的大底座，其渦流風道底面與接料墊板平齊，而且鏟刀的外側擋板又較矮，旋轉的鏟刀在鏟起原料時被強風吹刷，對于塊料和大顆粒原料影響不大，但對細粉尤其是被分級機打回來的細粉就會被風吹走，一方面這些不合格的細粉輸不到輥子與磨圈的研磨區失去進一步研細的機會，另一方面會大幅增加分級輪外分級區的粉塵濃度不利于提高分級效率。因此我們改進了鏟刀與大底座的結構，同時將加料口的位置遠離回氣箱進風口，保護這些細粉不被強風吹走，盡量多的送入研磨區，不但提高了研磨效率而且增大了在加工超細粉時的填層厚度，減緩了“敲缸”現象，降低了振動和噪音。
    通過采取一系列的強化結構及隔振措施，效果顯著。大底座采用鑄鋼件，增加壁厚和筋厚，中心軸架、梅花架也同樣得到加強；磨輥裝置采用滑動軸承，強化輥輪與軸套的裝配鋼性和強度；采取隔振和軟聯接結構，將回氣箱、罩筒與分級機安裝在另外的機架上直接支承在地基上，與磨機振動最激烈的大底座部件徹底隔離，改用帆布軟聯接，極大地保護了這些部件免受振動之害，增加可靠性及延長壽命。
    幾年來的不斷探索改進使超細擺式磨具備工業實用性的條件，經過全國上百家用戶的長期使用證明其高效節能超細等一系列優異性能，達到預期設定的更新換代的各項目標。
3、超細擺式雷蒙磨粉機的性能與效益
    超細擺式雷蒙磨粉機與傳統雷蒙磨的綜合性能對比：

    (1)產量：加工相同原料生產同等細度的產品產量增加約70%—90%，詳見表l（以加工重鈣為例）。
    (2)能耗：單位噸電耗節省30% - 35%，見表2（以加工325目重鈣為例）。

    (3)成品細度：4MRX3516、5MRX4419可以一次性生產≤1 250目的超細粉體，產品細度完全達到國家標準，800目通篩率即可達99.97%以上，1 000目以上產品即無大顆粒殘余。
4、新老技術標準主要指標對比
    由我公司起草的關于MRX系列超細擺式雷蒙磨粉機的國家行業標準，使這種新產品更加產業化、標準化。
    (1) 雷蒙磨粉機基本參數（均含收塵器）：詳見表3。
    (2)標準細度產量標定：詳見表4～6。

    通過以上性能數據和技術標唯對比可以看出超細擺式雷蒙磨粉機與傳統雷蒙磨相比實現了高產、節能、超細等一系列優點，設備性能全面提升，達到了預期的升級換代的目標，產品深受國內外廣大多用的歡迎，目前我公司正在加大生產能力，以滿足市場需求。目前還設計成功6MRX5525大型超細擺式雷蒙磨粉機，其生產能力3倍于5MRX4419，可滿足大型粉體加工用戶的需求，其自動化程度、產品質量、可靠耐久性等方面及上一個新的臺階，使之真正實現升級換代的目標。
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