球破机是南京旋立重机公司在2004年率先推出的预粉磨设备。开发之初主要针对传统破碎机只是从“细碎”上下功夫，由于水泥熟料材质的特殊性，当时市场上推出了几款新型破碎机，在破碎机理上没有大的突破。破碎机细碎物料磨损大、适应性差；球磨机运转率高，但是功率消耗大。如何把两者的优点有机地结合起来，扬长避短，就是当时开发Q—P型球破机的最初思路。球破机的工作原理和球磨机相类似，实现了高硬度物料的超细破碎。使用球破机后，由于出磨料多为粉状，相当于把整个破碎仓移到磨外，磨机主要用来研磨，通过优化磨内结构，可以大幅度地提高磨机产量和比表面积。
2 FM风选磨对球破机的升级创新
球破机作为一种预粉磨设备，在实际使用中，暴露出很多问题。突出表现在以下几个方面：球破机产量低，机内细粉不能及时排出，影响球破机功耗比；对物料水分要求比较严格，水分大了容易糊球；球破机出机物料绝大部分是细粉，但是还是含有3%－5%的大颗粒，进入磨机一仓后给配球带来难题，球配大了，由于进入一仓的主要是细粉，一仓粉磨效率大幅度降低，而球配小了，少量的大颗粒难以破碎，在磨内越聚越多，最终导致一仓失效。
由南京旋立重机联合南京工业大学、盐城工学院联合研制开发的FM风选磨，保持了球破机结构简单、操作方便、工作稳定可靠、工况适应性强、调整方便、投资和运行费用低等优点。对球破机进行升级改造，通过磨内风选，实现FM风选磨内粗细颗粒的快速分离，提高了产量，降低了功率消耗。同时，在磨内加装了磨内筛分装置，确保出磨物料颗粒在3mm以下，为后道磨的磨内优化创造了有利条件。FM风选预粉磨，不仅适用于水泥厂的水泥预粉磨，也可用于生料预粉磨，同时还可应用于其他行业的预粉磨，如矿渣、钢渣、煤矸石、矿石等。
3 FM风选预粉磨工作原理
FM磨工作原理见图1，采用管式磨结构、大钢球破碎，在破碎过程中采用风选原理，把细小颗粒及时带走，实现边粉磨边风选，减少垫层产生的无功浪费，同时减少了过粉磨。该机出料部分设计独特的粗细筛分分离装置，大颗粒物料一直在工作腔内破碎，直至符合要求才能出料。出料部分设计选粉分级结构，从工作腔出来的物料从筒体上多个排料口抛出，在抛出分散过程中利用风再次分级，细小物料随风往上出风口带走，粗颗粒物料沉降至排料口。该机集破碎、研磨、分级功能为一体不仅破碎效率高，粉磨能力强，而且具有自动粗细分级功能，分级精度高，可不再单独配套分级设备。
4 FM风选预粉磨主要结构
FM磨传动方式和边缘传动，根据工作情况分预粉磨类和半粉磨类两大体系。以中心传动为例，主要结构见图2：
进料装置：进料装置由进料斗及支架组成。进料斗内设有可换的2～3块呈一定角度卸料板，物料通过卸料板溜进回转体端部螺旋筒内，由旋转筒旋转将物料输入筒体。进料斗设计有良好进风通道。
工作腔：工作腔是FM磨体的工作主体，由水平放置的回转筒体（内装螺旋筒）、两端的中空轴、传动轴和轴承座组成。中空轴和传动轴采用滚动轴承传动。筒体内两端装有衬板和出料装置，筒体内壁衬板用于物料破碎介质（钢球）的提升及筒体的保护。经破碎合格的物料通过篦板由筛分装置分级，粗物料返回破碎腔，细的物料由进入风选分级装置。
风选分级装置：在筒体圆周多个排料口，外部设置集料罩，细小物料随风带走，较粗物料由集料罩收集至排料口。
传动装置：传动装置由电动机、减速机和两套联轴器构成，电动机通过减速机驱动回转体旋转工作，物料在钢球的冲击滚动、滑动等各种力的作用下，被破碎多次成为成品。
边缘传动：FM磨边缘传动与磨机边缘传动结构形成一样。也是由电机通过一级联轴器、减速机、二级联轴器带动一组大小齿轮驱动筒体旋转。考虑到排料位置，传动必须放在进料端。
5 FM风选预粉磨的应用
5.1FM风选磨作水泥预粉磨工艺中的应用
FM风选磨作预粉磨工艺见图3，物料经FM风选预粉磨粉磨分级后，细的物料随气流进入KSC除尘器，由除尘器收集后汇同FM磨出来的粗料一同进入后道磨。
FM磨出料粒度95%小于2mm，0.08mm筛余50%～60%，可提高磨机产量40%～50%，吨电耗下降3～5kWh，熟料利用率提高2%～3%。
图3 FM风选磨作预粉磨工艺
5.2 FM风选预粉磨在矿渣粉磨中的应用
FM风选预粉磨矿渣工艺流程图见图4。在矿渣磨前采用FM型风选预粉磨，适应矿渣玻璃晶体结构易碎难磨的特性，利用多破少磨原理，尽可能利用矿渣易碎特性增大矿渣破碎，减少研磨，降低粉磨电耗。FM磨出料粒度0.08mm筛余在50%左右，95%小于1mm，实现风选预粉磨。在FM磨预粉磨过程中，可以把矿渣水分大部排出，不进入后道粉磨，解决矿渣受水分的影响，达到稳定高产，并可放宽烘干水分1%～2%，降低烘干成本。FM风选预粉磨出来的产品含铁量占1%，采用磁选彻底除铁，这样进入后道磨的矿粉就几乎没有铁，提高后道磨粉磨效率。在两段粉磨工艺设计中，增设半成品库，有利于降低进入后道磨矿渣温度，增加矿渣的脆性，提高了易磨性。
FM矿渣风选磨工艺特点：矿渣综合粉磨电耗55kWh/t左右，入磨矿渣水份3%左右，出磨矿粉温度30℃～50℃；投资成本低，适合老工艺线改造；无机械故障，运行可靠，使用成本低。
6 FM风选磨和球破机的比较
名称
FM风选磨
球破机
原理
利用大钢球破碎，利用风选原理，及时排出合格细料，排料由风流和料流结合。
利用大钢球破碎，粗细物料一起运动，排料靠料流。
结构
风量大，带筛分。
风量小，不带筛分。
区
别
工艺问题
严格控制100%小于3mm入磨，便于后道磨钢球级配。
大于3mm占5%－8%，不利于后道磨钢球级配。
能量利用率
无缓冲垫层，减少无功损耗，无料位差，不存在三角区，不存在无功浪费。
有缓冲垫层，存在无功损耗，有料位差，存在三角区，无功浪费大。
钢球、衬板寿命
料球比均匀，钢球破碎率低，衬板寿命长。
料球比不均，钢球破碎率高，出料部分衬板使用寿命短。
增产
效果
水泥磨
40%－50%
20%－30%
矿渣磨
50%－60%
30%－40%
7 球破机和FM风选磨用户实例
球破机在理论上分析只能提高系统产量，不能降低电耗，在安徽巢湖一家粉磨站得到了验证。该粉磨站原有1台φ3.2×13m的开路水泥磨，粉磨42.5级水泥，台时产量52t/h－54t/h。后来上了一台球破机，球破机功率320kw，系统总增加功率360kwh，其余为除尘和输送设备系统功率。球破机实际运行后磨机系统台时产量提高6t/h－8t/h。
广西防城港万鑫建材有限公司原有2台φ2.6×13m矿渣磨，磨机产量一直在13t/h－14t/h左右徘徊，矿渣粉磨电耗很高，在70kwh/t左右，同时，必须严格控制磨机入磨水分，使公司经济效益受到了很大影响。2009年2月采用南京旋立重型机械有限公司生产的FM风选预粉磨对该系统的进行改造，现磨机台时产量21t/h－22t/h，比表面积420m2/kg，矿渣粉磨电耗在60kwh/t以下，同时可以放宽放宽烘干机出机水分1%－2%，降低了烘干成本，增产降耗幅度十分明显。
8 DFM动态选粉磨的最新发展
DFM磨是南京旋立重机最近研发的预粉磨新工艺，DFM动态选粉磨作半终粉磨工艺流程见图5。其核心是物料经DFM磨粉磨分级后，约占50%的细粉物料随气流上升，先通过MSC高效动态选粉机再次分级，符合成品要求的物料，随气流进入KSC高效除尘器收集，收集量在20%左右。由于DFM磨采用钢球破碎研磨，物料颗粒形貌好，除尘器收集的物料完全可作成品用。选粉分级的粗料和DFM磨实现磨前多级选粉，进磨物料颗粒粒径分布窄，后道磨过粉磨现象少，可作开路粉磨。
FM磨在水泥粉磨工艺中作预粉磨工艺，DFM磨作半终粉磨工艺。闭路磨、矿渣磨一般选用FM选磨作预粉磨；开路高细磨一般选用DFM动态选粉磨作半终粉磨。 FM磨工艺与DFM磨工艺相比，由于DFM磨工艺简单，投资少，过粉磨现象小，吨电耗低，水泥颗粒粒径分布宽，熟料利用率高，新建企业优选DFM磨工艺。
使用DFM磨工艺效果：增产60%～70%，吨电耗下降5～8kWh，熟料利用率提高3%～5%。
（注：FM风选预粉磨已经获国家专利，专利号：ZL 2005 2 0074062.3。该产品2007年8月获江苏省科技厅颁发的高薪技术产品认定证书，证书号：070815G0038N。FM风选预粉磨系统2008年12月通过中国建材机械工业协会组织的专家评议。）
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