球磨機系統廣泛用于各種無機非金屬礦的深加工。它用于氧化鐵的超細粉磨，具有臺時產量高，生產綜合成本低，易于操作和管理，產品質量易于控制等優點，但也存在電機功率大，電耗高，對超細粉磨產品質量還難以達到要求等缺點。提高管磨機效率、降低電耗，是管磨機研究的最重要的課題。
1 普通開流磨存在的問題
象粉磨任何物料一樣，普通的開流管磨機粉磨氧化鐵也存在臺時產量低、電耗高等問題。在平均粒徑為4.5μ時，平均電耗高達134kwh/噸。主要的原因是：現在用于粉磨氧化鐵的開流管磨機技術都是套用粉磨水泥的開流管磨機，其襯板、隔倉板型式沒有大的改變，更不用說考慮各技術參數與氧化鐵的粉磨特性相適應的問題。其倉位長度分布、研磨體級配、隔倉板流通率等重要技術存在不合理的因素，因而導致了粉磨效率低，電耗高等問題。
根據我們對粉磨氧化鐵的管磨機所作的調查和分析，發現它存在以下幾個問題：⑴球、段倉間隔倉板篦孔尺寸較大（12mm），物料從球倉到段倉的流動幾乎是暢通無阻，大量的粗物料（5mm以上）進入段倉，糊磨現象嚴重；⑵磨內物料流速太快，從而導致料球比過低。如Ф1.5×5.7m磨機正常停磨時，球倉內幾乎沒有存料。這樣，生產時球砸球，不但效率低，而且磨音特別大，球耗及襯板消耗高；⑶磨內物料溫度高達200～240。C，粉磨工況惡化。圖1是南京磁材廠普通Ф1.5×5.7m氧化鐵開流管磨機內物料篩余曲線。它表明：球倉的后半部分各個粒徑的篩析曲線是一條接近于水平的線段，說明球倉后半部分的粉磨效率很低，倉位布置不合理。在段倉內2mm～5mm的物料篩余下降緩慢，說明鋼段對這些物料的粉磨效果不佳。
圖1 普通開流管磨氧化鐵篩余曲線
總之，普通氧化鐵開流管磨機存在較嚴重的粉磨工況紊亂和效率低的問題，“氧化鐵超細粉磨技術”只有解決這些問題，才能大幅提高磨機產量，達到增產降耗的目的。
2 氧化鐵超細粉磨技術的原理
“氧化鐵超細粉磨技術”的核心是磨內篩分裝置，它能有效擋截對于鋼段來說難于研磨的粗顆粒，從而優化了球倉與段倉的粉磨過程，大幅提高臺時產量，降低電耗。
2.1 球、段倉間增設高效物料篩分裝置
實行磨內選粉，較粗的顆粒返回球倉繼續粉磨，滿足要求的細粉（0.5mm以下）進入段倉。管磨機粉磨效率不高。世界很多學者研究證明，管磨機實際的粉磨功率的利用，僅為總能耗的百分之三到百分之八。粉磨效率之所以不高，其原因是多方面的，而過粉磨是其中一個重要的原因。從粉磨工藝來考察，在粉磨過程中，物料在磨內沿著磨機從磨頭到磨尾的縱長方向上的細度發展，由粗到細，直至出磨細度為合格料，似乎形成一個合理的細度梯度。若進一步深入分析，從縱向的每一點的橫截面上來看，物料顆粒粗細懸殊，細度極不均勻。在段倉內，0.5mm以上的顆粒，有的大到5mm～10mm，這些大顆粒在段倉內，粉磨效率低，很難磨細，我們把它稱之為鋼段的“難磨物料”。為了達到出磨細度的要求，只好用過長的粉磨時間來完成。另一方面，在磨內沿著磨機縱向的粉磨物料，在細度發展過程中，由磨頭到磨尾合格料的百分含量越集越大，但必須要等待全部物料達到細度指標合格后，方可排出磨外。這里的第一個問題是少量粗料過早地與細粉料一起混入下一個倉室 ，耗費過多的粉磨時間；第二個問題是磨內不能及時排出合格料，而浪費大量的能量，一般把它稱為過粉磨。這兩個問題之間存在一定的因果關系，并且從兩個方面共同影響著“過粉磨”這一矛盾過程的發生與發展。入磨物料粒度越小，影響過粉磨性能也小，反之，入磨物料粒度越大，影響過粉磨性能也大。出磨產品細度越細，影響過粉磨越惡劣，出磨產品越粗，影響過粉磨性能得以緩和。這是因為入磨物料粒度大小，引起磨內粉料顆粒組成中的級別的粗細，以此影響著過粉磨，而使粉磨效率難以提高�？傊�，進入段倉物料較粗和出磨物料細度要求高，是氧化鐵超細粉磨產生過粉磨和粉磨效率低下的兩大常見原因。后者不可改變，而前者可通過一定的技術手段加以改造�！把趸F超細粉磨技術”的設計原理，就是在球段倉間增設磨內篩分裝置，實行磨內選粉，使進入段倉的物料不含粗顆粒。以此為中心，對各隔倉裝置、各技術參數作相應的設計與調整，從而大幅提高粉磨效率，達到增產降耗的目的。磨內篩分也改變了球倉的物料分布，粗物料含量提高，便于集中破碎，提高了球倉的粉磨能力。在球、段倉間增設物料篩分裝置后，它有效擋截粗物料，進入段倉的物料只有易于研磨的微粉（小于0.5mm），出磨細度易于控制，粉磨效率高。
2.2 料位調節
磨內料位調節是針對磨內物料流速過快或過慢而設計的一項技術。對氧化鐵的超細粉磨，因其易磨性差，質量要求高，因而產量較低。如果控制不好，磨內料球比就會嚴重偏低，往往不及正常狀態時的三分之一。因此，強化料位調節尤其必要�！把趸F超細粉磨技術”根據對產、質量要求和粉磨物料的特性，使用溢流隔倉板、溢流出口篦板和擋料圈，有效控制磨內料球比在一個合理的范圍以內，大幅提高粉磨效率，降低磨音，并降低研磨體和襯板的消耗。
2.3 使用微型鋼段
對于氧化鐵超細粉磨技術，由于產品質量要求高，一般成品細度控制在20μm以下，平均粒徑4μm～8μm，使用普通的鋼段難以達到質量要求。但在普通的開流管磨機內，因為段倉內存在大量的粗顆粒，完全使用微型鋼段效果也不好。而“氧化鐵超細粉磨技術”，通過物料篩分裝置分選后進入段倉內的微粉，顆粒的均齊性比較好，使用微型鋼段粉磨效率明顯提高。由于有針對性地采用了上述多項技術措施，從根本上消除了惡性粉磨現象，系統的粉磨效率提高30%～50%。
3.“氧化鐵超細粉磨技術”對氧化鐵管磨機的改造
寶鋼集團梅山鋼鐵集團公司（南京磁材廠），利用自身的鐵鱗生產氧化鐵磁鐵粉，產品供不應求，效益良好。但該公司由于管磨機產量偏低，整體上沒有達到應有的生產規模。為此，該公司做了多次試驗，花費數十萬元，效果始終不明顯。最后，他們來到合肥水泥研究設計院，尋求解決技術難題。
針對以上問題，合肥水泥研究設計院把氧化鐵的超細粉磨作為一項課題，組織技術攻關。根據對氧化鐵粉磨特性的分析及其質量的要求，研制和開發了“氧化鐵超細粉磨技術”。2004年對寶鋼集團梅山鋼鐵集團公司四臺氧化鐵管磨機進行了“氧化鐵超細粉磨技術”改造，經過2005年全年的生產總結，證明這項技術達到了預期的效果，本技術的研制是成功的。下表是其技術經濟指標比較。
改造前后技術經濟指標比較 序號 磨機規格m 臺時產量t/h 電耗 kWh/t 研磨體消耗g/t
改造前 改造后 改造前 改造后 改造前 改造后
1 Ф1.5×5.7 0.9 1.15 132 108 1100 708
2 Ф1.5×5.7 0.9 1.2 132 104 1100 705
3 Ф1.2×5.2 0.37 0.48 137 105 1105 690
4 Ф1.2×5.2 0.37 0.48 137 105 1105 690
可見，應用“氧化鐵超細粉磨技術”后，平均臺時產量提高30%，電耗下降22%，噸研磨體消耗下降37%。該技術的主要特點是：⑴在磨內球、段倉之間增設物料篩分裝置，嚴格控制進入段倉物料的粒徑。圖2是氧化鐵管磨機技改后的磨內篩余曲線，可見，進入段倉內的物料1mm以上的基本為零。
圖2 開流超細管磨氧化鐵篩余曲線
⑵調整各倉倉長和研磨體的級配，使其與氧化鐵的粉磨特性相適應。⑶控制好磨內物料流速，使正常生產條件下，料球比達到正常的狀態。⑷加強磨內通風，降低磨內物料的溫度。技改后磨機出口溫度從2400C降到1900C。
4 氧化鐵超細粉磨技術經濟效益分析
4.1.增產效益（規模效益）
南京磁材廠在使用“氧化鐵超細粉磨技術”后，平均臺時產量提高了30%，解決了長期困擾企業發展的窯磨能力不平衡問題，使公司年生產規模相應提高了30%，公司年產量從1.8萬t提高到2.33萬t，年增產0.53萬噸。以t利潤300元計算，年增利潤159萬元。
4.2.節電效益
技改前平均粉磨電耗134kWh/t，技改后平均105kWh/t，省電22%。以每t省電29度、每度電0.5元計算，該公司可年省電費23300t×29kWh/t×0.5元/度=33.785萬元。
4.3.節省鋼材效益
由于臺時產量提高，并改善了磨內的粉磨工況，大幅提高了料球比，降低了磨音，因而研磨體及襯板消耗大為降低。 ⑴研磨體消耗。技術改造前研磨體消耗1100g/t，改造后消耗700g/t，節省37%。該公司年省研磨體9.3t，按每噸0.55萬元計，年省5.1萬元。 ⑵襯板消耗：技改后不再發生空磨和球砸球、球砸襯板等現象，延長了襯板的使用壽命。到目前為止，技改時換上的襯板還光潔如新，其使用壽命暫時無法統計。即使按同等壽命計算，由于產量提高30%，每噸氧化鐵所消耗的襯板降低23%。
4.4.節省投資效益
由于“氧化鐵超細粉磨技術”提高臺時產量30%，對新建磁鐵粉生產線可以大大節省投資費用。一是可以少買少用管磨機而達到同等的生產規模，二是可用較小規格的“氧化鐵超細磨”取代較大規格的普通磨，達到同樣的生產能力。這兩種選擇都可以大幅降低管磨機及其附屬設備、磨房的基建投資。僅計算節電和節省鋼材兩項，保守的估計，用于“氧化鐵超細粉磨技術技術”的投資只需半年時間即可全部收回。
5 結語
由于“氧化鐵超細粉磨技術”全面優化了粉磨過程，克服了普通管磨機內諸多不良的粉磨過程和現象，并針對具體礦物的粉磨特性、產、質量要求而設計多項合理的技術參數，因而大大提高粉磨效率，生產高質量要求的產品。通過生產實踐的證明，“氧化鐵超細粉磨技術”可比普通管磨機提高臺產30%～50%，節電30%～40%左右，降低金屬消耗40%～50%。
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