陶瓷球與鋼球級配方案設計的差異性

2019-11-09 14:32:31 來源:中國建材報
  濟南大學 陳紹龍

  一、研磨體級配基礎知識

  1.研磨體:在球磨機筒體內以機械力粉磨物料的介質統稱為研磨體。它包括鋼棒、鋼球、鋼鍛、礫石、鵝卵石、陶瓷球、陶瓷鍛等。

  2.裝載量:即研磨體在磨機內的實際重量,以“噸”為計量單位。
  3.填充率:即研磨體在磨內所占的體積與磨內有效容積的百分比(%),如果以小數表示,則稱其為填充系數。
  4.規格與級數:鋼球規格以直徑(Φ)表示,計量單位mm。在我國,每10mm為一級,如Φ90、Φ80、Φ70等等。鋼棒、鋼鍛規格以直徑×長度表示,計量單位mm。
  5.研磨體級配:不同規格的研磨體配合在一起使用,稱為研磨體級配。它減少了空隙率,使其與物料的接觸機會增多,有利于提高能量利用率和粉磨效率。
  二、鋼球(鋼鍛)級配設計原則
  1.根據入磨物料粒徑確定磨內最大球徑和平均球徑

  鋼球最大球徑的選擇可以用計算式,也可以用經驗數據。計算式如下:


  各倉位平均球徑的計算式如下:
  式中,D平均球徑為倉位平均球徑(mm);
  G為倉位鋼球總裝載量(t);
  D1、D2、D3、D4為各級鋼球直徑(mm);
  G1、G2、G3、G4為各級鋼球裝載量(t)。
  2.根據粉磨工藝要求確定各倉填充率和裝載量
  (1)如果入磨物料最大粒徑在5mm以上,一倉需要拋落鋼球沖擊粉碎物料,填充率不要超過30%;如果入磨物料最大粒徑在5mm以下,一倉不需要拋落鋼球,而需要傾瀉鋼球研磨物料,填充率應超過30%。
  (2)如果是開路粉磨系統,前倉填充率應低于后倉,有利于延長物料在磨內的停留時間,確保產品質量;如果是閉路粉磨系統,前倉填充率應高于后倉,有利于縮短物料在磨內的停留時間,提高臺時產量。
  (3)磨機研磨體額定裝載量由設備制造商(產品樣本)提供,各倉裝載量可參照單位倉長裝載量平均分配(也可參考同類水泥廠家生產數據),然后根據各倉填充率換算結果最后確定。總裝載量不得超過磨機額定裝載量,以免主電機故障。
  3.確定各倉研磨體級數及其比例
  (1)鋼球一般3~5級,常取4級,如Φ80、Φ70、Φ60、Φ50。
  (2)鋼鍛一般2~4級,常取3級,如Φ25×20、Φ20×17、Φ17×15。
  (3)為了保證相鄰兩倉粉磨速度平衡,前后兩倉配球應交叉一級,即前倉最小球徑與后倉最大球徑相同。如一倉Φ80、Φ70、Φ60、Φ50,二倉Φ50、Φ40、Φ30、Φ20。

  (4)研磨體級配比例:鋼球采用“兩頭小、中間大”的原則,即最大球和最小球占比例小一些,中間級別占比例多一些。鋼鍛采用平均分配原則,即如果是兩級就各占一半,如果是三級就各占三分之一。


  三、陶瓷球級配設計原則
  目前,我國干法水泥球磨機都是以鋼球為研磨體而設計的。因此,陶瓷球的級配設計原則也要參照鋼球級配的設計原則來確定。二者的主要區別如下:
  1.陶瓷球最大球徑的確定
  依據入磨物料最大粒徑,先計算出最大鋼球球徑,然后確定陶瓷球的最大球徑,即比理論計算的鋼球球徑大一級。
  如果前倉使用鋼球、后倉使用陶瓷球,則遵循前后倉級配交叉一級的原則,并考慮陶瓷球質量輕的因素,選擇陶瓷球的最大球徑應比前一倉的最小鋼球球徑大一級,這樣有利于實現前后倉的粉磨能力平衡。
  2.陶瓷球采用四級配球,陶瓷球的各級裝載量不能平均分配。
  陶瓷球一般采用四級配球,各級裝載量要兼顧緊密堆積的原則,使其空隙率盡量減小,提高陶瓷球與物料的接觸機會和研磨效率,有利于對水泥顆粒的球化造粒,改善水泥產品的使用性能。
  經過多次工業性試驗,我們發現各級陶瓷球的裝載量,不宜采用平均分配的原則。而采用“前少后多”的分配方案(如20%:20%:30%:30%)效果較好,即大球所占比例略低于小球的比例。
  3.陶瓷球填充率與工藝流程無關
  鋼球級配設計時,要考慮按粉磨系統流程(開路、閉路)來確定多倉磨的各倉研磨體裝填形式,前倉高、后倉低,前倉低、后倉高,或前后倉持平等,以便控制磨內物料流速和出磨物料細度。由于陶瓷球材質輕,在球磨機運轉過程中,處于傾斜狀態的陶瓷球會產生較松散的活動空間。相比鋼球、鋼鍛的研磨倉,其物料流速快、通風阻力小。一般情況下,陶瓷球倉適宜的裝載量都要低于鋼球(鋼鍛)倉。所以,無論是開路粉磨系統,還是閉路粉磨系統,陶瓷球倉的填充率都高于前面的鋼球(或鋼鍛)倉。

  如果前倉裝鋼球、后倉裝陶瓷球,后倉應增加填充率2%~3%,才能保持前、后倉物料流速基本平衡,并有利于控制出磨物料的細度值。因為,在相同粉磨時間內,鋼球(鋼鍛)的研磨能力強、粉磨速度快。多次工業性試驗證明:對于兩倉球磨機,前倉鋼球填充率應達到37%以上,尾倉陶瓷球的填充率在40%左右為宜。過高無益,過低無力。

(責編:幸璐)

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