兩級配球法在Φ2.4m*8m水泥球磨機上的應用
2006-07-27 00:00
1、研磨體級配的作用及原則
球磨機第一倉研磨體的主要作用是對物料進行沖擊破碎，同時也起到一定的研磨作用。因此，研磨體進行級配的目的，就是要滿足這兩方面的要求。第一倉粉碎效果的好壞直接對后面各倉的粉磨效率產生影響，并最終影響磨機產量。能否達到粉碎要求取決于研磨體的級配是否合理，主要包括鋼球大小、球徑級數、各種規(guī)格球所占比例等。確定這些參數除了要考慮磨機規(guī)格大小、磨機內部結構、產品細度要求等因素外，還要考慮入磨物料的特性（易磨性、粒度大小等）。
要使物料在第一倉得到有效粉碎，在確定級配時必須遵循這樣幾個原則：首先，鋼球要有足夠大的沖擊力，使鋼球具備足夠能量以擊碎顆粒物料，這與鋼球的最大球徑有直接關系。其次，鋼球對物料要有足夠多的沖擊次數，這與研磨體裝填量和平均球徑有關。當裝填量一定時，在保證足夠沖擊力的前提下，盡量減小研磨體直徑，增加鋼球個數來提高對物料的沖擊次數，以提高粉碎效率。最后，物料在倉內有足夠的停留時間，以保證物料被充分粉碎，這就要求所配研磨體要有一定的控制物料流速的能力。
2、兩級配球法
所謂兩級配球法，就是使用大小兩種不同規(guī)格，并且二者直徑相差較大的鋼球來進行級配。其理論依據是，大球之間的空隙由小球來填充，以充分提高鋼球的堆積密度。這樣，一方面可提高第一倉的沖擊力和沖擊次數，符合該倉研磨體的功能特點，另一方面，較高的堆積密度可使物料能夠得到一定的研磨作用。在兩級配球中，大球的作用主要是對物料進行沖擊破碎。小球的作用一是填充大球間的空隙，提高研磨體的堆積密度，以控制物料流速，增加研磨能力；二是起能量傳遞作用，將大球的沖擊能量傳遞給物料；三是將空隙中的粗顆粒物料排擠出來，置于大球的沖擊區(qū)內。
兩級配球法需要確定以下幾個參數：（1）大球直徑的確定。取決于磨機規(guī)格大小、入磨物料的粒度和易磨性。一般以多級配球中的第二級球徑為準。如某臺磨機在多級配球中最大球徑為100mm，進行兩級配球時就應選擇直徑為90mm的鋼球。（2）小球直徑的確定。取決于大球間空隙的大小，也即取決于大球的直徑大小。通常情況下，小球直徑取值為大球直徑的20%-30%比較合適。（3）大、小球的配比。原則上應保證小球的摻入量不影響大球的填充率。一般小球占大球重量的3%-5%。
在多級配球中，對鋼球的沖擊力、沖擊次數、控制物料流速能力的要求都主要依據平均球徑，就是說受多種規(guī)格球的影響。在兩級配球中，鋼球的沖擊力、沖擊次數由大球的直徑來決定，而控制物料流速的能力主要由小球的直徑、裝填量確定，受大球直徑的影響很小，因而緩解了沖擊力、沖擊次數與控制物料流速能力之間的矛盾。相比之下，兩級配球法比較簡單，在確定級配參數時容易做到綜合考慮。
3、兩級配球法使用情況
3．1工藝參數
球磨機規(guī)格：Φ2.4m*8m兩倉閉路水泥磨，轉速20.93r/min，配570kw電機。
一倉：長度3m，安裝階梯襯板。
二倉：長度4.5m，安裝平襯板，裝載Φ30mm小鋼球，裝載量27t。
選粉系統：Φ2.0m高效旋風式選粉機，選粉效率80%，循環(huán)負荷120%。
物料情況：熟料為干法旋窯生產，KH=0.91；SM=2.4：IM=1.5，入磨前未經破碎，粒度較大，≤5mm約占20%；5-10mm約占40%；10-15mm約占30%；≥15mm約占10%?；旌喜臑闊掕F廠粒化礦渣與少量石灰石，石膏為天然二水石膏，摻量3%-4%。
出磨細度指標： 0.08mm篩篩余2.0%-3.0%，比表面積310-330m²/kg
3．2級配方案
在前述工藝條件下，分別按多級配球和兩級配球兩種方案進行級配見表1。
表1Φ2.4m*8m水泥磨兩種級配方案
|
鋼球直徑（mm）
|
鋼球裝填量（t） |
鋼球數（個） |
平均球徑（mm） |
鋼球堆積密度（kg/ m²） | ||||
|
多級配球 |
兩極配球 |
多級配球 |
兩極配球 |
多級配球 |
兩極配球 |
多級配球 |
兩極配球 | |
|
Φ100 |
2.0 |
--- |
486 |
--- |
79.2 |
88 |
4590 |
4610 |
|
Φ90 |
3.5 |
17.4 |
1169 |
5812 | ||||
|
Φ80 |
6.0 |
--- |
2844 |
--- | ||||
|
Φ70 |
4.0 |
--- |
2836 |
--- | ||||
|
Φ60 |
2.5 |
--- |
2812 |
--- | ||||
|
Φ30 |
--- |
0.6 |
--- |
5045 | ||||
|
合計 |
18.0 |
18.0 |
10147 |
5812 | ||||
從表1可以看出，兩級配球的平均球徑大于多級配球，可以說兩級配球具有更強的沖擊力。另外，在裝填量相同時，多級配球因鋼球總個數多（Φ30mm鋼球因沖擊力很小，不計入兩級配球總個數），所以對物料的沖擊次數應比兩級配球多。此外，兩種級配方案的堆積密度十分接近，因此可以認為二者物料流速控制能力幾乎相同。
3．3效果對比及分析
先后按表1所列兩種級配方案進行生產，結果見表2。
表2 Φ2.4m*8m水泥磨兩種配球方案臺時產量（t/h）
|
水泥等級、品種 |
P．C32.5 |
P．O42.5 |
|
混合材摻量 |
礦渣30%、石灰石5% |
礦渣14% |
|
多級配 |
21.54 |
19.07 |
|
兩級配 |
21.35 |
20.03 |
從表2的產量變化可知，隨著物料硬度和粒度的增大（可由混合材的不同摻量體現出來），多級配球中鋼球的沖擊力與物料流速控制能力之間的矛盾表現就越突出，因而產量下降較明顯。而在兩級配球中則不存在這個矛盾，因為它可以通過大、小球來分別滿足物料對沖擊力和流速控制能力的要求，因而產量變化不明顯，體現出兩級配球的優(yōu)越性。
采用二級配球生產P．O42.5水泥近半年時間以來，磨機的平均臺時產量比使用多級配球提高了近1t見表2，在節(jié)能降耗、優(yōu)質高產方面取得良好效果。另外，采用二級配球還可減少清倉次數，只需根據磨機產量、電流、細度及粉磨水泥的球耗比進行定期補充，除特殊情況外，一般不停機清倉。提高了磨機運轉率。
4、結論
當物料粒度小、易磨性好時，宜采用多級配球，因為此時提高鋼球的沖擊次數是主要的。反之，當物料粒度大、強度高時，提高鋼球的沖擊力是關鍵，故采用兩級配球能體現出明顯的優(yōu)越性。
兩種配球的使用效果受物料變化的影響程度有較大差別。多級配球對物料的變化比較敏感，磨機產量波動較大。兩級配球對物料的變化反應則不太敏感，產量相對穩(wěn)定。也就是說，當物料的易磨性越好時，多級配球產量增加的幅度要高于兩級配球。反之，多級配球產量下降的程度又超過兩級配球。因此多級配球適用于粒度較小、易磨性較好的物料。兩級配球適用于粒度較大、易磨性較差的物料。
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