【水泥人網(wǎng)】鋼球的級(jí)配是影響球磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量的主要因素之一。對(duì)多倉(cāng)磨機(jī)而言,一倉(cāng)的鋼球級(jí)配尤顯得至關(guān)重要。按照一般交叉級(jí)配的原則,亦即上一倉(cāng)的最小球徑?jīng)Q定下一倉(cāng)的最大球徑,依此類推,一倉(cāng)實(shí)際上主導(dǎo)了其他各倉(cāng)的級(jí)配。目前,在球磨機(jī)一倉(cāng)比較有代表性的配球方法有兩種,一種是得到公認(rèn)的應(yīng)用最普遍的多級(jí)配球,另一種是近年來才開始采用的二級(jí)配球法。關(guān)于這種配球法國(guó)內(nèi)外已有報(bào)道,對(duì)其褒貶不一。葛洲壩水泥廠從1992年起開始在Φ3m×9m水泥磨上試用二級(jí)配球,并延續(xù)應(yīng)用至今。從這幾年的應(yīng)用效果來看,它與多級(jí)配球相比各有所長(zhǎng),孰優(yōu)孰劣不能一概而定。本文即對(duì)這兩種配球方法作一些初步的探討。
1 一倉(cāng)對(duì)研磨體級(jí)配的基本要求
球磨機(jī)一倉(cāng)主要對(duì)物料進(jìn)行沖擊破碎。其作用效果的好壞直接影響到后面各倉(cāng)研磨效率的發(fā)揮。能否達(dá)到預(yù)期的效果取決于研磨體的級(jí)配參數(shù)合理與否。主要包括:配合級(jí)數(shù)、球徑(最大、最小、平均球徑)的大小,以及不同規(guī)格的球所占的比例等。這些參數(shù)的選擇除了受磨內(nèi)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品細(xì)度要求等因素的影響外,很大程度上是由入磨物料的特性如粒度、易磨性等決定的。反過來講,要衡量鋼球的級(jí)配是否合理,就要看它能否滿足物料的要求。
物料在一倉(cāng)內(nèi)要得到有效的破碎,并達(dá)到適應(yīng)二倉(cāng)粉磨的粒度要求。在選擇一倉(cāng)的級(jí)配參數(shù)時(shí)必須綜合考慮以下幾點(diǎn)基本要求:
(1)要有足夠的沖擊力,即充當(dāng)破碎介質(zhì)的鋼球所具有的撞擊能量超過物料的強(qiáng)度極限。
(2)足夠的沖擊次數(shù)。當(dāng)裝載量一定時(shí),與球徑的大小有關(guān)。在保證足夠沖擊力的前提下,盡量縮小鋼球的直徑,以增加鋼球的個(gè)數(shù)來提高對(duì)物料的沖擊次數(shù)是提高粉磨效率的重要手段。
(3)適當(dāng)?shù)拇媪夏芰Α楸ＷC物料能被充分地粉碎,要求物料在倉(cāng)內(nèi)有一定的停留時(shí)間,即要控制物料流速,以防止物料流速過快而出現(xiàn)竄料現(xiàn)象。
2 多級(jí)配球法
多級(jí)配球法是一種傳統(tǒng)的配球方法,通常選用3～5種不同規(guī)格的鋼球。它最突出的特點(diǎn)是以入磨物料的粒度為依據(jù)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)最大球徑D根據(jù)物料的最大粒徑d來確定,一般按D=28計(jì)算。
(2)各種鋼球的配比一般遵循“中間大、兩頭小”的原則,與物料的粒度分布特性相似。
此外,配合級(jí)數(shù)、平均球徑的確定也與物料的粒度特性密切相關(guān)。
根據(jù)入磨物料粒度的不均勻性對(duì)應(yīng)地選用沖擊力(即直徑)不等的鋼球以滿足各種粒度的物料對(duì)沖擊力的要求是多級(jí)配球的基本思路。在粉磨過程中,物料的粒度由大變小,數(shù)量逐漸增多,相應(yīng)地,所需要的沖擊力下降,對(duì)沖擊次數(shù)要求增多,從理論上講,多級(jí)配球與物料的這種變化過程是相適應(yīng)的。平均球徑是多級(jí)配球中的一個(gè)重要的綜合參數(shù)。多級(jí)配球的沖擊力、沖擊次數(shù)、存料能力都能集中體現(xiàn)在平均球徑的大小上。如平均球徑越大則說明沖擊力越強(qiáng)、存料能力越弱,而沖擊次數(shù)就越少。
由于沖擊力、沖擊次數(shù)、存料能力均與平均球徑有關(guān),在實(shí)際應(yīng)用中往往很難做到合理兼顧。一般說來,當(dāng)某種物料需要較強(qiáng)的沖擊力時(shí),也需要在倉(cāng)內(nèi)停留的時(shí)間長(zhǎng)一些。前者要求提高平均球徑,而后者要求降低平均球徑。這種矛盾的存在是導(dǎo)致多級(jí)配球難以適應(yīng)物料變化的主要原因。多級(jí)配球的這種不足之處在水泥磨中表現(xiàn)尤為突出。如在生產(chǎn)礦渣水泥時(shí)顯得沖擊力過強(qiáng),而生產(chǎn)未經(jīng)破碎的純熟料水泥時(shí)沖擊力又顯得不足。
前面談到,從理論上分析,多級(jí)配球的特點(diǎn)與入磨物料的粒度特性及粉磨過程中物料粒度的變化情況相吻合,但實(shí)際應(yīng)用效果卻相差甚遠(yuǎn)。主要因?yàn)?
首先,鋼球?qū)ξ锪献饔眠^程是隨機(jī)的,不存在選擇性。即鋼球不可能按沖擊力的大小相對(duì)應(yīng)地作用不用粒度的物料。能量小的鋼球遇到堅(jiān)硬的大顆粒物料時(shí)就會(huì)顯得沖擊力不足。對(duì)于小顆粒物料,大鋼球又會(huì)顯得能力過剩。由于能量不能得到合理分配,故難以實(shí)現(xiàn)多級(jí)配球的初衷。
其次,物料在粉磨過程中,粒度沿磨機(jī)軸向逐漸減小,而鋼球在磨內(nèi)沿軸向分布卻是無序的(帶分級(jí)襯板的除外)。因此,多級(jí)配球適應(yīng)磨內(nèi)物料變化的優(yōu)勢(shì)上不可能得到充分發(fā)揮。
第三,多級(jí)配球時(shí)常常發(fā)生鋼球的分層現(xiàn)象,亦即較大的鋼球向研磨體中心層附近移動(dòng)造成沖擊力不足。
3 二級(jí)配球法
二級(jí)配球法即通過選用兩種直徑相差較大的鋼球來進(jìn)行級(jí)配。其目的是為了提高一倉(cāng)的沖擊破碎能力,與一倉(cāng)鋼球的作用特點(diǎn)相吻合。
在二級(jí)配球中,由大球充當(dāng)破碎介質(zhì)。小球的作用主要有以下幾點(diǎn):
(1)起填充作用。降低大球間的空隙率,限制物料流速。
(2)起能量傳遞作用。大球通過它將能量傳遞到空隙中的物料上。
(3)將空隙中的物料“擠”出,置于大球的作用區(qū)域內(nèi)。
二級(jí)配球主要考慮以下幾個(gè)參數(shù):
(1)大球的直徑。與多級(jí)配球一樣,取決于入磨物料的粒度。不同的是,它是以物料中所占比例較大的即有代表性的粒徑為依據(jù)。實(shí)際應(yīng)用中可以以多級(jí)配球中的次級(jí)球徑為準(zhǔn)。如在多級(jí)配球中最大球徑為100mm,在二級(jí)配球中則應(yīng)選擇Φ90mm的鋼球。
(2)兩種球的配比。原則上應(yīng)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%,實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)先取下限,然后根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行增補(bǔ)。
(3)小球的直徑。它取決于大球間空隙的大小,即與大球的直徑有關(guān)。據(jù)有關(guān)資料介紹,小球直徑應(yīng)為大球的13%～33%。
在多級(jí)配球中,物料對(duì)鋼球的沖擊力、沖擊次數(shù)、存料能力的要求都依賴于平均球徑。在二級(jí)配球中,鋼球的沖擊力、沖擊次數(shù)由大球的直徑來決定,而存料能力主要與小球的直徑、裝載量有關(guān),受大球直徑的影響很小,從而緩解了沖擊力、沖擊次數(shù)與存料能力之間的矛盾。因此,相對(duì)來講,二級(jí)配球比較簡(jiǎn)單,在參數(shù)的選擇上也比較容易做到綜合考慮。
4 兩種配球法的應(yīng)用效果及認(rèn)識(shí)
表1為葛洲壩水泥廠Φ3m×9m水泥磨一倉(cāng)先后實(shí)施的兩種配球方案。