【水泥人网】钢球的级配是影响球磨机产质量的主要因素之一。对多仓磨机而言,一仓的钢球级配尤显得至关重要。按照一般交叉级配的原则,亦即上一仓的最小球径决定下一仓的最大球径,依此类推,一仓实际上主导了其他各仓的级配。目前,在球磨机一仓比较有代表性的配球方法有两种,一种是得到公认的应用最普遍的多级配球,另一种是近年来才开始采用的二级配球法。关于这种配球法国内外已有报道,对其褒贬不一。葛洲坝水泥厂从1992年起开始在Φ3m×9m水泥磨上试用二级配球,并延续应用至今。从这几年的应用效果来看,它与多级配球相比各有所长,孰优孰劣不能一概而定。本文即对这两种配球方法作一些初步的探讨。
1 一仓对研磨体级配的基本要求
球磨机一仓主要对物料进行冲击破碎。其作用效果的好坏直接影响到后面各仓研磨效率的发挥。能否达到预期的效果取决于研磨体的级配参数合理与否。主要包括:配合级数、球径(最大、最小、平均球径)的大小,以及不同规格的球所占的比例等。这些参数的选择除了受磨内结构、产品细度要求等因素的影响外,很大程度上是由入磨物料的特性如粒度、易磨性等决定的。反过来讲,要衡量钢球的级配是否合理,就要看它能否满足物料的要求。
物料在一仓内要得到有效的破碎,并达到适应二仓粉磨的粒度要求。在选择一仓的级配参数时必须综合考虑以下几点基本要求:
(1)要有足够的冲击力,即充当破碎介质的钢球所具有的撞击能量超过物料的强度极限。
(2)足够的冲击次数。当装载量一定时,与球径的大小有关。在保证足够冲击力的前提下,尽量缩小钢球的直径,以增加钢球的个数来提高对物料的冲击次数是提高粉磨效率的重要手段。
(3)适当的存料能力。为保证物料能被充分地粉碎,要求物料在仓内有一定的停留时间,即要控制物料流速,以防止物料流速过快而出现窜料现象。
2 多级配球法
多级配球法是一种传统的配球方法,通常选用3～5种不同规格的钢球。它最突出的特点是以入磨物料的粒度为依据。主要表现在以下几个方面:
(1)最大球径D根据物料的最大粒径d来确定,一般按D=28计算。
(2)各种钢球的配比一般遵循“中间大、两头小”的原则,与物料的粒度分布特性相似。
此外,配合级数、平均球径的确定也与物料的粒度特性密切相关。
根据入磨物料粒度的不均匀性对应地选用冲击力(即直径)不等的钢球以满足各种粒度的物料对冲击力的要求是多级配球的基本思路。在粉磨过程中,物料的粒度由大变小,数量逐渐增多,相应地,所需要的冲击力下降,对冲击次数要求增多,从理论上讲,多级配球与物料的这种变化过程是相适应的。平均球径是多级配球中的一个重要的综合参数。多级配球的冲击力、冲击次数、存料能力都能集中体现在平均球径的大小上。如平均球径越大则说明冲击力越强、存料能力越弱,而冲击次数就越少。
由于冲击力、冲击次数、存料能力均与平均球径有关,在实际应用中往往很难做到合理兼顾。一般说来,当某种物料需要较强的冲击力时,也需要在仓内停留的时间长一些。前者要求提高平均球径,而后者要求降低平均球径。这种矛盾的存在是导致多级配球难以适应物料变化的主要原因。多级配球的这种不足之处在水泥磨中表现尤为突出。如在生产矿渣水泥时显得冲击力过强,而生产未经破碎的纯熟料水泥时冲击力又显得不足。
前面谈到,从理论上分析,多级配球的特点与入磨物料的粒度特性及粉磨过程中物料粒度的变化情况相吻合,但实际应用效果却相差甚远。主要因为:
首先,钢球对物料作用过程是随机的,不存在选择性。即钢球不可能按冲击力的大小相对应地作用不用粒度的物料。能量小的钢球遇到坚硬的大颗粒物料时就会显得冲击力不足。对于小颗粒物料,大钢球又会显得能力过剩。由于能量不能得到合理分配,故难以实现多级配球的初衷。
其次,物料在粉磨过程中,粒度沿磨机轴向逐渐减小,而钢球在磨内沿轴向分布却是无序的(带分级衬板的除外)。因此,多级配球适应磨内物料变化的优势上不可能得到充分发挥。
第三,多级配球时常常发生钢球的分层现象,亦即较大的钢球向研磨体中心层附近移动造成冲击力不足。
3 二级配球法
二级配球法即通过选用两种直径相差较大的钢球来进行级配。其目的是为了提高一仓的冲击破碎能力,与一仓钢球的作用特点相吻合。
在二级配球中,由大球充当破碎介质。小球的作用主要有以下几点:
(1)起填充作用。降低大球间的空隙率,限制物料流速。
(2)起能量传递作用。大球通过它将能量传递到空隙中的物料上。
(3)将空隙中的物料“挤”出,置于大球的作用区域内。
二级配球主要考虑以下几个参数:
(1)大球的直径。与多级配球一样,取决于入磨物料的粒度。不同的是,它是以物料中所占比例较大的即有代表性的粒径为依据。实际应用中可以以多级配球中的次级球径为准。如在多级配球中最大球径为100mm,在二级配球中则应选择Φ90mm的钢球。
(2)两种球的配比。原则上应保证小球的掺入量不影响大球的填充率。一般小球占大球重量的3%～5%,实际应用中应先取下限,然后根据生产情况进行增补。
(3)小球的直径。它取决于大球间空隙的大小,即与大球的直径有关。据有关资料介绍,小球直径应为大球的13%～33%。
在多级配球中,物料对钢球的冲击力、冲击次数、存料能力的要求都依赖于平均球径。在二级配球中,钢球的冲击力、冲击次数由大球的直径来决定,而存料能力主要与小球的直径、装载量有关,受大球直径的影响很小,从而缓解了冲击力、冲击次数与存料能力之间的矛盾。因此,相对来讲,二级配球比较简单,在参数的选择上也比较容易做到综合考虑。
4 两种配球法的应用效果及认识
表1为葛洲坝水泥厂Φ3m×9m水泥磨一仓先后实施的两种配球方案。