【水泥人網】鋼球的級配是影響球磨機產質量的主要因素之一。對多倉磨機而言,一倉的鋼球級配尤顯得至關重要。按照一般交叉級配的原則,亦即上一倉的最小球徑決定下一倉的最大球徑,依此類推,一倉實際上主導了其他各倉的級配。目前,在球磨機一倉比較有代表性的配球方法有兩種,一種是得到公認的應用最普遍的多級配球,另一種是近年來才開始采用的二級配球法。關于這種配球法國內外已有報道,對其褒貶不一。葛洲壩水泥廠從1992年起開始在Φ3m×9m水泥磨上試用二級配球,并延續應用至今。從這幾年的應用效果來看,它與多級配球相比各有所長,孰優孰劣不能一概而定。本文即對這兩種配球方法作一些初步的探討。

1 一倉對研磨體級配的基本要求

球磨機一倉主要對物料進行沖擊破碎。其作用效果的好壞直接影響到后面各倉研磨效率的發揮。能否達到預期的效果取決于研磨體的級配參數合理與否。主要包括:配合級數、球徑(最大、最小、平均球徑)的大小,以及不同規格的球所占的比例等。這些參數的選擇除了受磨內結構、產品細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,要衡量鋼球的級配是否合理,就要看它能否滿足物料的要求。

物料在一倉內要得到有效的破碎,并達到適應二倉粉磨的粒度要求。在選擇一倉的級配參數時必須綜合考慮以下幾點基本要求:

(1)要有足夠的沖擊力,即充當破碎介質的鋼球所具有的撞擊能量超過物料的強度極限。

(2)足夠的沖擊次數。當裝載量一定時,與球徑的大小有關。在保證足夠沖擊力的前提下,盡量縮小鋼球的直徑,以增加鋼球的個數來提高對物料的沖擊次數是提高粉磨效率的重要手段。

(3)適當的存料能力。為保證物料能被充分地粉碎,要求物料在倉內有一定的停留時間,即要控制物料流速,以防止物料流速過快而出現竄料現象。

2 多級配球法

多級配球法是一種傳統的配球方法,通常選用3～5種不同規格的鋼球。它最突出的特點是以入磨物料的粒度為依據。主要表現在以下幾個方面:

(1)最大球徑D根據物料的最大粒徑d來確定,一般按D=28計算。

(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,配合級數、平均球徑的確定也與物料的粒度特性密切相關。

根據入磨物料粒度的不均勻性對應地選用沖擊力(即直徑)不等的鋼球以滿足各種粒度的物料對沖擊力的要求是多級配球的基本思路。在粉磨過程中,物料的粒度由大變小,數量逐漸增多,相應地,所需要的沖擊力下降,對沖擊次數要求增多,從理論上講,多級配球與物料的這種變化過程是相適應的。平均球徑是多級配球中的一個重要的綜合參數。多級配球的沖擊力、沖擊次數、存料能力都能集中體現在平均球徑的大小上。如平均球徑越大則說明沖擊力越強、存料能力越弱,而沖擊次數就越少。

由于沖擊力、沖擊次數、存料能力均與平均球徑有關,在實際應用中往往很難做到合理兼顧。一般說來,當某種物料需要較強的沖擊力時,也需要在倉內停留的時間長一些。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致多級配球難以適應物料變化的主要原因。多級配球的這種不足之處在水泥磨中表現尤為突出。如在生產礦渣水泥時顯得沖擊力過強,而生產未經破碎的純熟料水泥時沖擊力又顯得不足。

前面談到,從理論上分析,多級配球的特點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,但實際應用效果卻相差甚遠。主要因為:

首先,鋼球對物料作用過程是隨機的,不存在選擇性。即鋼球不可能按沖擊力的大小相對應地作用不用粒度的物料。能量小的鋼球遇到堅硬的大顆粒物料時就會顯得沖擊力不足。對于小顆粒物料,大鋼球又會顯得能力過剩。由于能量不能得到合理分配,故難以實現多級配球的初衷。

其次,物料在粉磨過程中,粒度沿磨機軸向逐漸減小,而鋼球在磨內沿軸向分布卻是無序的(帶分級襯板的除外)。因此,多級配球適應磨內物料變化的優勢上不可能得到充分發揮。

第三,多級配球時常常發生鋼球的分層現象,亦即較大的鋼球向研磨體中心層附近移動造成沖擊力不足。

3 二級配球法

二級配球法即通過選用兩種直徑相差較大的鋼球來進行級配。其目的是為了提高一倉的沖擊破碎能力,與一倉鋼球的作用特點相吻合。

在二級配球中,由大球充當破碎介質。小球的作用主要有以下幾點:

(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,置于大球的作用區域內。

二級配球主要考慮以下幾個參數:

(1)大球的直徑。與多級配球一樣,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。實際應用中可以以多級配球中的次級球徑為準。如在多級配球中最大球徑為100mm,在二級配球中則應選擇Φ90mm的鋼球。

(2)兩種球的配比。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%,實際應用中應先取下限,然后根據生產情況進行增補。

(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。據有關資料介紹,小球直徑應為大球的13%～33%。

在多級配球中,物料對鋼球的沖擊力、沖擊次數、存料能力的要求都依賴于平均球徑。在二級配球中,鋼球的沖擊力、沖擊次數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,受大球直徑的影響很小,從而緩解了沖擊力、沖擊次數與存料能力之間的矛盾。因此,相對來講,二級配球比較簡單,在參數的選擇上也比較容易做到綜合考慮。

4 兩種配球法的應用效果及認識

表1為葛洲壩水泥廠Φ3m×9m水泥磨一倉先后實施的兩種配球方案。