一種以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的陶瓷球級(jí)配方法研究
萍鄉(xiāng)順鵬新材料有限公司
陶瓷球作為水泥粉磨研磨體的一種新型耐磨材料，具有節(jié)能降耗的顯著特點(diǎn)，它的出現(xiàn)引發(fā)了水泥粉磨技術(shù)界的一次革命。但由于陶瓷球供應(yīng)廠家水平參差不齊，沒(méi)有給用戶(hù)提供量身定制的粉磨系統(tǒng)調(diào)整特別是級(jí)配調(diào)整服務(wù)，導(dǎo)致了陶瓷球至今沒(méi)有得到很好的推廣。萍鄉(xiāng)順鵬新材料有限公司是集研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、服務(wù)為一體、生產(chǎn)氧化鋁、氧化鋯陶瓷制品的高新技術(shù)企業(yè)。順鵬經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，總結(jié)出一套行之有效的操作方案。在此和水泥企業(yè)用戶(hù)們分享。讓我們先從鋼球的級(jí)配談起。
一水泥行業(yè)級(jí)配的基本公式（平均球徑法）：Dc=28*f
式中：
dc入磨物料的平均粒度（以物料中80%能通過(guò)的篩孔孔徑表示）
Km物料的易磨性系數(shù)
f磨機(jī)單位容積物料通過(guò)量影響系數(shù)(實(shí)際上是反映了料層厚度對(duì)級(jí)配的影響）
f=1+0.01K,
K=Q(1+L)/V(t/hm3)
Q磨機(jī)產(chǎn)量(t/h)
L循環(huán)負(fù)荷率
V磨機(jī)級(jí)配倉(cāng)的有效容積（m3)
在實(shí)際使用中由于無(wú)論是生料磨或是水泥磨，進(jìn)入磨內(nèi)的物料均為各種物料的混合物，由于各種物料的易磨性不同，故對(duì)混合物易磨性Km的測(cè)定沒(méi)有一個(gè)可供操作的方法，導(dǎo)致公式無(wú)法在實(shí)際工作中使用。
二鋼球在粗碎倉(cāng)的級(jí)配方法
1測(cè)出各種物料的粒度分布
2對(duì)于粗碎倉(cāng)來(lái)說(shuō)，這里需要的是沖擊而不是研磨，故一倉(cāng)級(jí)配要設(shè)法測(cè)出物料的“硬度”。
3有了物料的粒度分布和“硬度”的數(shù)據(jù)才可以進(jìn)行級(jí)配的計(jì)算。
可參考《國(guó)際先進(jìn)水泥工藝與裝備手冊(cè)》中的斯坦納（Steiner)曲線變換成的表1中的數(shù)據(jù)
表1物料的粒度，硬度與球徑的關(guān)系
4“硬度”的測(cè)量方法
a在化驗(yàn)室的0.5x0.5m小磨上測(cè)量物料的“硬度”
準(zhǔn)備100mm的鋼球100kg,
15-20mm的物料18kg,
b在運(yùn)轉(zhuǎn)中到一定時(shí)間后每隔一分鐘取樣一次，測(cè)量其物料中大于2.5mm的篩余百分?jǐn)?shù)R2.5+
c當(dāng)其篩余百分?jǐn)?shù)R2.5+=1%左右時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，記錄所用的時(shí)間t(min)
表2部分水泥廠熟料硬度測(cè)定結(jié)果
從中可知熟料大部分在14min，故可取中硬物料為14min,而將10min設(shè)為低硬，18min設(shè)為高硬。
5示例：已測(cè)定物料“硬度”為14min，屬中硬，當(dāng)物料粒度最大為24mm時(shí)，鋼球的最大球徑應(yīng)為100mm。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行級(jí)配。
此方法以在無(wú)輥壓機(jī)配置的球磨機(jī)一倉(cāng)使用（內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗紅山水泥有限公司，4.2*13m閉路磨,黑龍江伊春電廠3.2*13m水泥開(kāi)路磨），均取得較好效果。
三鋼球（段）在細(xì)磨倉(cāng)的級(jí)配方法
隨著輥壓機(jī)的應(yīng)用，目前的球磨機(jī)基本上已是以研磨為主了。
1物料粒度相同，但由于易磨性不同，故所對(duì)應(yīng)的最佳球徑不同。
以配有V選的輥壓機(jī)系統(tǒng)為例，進(jìn)入球磨機(jī)的物料一般均小于1mm。屬于研磨階段了。但各廠一倉(cāng)最大球徑有的40mm，有的只有25mm。
表3各廠0.2-0.9mm熟料所對(duì)應(yīng)的最佳球徑
注：在化驗(yàn)室小磨實(shí)驗(yàn)物料用10kg,研磨體100kg。物料磨至0.2mm篩余1%時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
2如何確定物料每個(gè)粒級(jí)的最佳球徑
為了找到最佳球徑應(yīng)至少采用三種不同的球徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
表4某廠0.2-0.9mm礦渣所對(duì)應(yīng)的最佳鋼段尺寸
從中可知對(duì)這種礦渣（各廠礦渣易磨性不同）的0.2-0.9mm粒度的最佳鋼段綜合看Ф14*14效果較好。同時(shí)還應(yīng)找到對(duì)這個(gè)粒級(jí)效果明顯變壞的是Ф8*8的鋼段，如果是礦渣磨如細(xì)磨倉(cāng)入口的物料有0.2mm以上的物料，則Ф8*8的鋼段就要慎用。
3對(duì)物料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，做出級(jí)配方案。
a收集廠方的相關(guān)數(shù)據(jù)
表5 YT廠各種物料的各粒級(jí)所對(duì)應(yīng)的最佳球徑
脫硫石膏可不考慮。
表6物料配比
表7Φ4.2*13m磨的二倉(cāng)級(jí)配
表8二倉(cāng)入口物料細(xì)度
b確定級(jí)配方案
1）最大球徑的確定
由于二倉(cāng)入口有大于0.2mm物料故最大球應(yīng)為Φ20mm。
2）如何確定Φ20mm的比例？
不能過(guò)大，10%即可。（因大于0.2mm的物料僅有1.49%）
3）至少要增加Φ12mm鋼球以利于研磨。
其用量視物料在0.08-0.2mm間的百分比而定。
4）若想更精確些，則要對(duì)物料的各粒級(jí)進(jìn)行全分析，計(jì)算出每粒級(jí)物料中的配比。
表9由水泥成品R0.045篩余物全分析計(jì)算篩余物構(gòu)成
工廠由于資金問(wèn)題，只增加了Φ12mm的鋼球15t，改后出磨物料細(xì)度變化如下；
表10級(jí)配變化對(duì)出磨物料細(xì)度與比表面積的影響
圖1YT水泥廠工藝流程圖
四陶瓷球的級(jí)配方法
由于陶瓷球用于細(xì)磨倉(cāng)，故級(jí)配方法與鋼球在細(xì)磨倉(cāng)的級(jí)配方法相同。只不過(guò)由于它的比重僅為鋼球的二分之一左右，故它對(duì)物料的水分，細(xì)度，易磨性要求更高。
1如果認(rèn)為本廠原來(lái)的鋼球級(jí)配沒(méi)有問(wèn)題，可以按單個(gè)研磨體重量相等的方案換算。
表11陶瓷球與金屬研磨體重量對(duì)照表
從表中可知，Φ10的陶瓷球太輕，一般工況下不宜使用。
2對(duì)各種物料的各粒級(jí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)找出所對(duì)應(yīng)的陶瓷球最佳球徑
表12YT水泥廠熟料的各粒級(jí)所對(duì)應(yīng)的最佳陶瓷球直徑
表13YT水泥廠礦渣的各粒級(jí)所對(duì)應(yīng)的最佳陶瓷球直徑
注：無(wú)論是熟料還是礦渣各廠的數(shù)據(jù)均不相同。
將各種物料的各粒級(jí)所對(duì)應(yīng)的最佳陶瓷球徑找到后便可進(jìn)行級(jí)配了，方法與鋼球的細(xì)磨倉(cāng)級(jí)配相同。
3可將上述方法簡(jiǎn)化為水泥一種物料。
此時(shí)應(yīng)進(jìn)入磨內(nèi)取得細(xì)磨倉(cāng)入口的物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
表14JY廠水泥0.045-0.08mm所對(duì)應(yīng)的陶瓷球最佳球徑
五 小磨實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于生產(chǎn)大磨機(jī)注意事項(xiàng)
1實(shí)驗(yàn)小磨與生產(chǎn)大磨區(qū)別
小磨物料不流動(dòng)，不通風(fēng)，無(wú)襯板。會(huì)使小磨效率下降。
2但對(duì)細(xì)磨倉(cāng)來(lái)講又極為相近，都是研磨。兩者之間應(yīng)有一個(gè)修正系數(shù)，應(yīng)在生產(chǎn)中逐步摸索。
3小磨實(shí)驗(yàn)一般模擬開(kāi)路磨。
但當(dāng)結(jié)果應(yīng)用于閉路時(shí)，由于生產(chǎn)大磨中回料的存在，料層可能較厚，故所得平均球徑要加大10%以上為好?；?qū)⑶驈教岣咭粋€(gè)級(jí)別。
六使用陶瓷球時(shí)應(yīng)注意的其他事項(xiàng)
1鋼球填充率一般在30%，陶瓷球在40%。使用陶瓷球后可在前倉(cāng)將填充率加大5%，以防止產(chǎn)量下降幅度過(guò)大。至于最佳的補(bǔ)球量，就需要順鵬的技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量和調(diào)試了。對(duì)于尾倉(cāng)陶瓷球的裝載量，順鵬也有一套技術(shù)規(guī)范，這個(gè)需要技術(shù)人員根據(jù)每臺(tái)磨機(jī)的不同情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
2前倉(cāng)的級(jí)配也應(yīng)按前述方法檢查。
3陶瓷倉(cāng)的活化環(huán)高度要適當(dāng)加高。
4對(duì)陶瓷倉(cāng)的料球比要進(jìn)行調(diào)整，防止其過(guò)低。
圖2使用陶瓷球后的三倉(cāng)料球比
圖3調(diào)整后的三倉(cāng)料球比
5另外，解決粉磨系統(tǒng)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低問(wèn)題，還涉及到入磨粒度的控制、隔倉(cāng)板及出磨篩板的改造、磨機(jī)通風(fēng)的控制等諸多問(wèn)題。每一次面對(duì)新的情況，順鵬的技術(shù)人員都不會(huì)選擇逃避，我們會(huì)積極地去面對(duì)，積極地為客戶(hù)解決問(wèn)題。應(yīng)用順鵬的陶瓷球，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)水泥粉磨系統(tǒng)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量不會(huì)降低或僅僅略有降低。