一種以實(shí)驗數據為基礎的陶瓷球級配方法研究
萍鄉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,具有節能降耗的顯著(zhù)特點(diǎn),它的出現引發(fā)了水泥粉磨技術(shù)界的一次革命。但由于陶瓷球供應廠(chǎng)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調整特別是級配調整服務(wù),導致了陶瓷球至今沒(méi)有得到很好的推廣。萍鄉順鵬新材料有限公司是集研發(fā)、設計、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,總結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配談起。
一 水泥行業(yè)級配的基本公式(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
f磨機單位容積物料通過(guò)量影響系數(實(shí)際上是反映了料層厚度對級配的影響)
f=1+0.01K,
K=Q(1+L)/V(t/hm3)
Q磨機產(chǎn)量(t/h)
L循環(huán)負荷率
V磨機級配倉的有效容積(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,故對混合物易磨性Km的測定沒(méi)有一個(gè)可供操作的方法,導致公式無(wú)法在實(shí)際工作中使用。
二 鋼球在粗碎倉的級配方法
1測出各種物料的粒度分布
2對于粗碎倉來(lái)說(shuō),這里需要的是沖擊而不是研磨,故一倉級配要設法測出物料的“硬度”。
3有了物料的粒度分布和“硬度”的數據才可以進(jìn)行級配的計算。
可參考《國際先進(jìn)水泥工藝與裝備手冊》中的斯坦納(Steiner)曲線(xiàn)變換成的表1中的數據
表1物料的粒度,硬度與球徑的關(guān)系
球徑 |
∮120 |
∮100 |
∮90 |
∮80 |
∮70 |
∮60 |
∮50 |
∮40 |
高硬 |
24 |
17 |
15 |
12 |
10 |
8 |
6 |
4 |
中硬 |
35 |
25 |
21 |
17 |
14 |
10 |
8 |
6 |
低硬 |
|
40 |
33 |
25 |
20 |
15 |
12 |
8 |
4“硬度”的測量方法
a在化驗室的0.5x0.5m小磨上測量物料的“硬度”
準備100mm的鋼球100kg,
15-20mm的物料18kg,
b在運轉中到一定時(shí)間后每隔一分鐘取樣一次,測量其物料中大于2.5mm的篩余百分數R2.5+
c當其篩余百分數R2.5+=1%左右時(shí)實(shí)驗結束,記錄所用的時(shí)間t(min)
表2部分水泥廠(chǎng)熟料硬度測定結果
時(shí)間(min) |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
9 |
1% |
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
1% |
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
1% |
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
1% |
1% |
1% |
|
|
|
17 |
|
|
|
|
|
|
1% |
|
|
19 |
|
|
|
|
|
|
|
1% |
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1% |
從中可知熟料大部分在14min,故可取中硬物料為14min,而將10min設為低硬,18min設為高硬。
5示例:已測定物料“硬度”為14min,屬中硬,當物料粒度最大為24mm時(shí),鋼球的最大球徑應為100mm。在此基礎上再進(jìn)行級配。
此方法以在無(wú)輥壓機配置的球磨機一倉使用,均取得較好效果。
三 鋼球(段)在細磨倉的級配方法
隨著(zhù)輥壓機的應用,目前的球磨機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,故所對應的最佳球徑不同。
以配有V選的輥壓機系統為例,進(jìn)入球磨機的物料一般均小于1mm。屬于研磨階段了。但各廠(chǎng)一倉最大球徑有的40mm,有的只有25mm。
表3各廠(chǎng)0.2-0.9mm熟料所對應的最佳球徑
T(min) |
A |
B |
C |
16 |
Φ20mm |
|
|
21 |
|
|
Φ25mm |
26 |
|
Φ15mm |
|
注:在化驗室小磨實(shí)驗物料用10kg,研磨體100kg。物料磨至0.2mm篩余1%時(shí)實(shí)驗結束。
2如何確定物料每個(gè)粒級的最佳球徑
為了找到最佳球徑應至少采用三種不同的球徑進(jìn)行實(shí)驗。
表4某廠(chǎng)0.2-0.9mm礦渣所對應的最佳鋼段尺寸
T(min) |
|
R 0.2 |
R 0.08 |
R 0.045 |
22 |
Ф20*30 |
2.5% |
46.3% |
65.6% |
Ф18*18 |
1.9% |
44.7% |
69.4% |
|
Ф16*16 |
2.5% |
48.8% |
68.4% |
|
Ф14*14 |
1.3% |
43.6% |
65.3% |
|
Ф12*12 |
3.1% |
49.2% |
67.5% |
|
Ф10*10 |
2.1% |
47.0% |
67.5% |
|
Ф8*8 |
22.6% |
64.6% |
80.8% |
從中可知對這種礦渣(各廠(chǎng)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)還應找到對這個(gè)粒級效果明顯變壞的是Ф8*8的鋼段,如果是礦渣磨如細磨倉入口的物料有0.2mm以上的物料,則Ф8*8的鋼段就要慎用。
3對物料的基礎數據進(jìn)行綜合,做出級配方案。
a收集廠(chǎng)方的相關(guān)數據
表5 YT廠(chǎng)各種物料的各粒級所對應的最佳球徑
T(min) |
0.2-0.9mm |
0.08-0.2mm |
0.045-0.08mm |
||||||
|
熟料 |
增鈣渣 |
尾礦 |
熟料 |
增鈣渣 |
尾礦 |
熟料 |
增鈣渣 |
尾礦 |
8 |
|
|
15mm |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
12mm |
|
|
|
16 |
20mm |
|
|
|
|
|
|
|
10mm |
25 |
|
|
|
12mm |
|
|
10mm |
|
|
30 |
|
15mm |
|
|
|
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
12mm |
|
|
10mm |
|
脫硫石膏可不考慮。
表6物料配比
熟料 |
脫硫石膏 |
尾礦 |
增鈣渣 |
87% |
5% |
5% |
3% |
表7Φ4.2*13m磨的二倉級配
Φ20mm |
Φ15mm |
56t |
87t |
表8二倉入口物料細度
|
R0.045 |
R0.08 |
R0.2 |
2*1 |
65% |
24 % |
1.49% |
b確定級配方案
1)最大球徑的確定
由于二倉入口有大于0.2mm物料故最大球應為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,則要對物料的各粒級進(jìn)行全分析,計算出每粒級物料中的配比。
表9由水泥成品R0.045篩余物全分析計算篩余物構成
|
燒失量 |
SiO2 |
Fe2O3 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
篩余物 |
熟料 |
0.46 |
22.43 |
3.18 |
5.23 |
66.23 |
1.11 |
80% |
氟石膏 |
1.88 |
0.52 |
0.24 |
0.21 |
41.93 |
0.24 |
1% |
本地沸石 |
2.71 |
78.25 |
1.3 |
12.28 |
0.76 |
0.66 |
2% |
石灰石 |
42.25 |
2.53 |
0.51 |
0.44 |
53.45 |
0.58 |
1% |
爐渣 |
4.19 |
61.52 |
3.89 |
18.12 |
6.35 |
1.13 |
16% |
成品R0.045篩余 |
1.54 |
29.25 |
3 |
7.3 |
53.84 |
1.28 |
|
工廠(chǎng)由于資金問(wèn)題,只增加了Φ12mm的鋼球15t,改后出磨物料細度變化如下;
表10級配變化對出磨物料細度與比表面積的影響
|
原來(lái) |
改后 |
||
測量次數 |
R0.045 |
S |
R0.045 |
S |
1 |
42% |
146 |
29 % |
157 |
2 |
46% |
142 |
46% |
152 |
3 |
41 % |
166 |
31% |
183 |
4 |
37% |
255 |
20% |
263 |
平均值 |
41% |
177 |
32% |
189 |
圖1YT水泥廠(chǎng)工藝流程圖
四 陶瓷球的級配方法
由于陶瓷球用于細磨倉,故級配方法與鋼球在細磨倉的級配方法相同。只不過(guò)由于它的比重僅為鋼球的二分之一左右,故它對物料的水分,細度,易磨性要求更高。
1如果認為本廠(chǎng)原來(lái)的鋼球級配沒(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照表
陶瓷球 |
G(g) |
鋼段 |
G(g) |
鋼球 |
G(g) |
Φ25 |
29.4 |
18*18 |
35.7 |
Φ20 |
32.7 |
Φ20 |
15.1 |
16*16 |
25.1 |
Φ17 |
20.1 |
Φ17 |
9.3 |
14*14 |
16.8 |
Φ15 |
13.8 |
Φ15 |
6.4 |
12*12 |
10.6 |
Φ12 |
7.1 |
Φ13 |
4.1 |
10*10 |
6.1 |
Φ10 |
4.1 |
Φ10 |
1.9 |
8*8 |
3.1 |
|
|
從表中可知,Φ10的陶瓷球太輕,一般工況下不宜使用。
2對各種物料的各粒級進(jìn)行實(shí)驗找出所對應的陶瓷球最佳球徑
表12YT水泥廠(chǎng)熟料的各粒級所對應的最佳陶瓷球直徑
0.2-0.9mm |
|||||
T(min) |
R0.2 |
R0.08 |
R0.045 |
R0.03 |
D |
23 |
1% |
47% |
67% |
|
Φ25 |
4% |
49% |
68% |
|
Φ20 |
|
0.08-0.2mm |
|||||
46 |
|
4% |
40% |
57% |
Φ20 |
|
2% |
38% |
52% |
Φ17 |
|
|
3% |
42% |
57% |
Φ15 |
|
0.045-0.08mm |
|||||
70 |
|
|
9% |
41% |
Φ15 |
|
|
6% |
37% |
Φ13 |
表13YT水泥廠(chǎng)礦渣的各粒級所對應的最佳陶瓷球直徑
0.2-0.9mm |
|||||
T |
R0.2 |
R0.08 |
R0.045 |
R0.03 |
D |
50 |
0.36% |
38% |
62% |
|
Φ25 |
10% |
52% |
71% |
|
Φ20 |
|
0.08-0.2mm |
|||||
80 |
|
4% |
38% |
51% |
Φ25 |
|
4% |
37% |
50% |
Φ20 |
|
|
5% |
40% |
53% |
Φ17 |
|
0.045-0.08mm |
|||||
100 |
|
|
10% |
29% |
Φ17 |
|
|
11% |
34% |
Φ15 |
|
|
|
10% |
36% |
Φ13 |
注:無(wú)論是熟料還是礦渣各廠(chǎng)的數據均不相同。
將各種物料的各粒級所對應的最佳陶瓷球徑找到后便可進(jìn)行級配了,方法與鋼球的細磨倉級配相同。
3可將上述方法簡(jiǎn)化為水泥一種物料。
此時(shí)應進(jìn)入磨內取得細磨倉入口的物料進(jìn)行實(shí)驗
表14JY廠(chǎng)水泥0.045-0.08mm所對應的陶瓷球最佳球徑
T(min) |
R0.045 |
R0.03 |
D |
52 |
11.1% |
33.6% |
Φ15 |
9.3% |
27.6% |
Φ13 |
五 小磨實(shí)驗數據應用于生產(chǎn)大磨機注意事項
1實(shí)驗小磨與生產(chǎn)大磨區別
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但對細磨倉來(lái)講又極為相近,都是研磨。兩者之間應有一個(gè)修正系數,應在生產(chǎn)中逐步摸索。
3小磨實(shí)驗一般模擬開(kāi)路磨。
但當結果應用于閉路時(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?;驅⑶驈教岣咭粋€(gè)級別。
六使用陶瓷球時(shí)應注意的其他事項
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。至于最佳的補球量,就需要順鵬的技術(shù)人員進(jìn)行現場(chǎng)的測量和調試了。對于尾倉陶瓷球的裝載量,順鵬也有一套技術(shù)規范,這個(gè)需要技術(shù)人員根據每臺磨機的不同情況進(jìn)行相應的調整。
2前倉的級配也應按前述方法檢查。
3陶瓷倉的活化環(huán)高度要適當加高。
4對陶瓷倉的料球比要進(jìn)行調整,防止其過(guò)低。
圖2使用陶瓷球后的三倉料球比
圖3調整后的三倉料球比
5另外,解決粉磨系統的臺時(shí)產(chǎn)量降低問(wèn)題,還涉及到入磨粒度的控制、隔倉板及出磨篩板的改造、磨機通風(fēng)的控制等諸多問(wèn)題。每一次面對新的情況,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,積極地為客戶(hù)解決問(wèn)題。應用順鵬的陶瓷球,已經(jīng)可以實(shí)現水泥粉磨系統的臺時(shí)產(chǎn)量不會(huì )降低或僅僅略有降低。
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