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球磨机料球比控制方法

料球比对球磨机功效的影响及调整方法

孙德成

长春理工大学，吉林长春130022

摘要球磨机内料球比控制恰当，关系到球磨机的运行功效。

当球料比低时可以用改小隔仓板通孔率，改小筛分装置的筛孔及在卸料锥上开回料孔来调整；当料球比高时可以用加大通孔率，加大球径，加长扬料板及取消盲板来调整。

关键词料球比通孔率级配扬料板卸料锥

0引言

料球比是指球磨机内物料与研磨体的质量之比。

料球比的大小最直观的是看各仓的料层厚度，它与磨内的物料流速密切相关。

至少对开路磨来讲料球比低就说明物料流速快。

1料球比与管磨机运行功效的关系

磨前没有辊压机时，一仓应露“半球”，料球比约为18%（对带有辊压机的球磨机则一仓决不能再露“半球”，而应让料面与球面相等）；二仓料面与球面相等；细磨仓研磨体上应有10-20mm料层，料球比约为8%。

料球比过低会导致磨温高，球耗高，电耗高。

比如，细磨仓研磨体外露时料球比约为7%，可以推算细磨仓研磨体有1/8处于空磨状态。

反之料球比过高则细度不易控制，影响研磨体的装载量，降低粉磨效率。

表1所列为粒度小于0.08mm的高硬物料，使用Φ12.7mm球粉磨。

表中R0.045+表示大于0.045mm筛余累积。

表1料球比Ra对粉磨效率的影响

T/min

比表面积/（m2·kg-1）

R0.045+/%

Ra/%

20

183

34

10

40

196

48

15

从表1可知，当料球比由10%增加到15%是原来的1.5倍时，研磨时间由20min增加到40min是原来的2倍细度仍未达到要求的数值34%。

说明当物料为高硬料，球径较小时，料球比对粉磨效率的影响较大。

2直观确定料球比的方法

料球比的大小，实际工作中不可能采用称量法确定，一般凭经验观察。

对于开路磨，观察前必须急停，带料停车。

停车后不能用辅助传动装置调整磨门位置。

要求看磨工一次停正磨门。

指挥停磨者必须能看到磨门，可用对讲机与中控联系。

如第一次磨门位置与要求位置不符，第二次找出修正角度即可，比如在磨门转到9点位置时叫停，磨门最终停在2点位置；则下次应在7点位置叫停即可使磨门停在12点位置。

一次停正磨门与用辅助传动装置调整磨门位置的表观现象是不一样的，容易误判，见图1。

图1同样料球比下一次停正磨门（左）与用辅助传动装置调整磨门（右）的表观差异

闭路磨一仓有回粉会比较麻烦，可以考虑用噪声仪测试磨音来判断料层厚度（具体方法略）。

3影响球磨机内料球比的零部件及因素

物料在球磨机内通过双层隔仓板的过程是：

物料首先通过隔仓板篦孔进入隔仓板，通过筛分板后，被随磨机旋转的扬料板带到一定高度后在重力作用下沿扬料板面滑到卸料锥，再沿卸料锥斜面进入下一仓。

影响料球比的有隔仓板的开孔率，筛分板孔径的大小，扬料板的长短与卸料锥的结构。

此外研磨体的平均球径也是一个影响因素。

图2带有筛分板及双向锥的隔仓板

4料球比过低的调整方法及实例

4.1改变出口篦板的开孔率（对产量影响可在5%-10%）

开孔率指篦板上篦孔的面积与篦板面积之比，铸件出口篦板开孔率在3%-7%，见附录2。

磨机在设计时没有考虑开路与闭路的区别，水泥磨与矿渣磨的区别，而不同工况对过料能力要求不一样，一般在设计时按闭路磨考虑，同样的结构对开路磨就显得过料能力过剩。

图3Ф2.6m×13m开路矿渣磨的三仓改变出口篦板通孔率前后料球比的变化

原来的出口篦板只保留了两圈篦孔，但对矿渣磨来说开孔率仍然过高，导致三仓研磨体上无料层，此时料球比约为7%；将篦孔用钢筋焊死一圈后，料层达到要求的10-20mm,此时料球比约为8%。

产量由原来的14t/h增加为15t/h。

这种方法不宜用于隔仓板，因为会影响磨内通风。

而在出口篦板处通风主要依赖中空轴故影响不大。

4.2在卸料锥上开回料孔

（1）方便，快捷。

（2）通风效果较好，特别是在出口篦板处，此处为磨机通风主要通道，当开孔后，通风阻力变小，有利于磨内通风的改善。

（3）工艺效果好，此处开口后产生一定的“选粉”作用，较粗的粒子落回到磨内继续研磨，使产品细度容易控制。

下图为辊压机配打散机的Ф3.2m×13m三仓开路磨的三仓用陶瓷球的磨内工况

图4卸料锥开回料口后的细磨仓料球比变化

左图为带料急停后的三仓料层情况，陶瓷球有1/8处于无料可磨的状态，中图为从出料螺旋进入后将卸料锥开回料孔后的照片，右图为卸料锥开回料孔后的三仓料层已接近正常状态。

此方法用于隔仓板时要注意从结构上保证研磨体不窜仓。

4.3改变筛分装置筛孔孔径（配合级配调整对产量影响可在10%）

筛分板在验货时要注意检查筛板的开孔率应在40%左右。

基本配置：

120/45辊压机（250kW*2）配打散机的Ф3.2m*13m三仓开路球磨机

表2水泥配比

物料

熟料

石膏

炉底渣

石灰石

炉渣

R/%

79

5

11

2.5

2.5

表3入磨物料粒度分布

D/mm

0-0.08

0.08-0.2

0.2-0.9

0.9-2.5

2.5-5

>5

R/%

40

12

25

7.5

12

3.5

表4简易磨内筛析曲线（每个仓只取入口与出口处的物料）

比表面积/（m2·kg-1）

R0.045+/%

R0.08+/%

R0.2+/%

R0.9+/%

1*1

57

39

2.6

1*8

36

13

0.3

2*1

29

6.4

2*6

11

0.8

3*1

292

26

11

1.2

3*14

371

11

2.8

0.4

表5级配方案的变化

原级配方案

Φ70

Φ60

Φ50

Φ40

Φ30

装载量G

3t

7t

8t

6t

5t

29t

25*30

20*25

18*18

16*16

5t

8t

8t

5t

26t

18*18

16*16

14*14

12*12

10*10

20t

8t

10t

32t

5t

75t

改后级配方案

Φ60

Φ50

Φ40

Φ30

6t

9t

11t

12t

38t

18*18

16*16

14*14

8t

8t

8t

24t

10*10

12*12

53t

20t

73t

图5一二三仓料球比照片

从一仓看料球比低，原因之一是筛分装置筛孔过大，将其由3.2mm改为1.8mm,在筛孔改小后进入下一仓物料会更细因此要将研磨体尺寸调小，采取上述两项措施后产量由原70t/h增加为80t/h。

3.4生产紧张时的临时处理方法

图6用筛网或钢板封堵二仓入料口，可以提高一仓料球比

左图是用冲孔网将入料口全部封闭，右图是用钢板封闭部分入料口

5料球比过高时的调整方法及实例

5.1一仓饱磨可以加大球径（对产量影响可达10%）

基本配置：

4.2*13m二仓水泥磨，配西金SL3000选粉机

表6水泥配比

物料

熟料

矿渣

炉渣

沸石

氟石膏

R/%

55

20

10

10

5

表7原级配方案

Φ90

Φ80

Φ70

Φ60

装载量G

15t

25t

27t

16t

83t

Φ60

Φ50

Φ40

Φ30

Φ20

Φ17

11t

21t

27t

32t

29t

25t

145t

表8各种物料入磨物料粒度分布

d/mm

0-10

10--15

15-20

20-25

25-30

30-40

40-50

>50

沸石

R/%

20

4

2

5

7

6

37

20

湿炉渣

R/%

76

8

2

5

4

5

熟料

R/%

77

17

3

3

矿渣

R/%

98

2

表9非正常（接近饱磨状态）的简易筛析曲线

R0.045+/%

R0.08+/%

R0.2+/%

R0.9+/%

R2.5+/%

R5+/%

R10+/%

1*1

45

19

11

9.6

7.4

5.4

2

55

31

24

23

22

20

9

53

32

19

17

16

15

10

45

21

7.3

5.5

4.1

3.5

2*1

62

47

23

3.1

0.8

2

61

48

22

2.9

0.7

15

48

29

5.3

0.3

16

48

31

7.4

0.2

从筛析曲线分析：

一仓有明显的饱磨趋势，在隔仓板前物料颗粒较多，大于10mm的颗粒在隔仓板附近还有15%，明显的是冲击力不足。

原因主要是一仓球径偏小。

一仓最大球径应为多少？

可从《国际先进水泥工艺与装备手册》中的斯坦纳（Steiner）曲线中寻找解决方案。

图7物料粒度及硬度与球径关系

其中IIIIII分别对应物料的高中低三种硬度，由图中可知100mm钢球对应的最佳粒度依物料的高中低硬分别是17；25；40mm。

首先要解决物料的硬度的测量方法，经多方试验决定用下列方法测试物料的硬度：

1）在化验室的0.5*0.5m小磨上准备100mm的钢球100kg,15-20mm的物料18kg。

（物料重量应为18kg*物料密度/熟料密度）

2）在运转到10分钟后每隔一分钟取样一次，测量其物料中大于2.5mm的筛余百分数R2.5

3）当其筛余百分数R2.5=1%左右时实验结束，记录所用的时间t（min）

表10物料硬度测量结果

沸石

熟料

T/min

R2.5+/%

16

1.6

28

1.2

由附录1可知：

大部分熟料在13-14分钟故可视为中硬，10分钟以下可视为低硬，18分钟以上可视为高硬。

从表10可知；沸石应为高硬物料。

从图7可知高硬物料大于17mm的部分要用100mm钢球效果最好。

从表8知沸石大于17mm的占75%，从表6知沸石配比为10%，故在入磨物料中这部分沸石占7.5%。

相应的100mm球应是对应物料的2-4倍。

故可取100mm球占20%。

级配方案亦可查参考级配表

表11参考级配表（式中数字为百分比）

平衡配球

FLS

仓中max

Φ120

Φ110

Φ110

Φ100

Φ100

Φ90

Φ90

Φ90

Φ80

Φ80

Φ70

Φ70

球径min

Φ50

Φ50

Φ50

Φ50

Φ50

Φ40

Φ40

Φ40

Φ40

Φ40

Φ30

Φ30

补球

Φ120

Φ110

Φ100

Φ90

Φ90

Φ80

Φ70

Φ110

Φ110

Φ100

Φ100

Φ90

Φ90

Φ80

Φ70

Φ80

Φ70

Φ70

Φ60

Φ120

9

Φ110

23

19

10

Φ100

24

28

24

24

10

Φ90

18

21

26

31

27

23

12

12

Φ80

12

14

18

22

27

32

29

16

26

13

Φ70

8

10

12

11

18

21

28

25

36

32

29

15

Φ60

5

6

7

9

11

14

18

25

22

31

37

36

Φ50

1

2

3

3

7

8

10

15

13

17

21

30

Φ40

2

3

7

3

7

11

16

Φ30

2

3

表12查表所得结果

Φ100

Φ90

Φ80

Φ70

Φ60

Φ50

24%

31%

22%

11%

9%

3%

也可用编好的程序计算

图8叠加配球法的计算结果

一仓加入20%的100mm球并倒出原磨内同等数量钢球后，产量由80t/h增加到90t/h。

当物料较硬及粒度较大时，一仓平均球径有时要达到80mm以上才能解决饱磨问题。

5.2一仓磨头返灰要检查隔仓板

盲板通风不好，一般不宜使用。

图9带有盲板的双层隔仓板。

某厂辊压机配V选的4.2*13m闭路磨，将盲板取消后产量比原来提高10t/h。

5.3细磨仓料层过厚的解决方案

某厂辊压机配V选的Ф3.8m×13m二仓开路磨

细磨仓料球比高的原因分析

一是物料难以通过出口篦板进入卸料仓，此时卸料仓内料面高度远低于细磨仓。

二是进入卸料仓的物料进入中空轴有困难；此时卸料仓内料面与磨内相差不大；则要检查扬料板长度及扬料板是否与卸料锥的连接有问题。

要分清原因才能采取相应的措施。

图10细磨仓料层厚度在200-300mm,而出口篦板后的卸料仓内料层比磨内低500mm。

左图被碎钢段堵塞的出口篦板；中图出口篦板后的卸料仓内料面；右图隔仓板（或出口篦板）中的半截扬料板

结论：

该磨出口篦板过料能力不足。

原因是开孔率低及篦孔堵塞。

半截扬料板是近年来新出现的一种结构，在双层隔仓板及出口篦板均有使用。

原设计的目的是控制物料流速，但若前仓料层过厚时必须拆除隔仓板才能解决问题，而拆除隔仓板要清仓导致工作量太大。

故应当加长扬料板到筒体。

当料球比过低时，可采取其它措施解决。

6控制料球比的错误方法

不要用阻碍通风的方法来控制磨内物料流速。

风速与物料流速成正比，细粉由风带出磨外，通风良好时才能避免过粉磨，风速对产量影响较大。

要设法控制的是物料流速，而不要降低磨内风速。

图11中心圆上焊钢板会加大通风阻力不宜使用

若想控制前仓物料流速应堵塞后仓的中心圆外的环状入料口。

参考图6。

7结束语

各厂由于工况不同，料球比也应有所不同，这与要求的细度有关，物料越粗料球比越高。

细磨仓料层厚度在10-20mm应理解为平均值，我们一定要掌握调整方法，在生产中摸索出本厂的最佳值。

附录1各种物料硬度测量结果

表1-1熟料硬度（表中为R2.5筛余百分数）

t　

交界

牡丹江

庙岭

浩良河

亚沟

鸿固

帽儿山

三发

关鸟河

吉文

红梅

10

0.6

12

1

13

1

14

1

1

1

15

17

2

1

1.1

19

1

25

0.7

从中可知熟料大部分在14min，故可取中硬物料为14min,而将10min设为低硬，18min设为高硬。

表1-2石膏硬度

t　

牡丹江

庙岭

鸿固

帽儿山

三发

吉文

红梅

12

1

17

2

1

18

1

20

1

25

1.2

28

0.8

表1-3石灰石硬度

t　

交界

伊通

伊春

庙岭

鸿固

吉文

红嘴

红梅

9

1

10

0.5

1.3

12

0.4

14

1

0.19

15

1

22

1

表1-4混合材硬度

硅石

页岩

煤矸石

沸石

炉渣

t　

吉文

交界

庙岭

佳木斯

伊春

庙岭

嫩江

亚沟

13

2

14

2

1

16

2.2

20

1

24

2

4

27

2

附录2

《国际先进水泥工艺与装备手册》1989年P136

通孔率的参考数据

磨机类型

隔仓板

I

II

III

有效面积（%）

篦缝宽度（mm）

有效面积（%）

篦缝宽度（mm）

有效面积（%）

篦缝宽度（mm）

水泥磨

4仓磨

8--14

10--20

3--10

6--10

3--7

6--8

3仓磨

8--14

10--20

3--8

6--8

生料磨

4仓磨

8--20

10--25

3--5

6--8

3--5

6--8

3仓磨

8--20

10--25

3--5

6--8

煤磨

2仓磨

6

5--8

物料硬度及细度与钢段直径的关系

附录3级配参考表

表3-1小球

max

60

50

50

40

40

30

30

25

25

20

20

15

min

30

25

25

20

20

15

15

10

10

10

10

5

补球

60

50

40

30

25

20

50

50

40

40

30

30

25

25

20

20

15

15

60

18

50

41

36

21

40

32

42

47

51

26

30

9

13

24

33

35

35

18

25

9

8

13

27

40

40

40

20

20

3

12

21

31

41

46

51

26

15

4

11

17

30

43

53

62

10

2

4

6

21

36

5

2

表3-2钢段

max

35

35

30

30

25

25

22

22

19

19

16

16

12

12

min

16

12

12

12

12

12

10

10

8

8

8

8

6

6

补球

35

30

25

22

19

16

12

35

30

30

25

25

22

22

19

19

16

16

12

12

10

35*25

29

14

30*30

37

35

34

17

25*25

17

24

31

28

25

12

22*22

9

13

16

25

34

31

28

14

19*19

6

8

10

16

22

30

36

35

32

16

16*16

2

5

7

11

15

20

25

35

44

48

52

26

12*12

1

2

3

4

7

9

12

16

24

33

35

35

17

10*10

2

4

6

9

12

27

40

42

8*8

2

3

3

12

21

34

6*6

4

7