细磨仓三仓料球比分析.docx
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细磨仓三仓料球比分析
目的：
通过科研训练，让没有科研经验的大四本科生走进实验室初步接触科研，按照“分配科研训练题目→对题目初步了解→广泛搜索文献资料→文献综述→拟定实验思路→进行简单实验→实验现象说明、简单结果分析→撰写科研训练报告，谈体会和心得”的流程，独立思考、独立设计方案、独立实验，培养学生理论联系实际、独立自主发现问题和解决问题的能力。
主要内容：
1.学会使用网络工具查阅资料，以“球磨机料球比”为关键词进行资料的查询；
2.对查得的资料进行总结；
3.拟定测定球磨机三仓料球比实验流程和具体的操作步骤；
4.实验；
5.对产物的典型特性进行表征和分析；
6.撰写科研训练报告。
细磨仓三仓料球比分析
料球比实验的目的和意义：
磨内研磨体级配的合理与否直接影响着磨机的产、质量和研磨体的消耗。
磨机在进行粉磨时，物料一方面受到研磨体的冲击作用，另一方面受到研磨体的研磨作用。
显然，在单位时间内，研磨体与物料接触点越多，粉磨越容易完成。
当球磨机装载量一定时，要增加物料与研磨体的接触，则研磨体的尺寸越小越好。
但另一方面，要想将较大的物料块击碎，则研磨体必须有足够的冲击能力才行。
磨机的任务是既要保证对较大的料块进行破碎，又要将物料研磨到一定的细度。
因此，在球磨机各仓长度、入磨物料粒度等一定条件下，只有通过选择大小适合的研磨体及其合理级配才能完成。
合理选择研磨体级配，确定一定条件下的填充率，是提高球磨机产质量必不可少的措施。
球磨机级配现状：
调整研磨体级配时，最先考虑的是根据入磨物料的粒度、硬度、易磨性及产品细度要求选择级配。
当入磨物料粒度小，易磨性好，产品细度要求较细时，就需要加强对物料的研磨作用，适当降低研磨体的平均球径，反之应加大研磨体的平均球径。
另外考虑的是粉磨的平均球径要比开路粉磨大一些。
根据入磨熟料粒度减小变化，总结球锻级配经验，及时调整研磨体的级配，增大了装载量，合理解决好磨内三仓粉碎和粉磨能力平衡的问题，从而达到了提高磨机台时产量的目的。
论文的理论依据，研究方法，研究内容：
理论依据：
利用球磨机中钢球的粒度分布是影响磨矿效率的主要因素。
连续工作时，钢球逐渐磨损，球荷重量不断减少，为了补偿球的磨损，保持磨机内球荷粒度不发生变化，需要定期向磨机按一定的配比添加一定数量的钢球。
其配比与磨矿机稳态工作时各粒级钢球所占的比例并不相同，二者之间有着确定的关系。
寻求这种关系的目的在于己知定期装球的球荷粒度组成，可确定磨机中钢球磨损达到平衡后的球荷粒度特性为使磨矿机中保持一定粒度的球荷，确定定期装球的球荷粒度特性。
研究方法：
通过去工厂和在实验室做大量的实验，逐步了解球磨机细磨仓研磨体的有效级配并提高球磨机的工作效率。
研究内容：
根据收集的国内外和现场的关于球磨机的资料，本论文主要对磨球研磨作用，研磨计算，以及较佳的级配探讨。
球磨机的简要说明：
以Φ3.8m×12m水泥磨磨机分粗磨仓和细磨仓,物料从磨机进料装置入，经过磨机中空轴进入粗磨仓，然后经双层隔仓板进入细磨仓，最后从出料篦板、出料中空轴进入出料装置并被排出。
排出的物料经斜槽、提升机进入选粉机内进行分选，成品由单仓泵送到水泥库，粗粉送回磨头继续粉磨。
出磨气体经出料罩进入粗粉分离器，气体排入大气。
收下的成品送入单仓泵，工艺流程图见图1。
细磨仓三仓的实验设计
因为矿渣的活性至少要使其比表面积达到400m2/kg以上才能发挥出来，生产中也是以比表面积>400m2/kg作为矿渣粉出磨的控制指标[19]。
三仓的矿渣直接来自二仓矿渣料球比、级配试验混合而成，细度很细，无法通过振动筛测定，因此，实验采用了透气法测定矿渣的比表面积，以比表面积达到400m2/kg时，单位磨机产量Q高低来衡量料球比、级配的好坏。
在此之前，需要进行矿渣粉密度的测定。
三仓的研磨试验，需要更小的研磨体，基于实验条件有限，本试验采用了钢球、钢段、球段混合的级配方案。
一.实验设备及仪器
（a）实验室小型球磨机：
型号SMφ500mm×500mm，规格φ500mm×500mm，装料量5㎏，研磨体装载量100㎏，转速48转/分，电机功率1.5KW，电压380V；
（b）小型颚式破碎机；
（c）振动台，振实台振幅（15±0.3）mm，振动频率60次/（60±2）；
（d）电子天平，托盘天平；
（e）烘干箱，养护箱；
（f）李氏比重瓶；
（g）DBT-DT型勃式透气比表面积仪；
（h）秒表，游标卡尺等。
1.实验原料
四通水泥公司矿渣，红梅水泥公司矿渣。
2.试验方法步骤
（1）备料
（2）测定比较四通矿渣和红梅矿渣的易碎性、易磨性；
（3）利用四通公司矿渣磨级配，测定较好的料球比；
（4）以
（2）的试验结果，自行设计级配，试验得出最佳级配；
（5）以（3）的试验结果，再次测定最佳的料球比。
二.试验测定
1.原料矿渣粒度的测定
对四通矿渣和红梅矿渣各取1kg，进行入磨前粒度测定，结果见表4-4。
表4-4原始矿渣的入磨粒度
粒径区间d（mm）
0~0.9
0.9~2.5
2.5~5
>5
四通矿渣筛余百分比R（%）
30.06
55.5
12.24
2.2
红梅矿渣筛余百分比R（%）
64.32
34
1.1
0.58
2.备料
为使后续试验时物料的统一、均匀，需要准备200~250kg的矿渣。
且为了每次入磨的物料尽量相同，均把矿渣进行了5mm，2.5mm和0.9mm筛定，然后按所测得的矿渣粒度百分比进行配料。
本试验进行了矿渣磨三个仓的研磨模拟。
3磨球最佳级配的探讨
球磨粉碎工艺广泛用于矿山水泥电厂和粉末冶金等行业,起着非常重要的作用。
它具有操作简便、可靠性高等优点，缺点是效率很低。
如何提高球磨机效率，人们从球磨工艺参数，如转速、装球量和磨球的级配方面做了许多工作。
文献〔球磨机的转速对其能耗及产量的影响〕提出，少的装球量和高转速可显著提高球磨效率。
文献〔颜料工艺学〕介绍，最佳磨球级配就是密度最大或间隙小的级配。
这种级配，使粉碎物料“钻空”的机会减少，使粉末裸露于磨球表面而增加有效打击，提高球磨效率。
如何获得密度最大的磨球级配，有无规律可循对此我们进行了系统的实验研究，取得了一些重要的结论。
4研磨体级配的意义：
磨内的被磨物料有不同的粒度，在料磨过程中单纯考虑研磨体的装载量是不全面的，还必须考虑使用不同规格研磨体，以提高粉磨效率。
将不同规格的研磨体按一定比例配合使用，就称作研磨体的级配。
物料在粉磨过程中，开始时粒度较大，需用较大直径的研磨体的冲击，随着物料块度变小，就需小直径的研磨体进行研磨，使物料和研磨体很好地接触。
在研磨体装载量不变的情况下，缩小研磨体的尺寸，便能增加物料与研磨体的接触，提高研磨能力。
所以在实际生产要求有几种尺寸的研磨体配合使用，即能保证具有一定的冲击能力，又有一定的研磨能力。
5料球比测定方法的选定---平均球径级配方法
平均球径法的依据
Dav=28
Dav-平均球径；d80-入磨物料80%通过的筛孔孔径（mm）
Dmax=28
Dmax-最大钢球直径；d95-入磨物料95%通过的筛孔孔径（mm）
由公式
（1）可确定钢球的平均球径，由公式
（2）可确定钢球的最大球径两相比较可得到研磨体的级配方案。
本实验主要研究三仓研磨体的级配方法，如何在化验室的小磨上找出各种粒度物料所对应的最有效的研磨体直径，然后计算出在实际生产中所应用的研磨体直径，再通过实验来求出修正系数，最终把现有的级配方法改进。
目前水泥行业所用求平均球径的级配公式
中
取决于
，式中D为研磨体平均球径，
为混合物料80%通过的筛孔直径[8]。
以水泥磨为例，物料以熟料为主，还有石膏及混合材，其中物料平均粒度所指不明，因为各种物料强度不同，同样粒径的石膏与熟料所需要的冲击力是不同的。
我们应当以熟料作为基准设法求出其它各种物料相当于熟料的“当量粒径”。
三实验内容及实验具体过程
1实验方案的设计及数据
本设计方案主要有四个方向：
（1）单料配段
方案：
原料G=100KgQ=8Kgd=0.9
级配大段（18*22）=30Kg；
中段（14*16）=40Kg；
小段（12*14）=30Kg；
实验数据：
时间
0～80u
0.2～0.9
1
23
37.2
2
25.2
29.6
3
4
29.6
11.6
5
6
7
8
18.6
0.4
9
10
11.6
0
11
15
0
12
13
14
7
0
15
16
6
0
17
18
19
20
2
0
（2）单料配球，段
方案：
原料G=100KgQ=8Kgd=0.9
级配大段（18*22）=25Kg
中球（16mm）=45Kg
小段（12*14）=30Kg
实验数据：
时间
0～80u
0.2～0.9
1
23.6
34.8
2
3
4
5
27.2
5.6
6
7
8
9
10
9.6
0
11
12
13
14
4
0
15
16
2
0
（3）单料配球，段（二级）
方案：
原料G=100KgQ=8Kgd=0.9
级配：
大球（16mm）=50Kg
小段（8*10）=50Kg
实验数据：
时间
0～80u
0.2～0.9
1
22.6
34.8
2
22.4
28.8
3
4
5
24.4
12.6
6
7
8
9
10
15
1.2
11
12
13
14
2.5
0
15
2
0
（4）单料配球体
原料G=100KgQ=8Kgd=0.9
级配大球（21mm）=40Kg
不规则球体=60Kg
实验数据：
时间
0～80u
0.2～0.9
1
20.4
35.4
2
22.6
26.8
3
4
5
6
7
8
9
10
8.4
0
11
12
3.5
0
13
2
0
2实验数据的分析：
分钟（min）
各料球比下的比表面积（m2/kg）
t/min
r=9
r=8
r=10
0
201
200
199
1
214
240
237
2
225
256
247
3
237
271
259
4
271
286
267
5
282
299
280
6
291
315
290
7
302
324
296
8
310
332
310
9
319
344
316
10
328
360
330
11
334
374
339
12
340
381
346
13
345
392
359
14
357
401
365
15
369
422
373
16
413
435
385
17
419
450
394
18
423
459
397
19
430
470
416
分析结果：
由于物料在进磨之前混合不均匀，导致每次的研磨试验无法横向对比，因此，采用研磨过程中的某一个比表面积为基准，进行料球比的比较。
本试验以比表面积270m2/kg作为一横向基准，由Q=∆T/r算的各料球比对应的单位磨机产量为：
Q9=9/12=0.75，Q8=8/11=0.727，Q10=10/14=0.714。
由此可知，料球比r=9%较好。
此外，方案4的级配方案较之其余三组好些，其达到实验要求所用时间少，即单位磨机产量就大；方案1的级配方案采用了三种钢段，使得冲击力度下降，达到标准研磨时间延长；方案2使用了一些尺寸规格相差不大钢球以及刚段，效果能比方案1的好点，但此级配方案不可能被推广于实践生产。
方案3采用了更大的级配，使得研磨更差。
结论
磨内研本试验在小型球磨机上进行了矿渣磨三仓的料球比与级配的研究，通过试验结果分析，得出如下结论：
1.矿渣磨各仓的适合料球比都不大，以三仓磨来说，料球比从一仓开始，向二仓、三仓过度的过程中有下降的趋势；
2.一仓的主要目的是冲击，R0.09+越小越好，但以R0.08、R0.2计，还应该考虑到其所占的比例应尽量大些，以减轻二仓、三仓的研磨负担；
3.试验中每次入磨的矿渣均是之前经多次料球比、级配试验后所得，由于混合不够充分、彻底，导致了各批次入磨的矿渣成分含量均为不同，给实验结果增加了误差；
4.三仓的研磨试验，小钢段的研磨效果能比钢球和球段混合的好，这是因为钢段与矿渣粉的研磨作用是线接触造成的；
5.三仓矿渣粉的细度是以透气法做比表面积测定的，而DBT-DT型勃式透气比表面积仪在使用过程中对测量的数据没有重复性，再加操作误差，使得测得的比表面积不准确；
6.整个试验过程中有时遇上阴雨天气，矿渣粉明显潮湿，粉料包裹在研磨体上，使得研磨体的冲击、研磨作用下降，结果就不精确。
对此应该先将矿渣粉经烘干箱烘干后再进行粉磨试验；
7.经过三个仓级配的研究实验，采用了三级、四级、五级的级配方案，基本按照了传统的“两头小，中间大”的配球方法。
据新研究发现，两级的级配方案能更有效地对物料进行研磨，效果比三级、四级的还好；而且，传统的“两头小，中间大”的配球方法，已不适应现今高效、先进的粉磨设备，发现“逐渐增大”，即研磨体各球径所占的比例随着研磨体球径的减小而逐渐增大的级配设计方案，效果更好。
参考文献
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丁涛,张德成,邵洪江.含超细矿渣水泥水化的研究[J].建筑材料学报,1998,1（3）:
2012205.
心得体会
磨内研磨体级配的合理与否直接影响着磨机的产、质量和研磨体的消耗。
磨机在进行粉磨时，物料一方面受到研磨体的冲击作用，另一方面受到研磨体的研磨作用。
显然，在单位时间内，研磨体与物料接触点越多，粉磨越容易完成。
当球磨机装载量一定时，要增加物料与研磨体的接触，则研磨体的尺寸越小越好。
但另一方面，要想将较大的物料块击碎，则研磨体必须有足够的冲击能力才行。
磨机的任务是既要保证对较大的料块进行破碎，又要将物料研磨到一定的细度。
因此，在球磨机各仓长度、入磨物料粒度等一定条件下，只有通过选择大小适合的研磨体及其合理级配才能完成。
合理选择研磨体级配，确定一定条件下的填充率，是提高球磨机产质量必不可少的措施。
物料在粉磨过程中，开始时粒度较大，需用较大直径的研磨体的冲击，随着物料块度变小，就需小直径的研磨体进行研磨，使物料和研磨体很好地接触。
在研磨体装载量不变的情况下，缩小研磨体的尺寸，便能增加物料与研磨体的接触，提高研磨能力。
所以在实际生产要求有几种尺寸的研磨体配合使用，即能保证具有一定的冲击能力，又有一定的研磨能力。
通过本次科研训练使我充分的了解到物料粉磨在工业生产中的重要意义，充分掌握了平均料球比的级配方法，拟定合适的实验方案，并且参与到实验的整个过程当中，掌握了找出最佳级配比的流程。
虽然在实验室的小磨上找到了最佳方案，但应用到实际生产中还是有一定的差距。
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