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水泥研磨瓷球级配方法研究

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浏览:- 发布日期:2017-12-02 09:54:45【

一种以实验数据为基础的陶瓷球级配方法研究

萍乡顺鹏新材料有限公司

      陶瓷球作为水泥粉磨研磨体的一种新型耐磨材料,具有节能降耗的显著特点,它的出现引发了水泥粉磨技术界的一次革命。但由于陶瓷球供应厂家水平参差不齐,没有给用户提供量身定制的粉磨系统调整特别是级配调整服务,导致了陶瓷球至今没有得到很好的推广。萍乡顺鹏新材料有限公司是集研发、设计、生产、销售、服务为一体、生产氧化铝、氧化锆陶瓷制品的高新技术企业。顺鹏经过多次试验,总结出一套行之有效的操作方案。在此和水泥企业用户们分享。让我们先从钢球的级配谈起。

  水泥行业级配的基本公式(平均球径法):Dc=28*fQQ图片20171202095516

式中:

dc入磨物料的平均粒度(以物料中80%能通过的筛孔孔径表示)

Km物料的易磨性系数

f磨机单位容积物料通过量影响系数(实际上是反映了料层厚度对级配的影响)

f=1+0.01K,

K=Q(1+L)/V(t/hm3)

Q磨机产量(t/h)

L循环负荷率

V磨机级配仓的有效容积(m3)

在实际使用中由于无论是生料磨或是水泥磨,进入磨内的物料均为各种物料的混合物,由于各种物料的易磨性不同,故对混合物易磨性Km的测定没有一个可供操作的方法,导致公式无法在实际工作中使用。

  钢球在粗碎仓的级配方法

1测出各种物料的粒度分布

2对于粗碎仓来说,这里需要的是冲击而不是研磨,故一仓级配要设法测出物料的“硬度”。

3有了物料的粒度分布和“硬度”的数据才可以进行级配的计算。

可参考《国际先进水泥工艺与装备手册》中的斯坦纳(Steiner)曲线变换成的表1中的数据

1物料的粒度,硬度与球径的关系

球径

∮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”的测量方法

a在化验室的0.5x0.5m小磨上测量物料的“硬度”

准备100mm的钢球100kg,

15-20mm的物料18kg,

b在运转中到一定时间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+

c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)

2部分水泥厂熟料硬度测定结果

时间(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%

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。

5示例:已测定物料“硬度”为14min,属中硬,当物料粒度最大为24mm时,钢球的最大球径应为100mm。在此基础上再进行级配。

此方法以在无辊压机配置的球磨机一仓使用,均取得较好效果。

  钢球(段)在细磨仓的级配方法

随着辊压机的应用,目前的球磨机基本上已是以研磨为主了。

1物料粒度相同,但由于易磨性不同,故所对应的最佳球径不同。

以配有V选的辊压机系统为例,进入球磨机的物料一般均小于1mm。属于研磨阶段了。但各厂一仓最大球径有的40mm,有的只有25mm

3各厂0.2-0.9mm熟料所对应的最佳球径

T(min)

A

B

C

16

Φ20mm

 

 

21

 

 

Φ25mm

26

 

Φ15mm

 

注:在化验室小磨实验物料用10kg,研磨体100kg。物料磨至0.2mm筛余1%时实验结束。

2如何确定物料每个粒级的最佳球径

为了找到最佳球径应至少采用三种不同的球径进行实验。

4某厂0.2-0.9mm矿渣所对应的最佳钢段尺寸

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%

从中可知对这种矿渣(各厂矿渣易磨性不同)的0.2-0.9mm粒度的最佳钢段综合看Ф14*14效果较好。同时还应找到对这个粒级效果明显变坏的是Ф8*8的钢段,如果是矿渣磨如细磨仓入口的物料有0.2mm以上的物料,则Ф8*8的钢段就要慎用。

 

3对物料的基础数据进行综合,做出级配方案。

a收集厂方的相关数据

5 YT厂各种物料的各粒级所对应的最佳球径

T(min)

0.2-0.9mm

0.08-0.2mm

0.045-0.08mm

 

熟料

增钙渣

尾矿

熟料

增钙渣

尾矿

熟料

增钙渣

尾矿

8

 

 

15mm

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

12mm

 

 

 

16

20mm

 

 

 

 

 

 

 

10mm

25

 

 

 

12mm

 

 

10mm

 

 

30

 

15mm

 

 

 

 

 

 

 

55

 

 

 

 

12mm

 

 

10mm

 

脱硫石膏可不考虑。

6物料配比

熟料

脱硫石膏

尾矿

增钙渣

87%

5%

5%

3%

7Φ4.2*13m磨的二仓级配

Φ20mm

Φ15mm

56t

87t

8二仓入口物料细度

 

R0.045

R0.08

R0.2

2*1

65%

24 %

1.49%

 

b确定级配方案

1)最大球径的确定

由于二仓入口有大于0.2mm物料故最大球应为Φ20mm

2)如何确定Φ20mm的比例?

不能过大,10%即可。(因大于0.2mm的物料仅1.49%

3)至少要增加Φ12mm钢球以利于研磨。

其用量视物料在0.08-0.2mm间的百分比而定。

4)若想更精确些,则要对物料的各粒级进行全分析,计算出每粒级物料中的配比。

9由水泥成品R0.045筛余物全分析计算筛余物构成

 

烧失量

SiO2

Fe2O3

Al2O3

CaO

MgO

筛余物

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%

炉渣

4.19

61.52

3.89

18.12

6.35

1.13

16%

成品R0.045筛余

1.54

29.25

3

7.3

53.84

1.28

 

 

工厂由于资金问题,只增加了Φ12mm的钢球15t,改后出磨物料细度变化如下;

10级配变化对出磨物料细度与比表面积的影响

 

原来

改后

测量次数

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

QQ图片201712020955581YT水泥厂工艺流程图

  陶瓷球的级配方法

由于陶瓷球用于细磨仓,故级配方法与钢球在细磨仓的级配方法相同。只不过由于它的比重仅为钢球的二分之一左右,故它对物料的水分,细度,易磨性要求更高。

1如果认为本厂原来的钢球级配没有问题,可以按单个研磨体重量相等的方案换算。

11陶瓷球与金属研磨体重量对照表

陶瓷球

G(g)

钢段

G(g)

钢球

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

 

 

从表中可知,Φ10的陶瓷球太轻,一般工况下不宜使用。

2对各种物料的各粒级进行实验找出所对应的陶瓷球最佳球径

12YT水泥厂熟料的各粒级所对应的最佳陶瓷球直径

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

 

13YT水泥厂矿渣的各粒级所对应的最佳陶瓷球直径

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:无论是熟料还是矿渣各厂的数据均不相同。

将各种物料的各粒级所对应的最佳陶瓷球径找到后便可进行级配了,方法与钢球的细磨仓级配相同。

3可将上述方法简化为水泥一种物料。

此时应进入磨内取得细磨仓入口的物料进行实验

14JY厂水泥0.045-0.08mm所对应的陶瓷球最佳球径

T(min)

R0.045

R0.03

D

52

11.1%

33.6%

Φ15

9.3%

27.6%

Φ13

 

五 小磨实验数据应用于生产大磨机注意事项

1实验小磨与生产大磨区别

小磨物料不流动,不通风,无衬板。会使小磨效率下降。

2但对细磨仓来讲又极为相近,都是研磨。两者之间应有一个修正系数,应在生产中逐步摸索。

3小磨实验一般模拟开路磨。

但当结果应用于闭路时,由于生产大磨中回料的存在,料层可能较厚,故所得平均球径要加大10%以上为好。或将球径提高一个级别。

六使用陶瓷球时应注意的其他事项

1钢球填充率一般在30%,陶瓷球在40%。使用陶瓷球后可在前仓将填充率加大5%,以防止产量下降幅度过大。至于最佳的补球量,就需要顺鹏的技术人员进行现场的测量和调试了。对于尾仓陶瓷球的装载量,顺鹏也有一套技术规范,这个需要技术人员根据每台磨机的不同情况进行相应的调整。

2前仓的级配也应按前述方法检查。

3陶瓷仓的活化环高度要适当加高。

4对陶瓷仓的料球比要进行调整,防止其过低。

QQ图片20171202095624

2使用陶瓷球后的三仓料球比

QQ图片20171202095641

3调整后的三仓料球比

   5另外,解决粉磨系统的台时产量降低问题,还涉及到入磨粒度的控制、隔仓板及出磨筛板的改造、磨机通风的控制等诸多问题。每一次面对新的情况,顺鹏的技术人员都不会选择逃避,我们会积极地去面对,积极地为客户解决问题。应用顺鹏的陶瓷球,已经可以实现水泥粉磨系统的台时产量不会降低或仅仅略有降低。

 

 

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