如何设计磨机研磨体级配方案

如何设计磨机研磨体级配方案物料在磨机内磨成细粉，是通过研磨体的冲击和研磨作用的结果，因此，研磨体级配设计的好坏对磨机产质量影响很大。

要设计好磨机研磨体级配，必须充分考虑研磨体装载量、各仓填充率、平均球径、物料水分、物料流动性、物料粒度、隔仓板形式、隔仓板蓖缝大小、各仓长度、粉磨流程等因素，一般按以下步骤进行。

（1）确定研磨体的填充率与装载量磨机内研磨体填充的容积与磨机有效容积的比例百分数称为研磨体的填充率(用j表示)。

填充率设计俞高，磨机的装载量就会俞高。

要提高磨机的产量，应尽可能提高磨机的装载量。

但，磨机装载量不能无限提高，磨机装载量太高，磨机电机的电流会很高，有可能会烧毁电机或威胁磨机机械设备的安全。

磨机研磨体填充率设计多少，应充分考虑磨机的机械设备的承受能力以及磨机电机的承受能力。

为了提高磨机的产量，一般可采用液体变阻起动器和进相机等设备，降低磨机的起动电流和提高磨机电机的过载能力，从而提高磨机的装载量。

在解决了磨机的起动和提高了电机的过载能力后，绝大多数磨机的装载量都可超过设计装载量。

一般磨机的设计填充率为28％左右，但在加装了液体变阻起动器和进相机设备后，通常都可达到35%～38%，甚至达到40%～42%，研磨体装载量大大超过设计装载量，磨机产量也大幅度提高。

在确定了磨机的总装载量后，紧接着就是要确定各仓的填充率，也就是要确定每个仓的装载量。

每个仓的填充率的确定要考虑的因素较多，主要有物料水分、物料流动性、物料粒度、隔仓板形式、隔仓板蓖缝大小、各仓长度、粉磨流程等因素。

这主要靠经验和观察确定，但可以掌握一个原则：磨机各仓研磨能力的平衡。

如果磨机各仓研磨能力达到平衡了，那么在此装载量的条件下，磨机也就达到最大产量了。

那么如何确定磨机各仓研磨体是否达到了平衡，常用方法有听磨音、检查球料比、绘制筛余曲线法。

检查料球比：一般中、小型开路管磨的球料比以6.0左右为宜。

突然停磨进行观察：如中小型二仓开路磨，第一仓钢球应露出料面半个球左右，二仓物料应刚盖过钢段面为宜。

绘制筛余曲线法：在磨机正常喂料运转的情况下，把磨机和喂料机同时突然停止，从磨头开始，每隔一定距离取样，但紧挨隔仓板前后处也要取样。

然后用0.20mm和0.08mm方孔筛筛析筛余，将筛余作为纵坐标，各点距离为横坐标绘点并连成曲线。

正常磨机的曲线变化应是：在一仓入料端有倾斜度较大的下降，在末端接近出磨时应趋于水平。

例如，有个磨机在正常生产时紧急停磨，不空物料打开磨门观察发现：一仓钢球露出料面半个球，二仓有10cm厚的料层。

这说明该磨机二仓研磨能力不足，一仓能力浪费，因为在这种情况下，二仓料层太厚，必然会跑粗，磨工必定会降低喂料量直到磨机第二仓料球比合适为止，也就是说降低二仓料层厚度，使细度合格。

但此时，磨机第一仓的料球比已不合适，球一定过多，料太少，磨机运转时，球与球空打，造成浪费，磨机产量必定不高。

如果此时，把一仓倒出一部分球，二仓加相同重量的球锻，虽然研磨体总装载量没有提高，但第二仓球锻增加了，第一仓减的只是多余的不做功的球，磨机产量必定会增加。

这就是磨机研磨能力不平衡调整到平衡后，产量提高的基本原理。

设计磨机各仓填充率，还要考虑磨机的流程，一般来说对于有选粉机的磨机，磨机内研磨体的球面通常采用逐仓降低的装法，前后两仓球面相差25～50mm，这样可增加物料在磨内的流速；没有带选粉机的磨机，研磨体的球面常采用逐仓升高的办法，以控制成品细度。

磨机各仓的填充率还受隔仓板形式和篦缝大小的影响，隔仓板形式和篦缝大小决定物料通过隔仓板的速度，从而影响到磨机内各仓的物料料位的高低，显然，高料位必须用高的填充率，料位低，当然也就不需要那么高的填充率了。

此外，物料水分含量、物料流动性质、物料粒度大小都会影响到物料在磨内的流动速度，从而造成磨内各仓料位高低不同，因此，磨机各仓的研磨体填充率也要作相应的调整。

（2）研磨体平均球径及最大球径的确定选择研磨体的平均球径和最大球径，应考虑入磨物料的粒度、硬度、易磨性、产品细度、衬板形式等。

磨内钢球的最大球径和平均球径一般情况下可用下式估计：磨内钢球最大球径：=28DMAX磨内钢球平均球径：D=28——磨机喂料最大粒度，mm；式中：dmaxd——入磨物料平均粒度；mm。

但，值得注意的是决定磨内最大球径和平均球径还要考虑物料水分和物料流动性的影响，如果物料水分太高或者物料流动性太差，那么经常会造成一仓磨口附近料位提高，出现饱磨，甚至倒料，磨机产量不高。

此时，应提高研磨体的最大球径和平均球径，从而提高物料的流速，可显著提高磨机的产量。

确定了钢球最大球径、平均球径后即可按表2-1的例子试凑各种直径球的比例。

表2-1中例举了两个水泥磨和生料磨一仓各种钢球的比例试凑计算结果的示例，通常在球仓采用3～6种不同尺寸的钢球，每一仓各级钢球的比例，一般是中间大两头小。

如果物料的硬度和粒度大，可增加大球百分比，反之可增加小球百分比。

一般情况下前后两仓钢球的尺寸应交叉一级，即前一仓最小尺寸钢球是下一仓最大尺寸钢球。

生料磨往往由于水分较大和物料流动性不好，而提高平均球径，相同磨机规格，平均球径高于水泥磨。

闭路粉磨第一仓平均球径可比同规格开路磨小些，一般相差l0mm。

表2-1 各种钢球比例的试凑计算（3）研磨体级配计算研磨体的级配按下式计算：式中：A——某直径球锻的重量，吨；B——某直径球锻占该仓所有球锻的重量比例，%；D——该仓磨机有效直径，米；L——该仓磨机有效长度，米；G——研磨体容重，吨/米3；j——填充率，%（4）研磨体的补充磨机运转一定时间后，由于钢球的磨损，研磨体级配会产生变化，应经常统计生产数据或根据磨机电机电流大小及时补充研磨体，必要时筛选不合格的研磨体。

统计数据来自以下几个方面：单位时间消耗量；磨机产量、单位产量和研磨体消耗量；电动机电流指示负荷变化；研磨体平面降低高度；筛余曲线分析法。

总之，设计一个合理的研磨体配比方案，是由生产实践到理论总结的循环过程。

只有掌握第一手资料，结合粉磨系统的实际工艺条件，才能形成一个完善的设计方案。

如果经验不足或缺少统计资料，可采用武汉理工大学林宗寿教授研究室开发的“球磨机专家系统”进行磨机研磨体级配计算。

该系统可自动综合磨机规格、物料种类、粉磨流程、助磨剂使用情况、隔仓板状况、物料粒度和水分等因素。

自动给出磨机各仓的最佳研磨体级配，即使是不懂磨机级配计算的人员，也可熟练地进行磨机研磨体级配计算，使磨机产质量得以提高。

磨机运转一段时间后，由于研磨体磨损，级配和研磨体装载量都会改变，只需输入实测球面高后，即可得到实际填充率、实际装载量和需补充的研磨体规格和数量等数据研磨体的填充率、级配判断与补充量的方法研磨体装载量和级配虽有些公式可以参考，但一般还是靠经验调配。

钢球级配还是以多级配球较多，在使用分级衬板时，磨仓内在长度方向上（进料端到出料端）各点处的物料平均粒径是逐渐降低的，钢球在各点处的平均球径也应该是逐渐降低，两条曲线的走势应该是一致的。

调整钢球级配时要考虑到钢球尺寸的减小并不是一致的。

例如有文献介绍，通过试验和计算得出，当90mm的钢球磨损至80 mm时，同比，80mm的钢球磨损至71.11mm，70mm的钢球磨损至63.20mm，60mm 的钢球磨损至56.20mm。

显然，若只补大球，则平均球径必然有变大的趋势。

研磨体装载量和级配是否合理，可通过下述四种方法在生产实践中进行检验和调整。

1 根据磨机产量和产品细度进行检验分析（1）当磨机出现产量低、产品细度粗时，说明研磨体装载量不足或研磨体磨耗太大，此时应添加研磨体。

（2）当磨机出现产量高、产品细度粗时，说明磨内研磨体的冲击力太强，研磨能力不足，物料的流速过快所致。

此时应适当减少大球，增加小球和钢段以提高研磨能力，同时减少研磨体之间的空隙，使物料在磨内的流速减慢，延长物料在磨内的停留时间，以便得到充分的研磨。

（3）如磨机出现产量低、产品细度细时，其原因可能是小钢球太多、大钢球太少而造成的。

磨内冲击破碎作用减弱，而相对研磨能力增强。

（4）若磨机产量高、产品细度又细时，说明研磨体的装载量和级配都是合理的。

2 根据磨音判断在正常喂料的情况下，一仓钢球的冲击较强，有哗哗的声音。

若第一仓钢球的冲击声音特别洪亮时，说明第一仓钢球的平均球径过大或填充率较大；若声音发闷，说明第一仓钢球的平均球径过小或填充率过低了，此时应提高钢球的平均球径和填充率。

第二仓正常时应能听到研磨体的唰唰声。

3 检查磨内物料情况在磨机正常运转、正常喂料的情况下，根据生产经验，球仓中的钢球应露出半个钢球于料面上。

如钢球外露太多，说明装载量偏多或钢球平均球径太大；反之，说明装载量偏少或钢球平均球径太小。

在细磨仓，研磨体应以覆盖着10-20mm的薄料层为宜。

若盖料过厚，说明研磨体装载量不足或研磨体尺寸太小。

4 根据筛析曲线判断研磨体级配合理、操作良好的磨机，其筛析曲线的变化应当是：在第一仓比较陡，靠近卸料端应平滑下降。

如曲线中出现斜度不大或有较长的一段接近水平线，则表明磨机的作业情况不良，物料在这一段较长距离过程中细度变化不大。

其原因可能是研磨体的级配、装载量和平均球径大小等不合适，应适当改变研磨体级配或清仓剔除碎、小球段；如果隔仓板前后的筛余百分数相差很大，说明两仓能力不平衡，此时应首先检查隔仓板篦孔宽度是否符合要求，若过宽且超过规定数值2mm以上时，即应更换或堵补；若有堵塞现象，应剔除堵物。

也可能由于磨机各仓的长度比例不当，前后仓破碎与研磨能力不匹配。

先调研磨体的级配、装载量和平均球径，若无效，则应改变仓的长度、比例。

5 确定研磨体补充量的方法（1）用单位产品的研磨体磨损量（同类研磨体年耗量/磨机年产量）乘以磨机阶段产量；（2）用单位时间的研磨体磨损量（同类研磨体年耗量/磨机年运转时间）乘以磨机阶段运转时间；（3）在必要的空磨后停磨，测量磨内球（段）面距磨机中心线的高度除以磨机有效内径可简易算得当时的填充率，与原配球时填充率对比，计算补球量。

此外还有根据空磨时的主电动机电流表值与经验值比较确定研磨体补充量等多种方法。

以上的各种方法事实上都有一定的局限性，这是因为磨机的运转过程是一个不断变化的复杂过程，影响因素很多，容易出现判断失误而造成盲目补球，反而影响磨机的产量。

因此，管理较好的水泥企业是采用定期清仓的传统办法。