陶瓷球级配方法

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。

一 水泥行业级配的基本公式（平均球径法）：Dc=28*f Km
dc
3
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。

二 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 表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) 表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（内蒙古赤峰市克什克腾旗红山水泥有限公司，4.2*13m闭路磨,黑龙江伊春电厂3.2*13m水泥开路磨），均取得较好效果。

三钢球（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。

表3各厂0.2-0.9mm熟料所对应的最佳球径
T(min) A B C
16 Φ20m m
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。

表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
表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。

表6物料配比
熟料脱硫石膏尾矿增钙渣
87% 5% 5% 3%
表7Φ4.2*13m磨的二仓级配
Φ20mmΦ15mm
56t 87t
表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的物料仅有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。

表9由水泥成品R0.045筛余物全分析计算筛余物构成
烧失量SiO2Fe2O3Al2O3CaO 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；
表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% 25
5 20% 263
平均值41% 177 32% 189
四陶瓷球的级配方法
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。

表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)
Φ2529.4 18*18 35.7 Φ2032.7
Φ2015.1 16*16 25.1 Φ1720.1
Φ179.3 14*14 16.8 Φ1513.8
Φ15 6.4 12*12 10.6 Φ127.1
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
表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
表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
表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。

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。