磨机经过一段时间运转，每7～10d要补球，使钢球级配变得很混乱。运转时间越长，钢球级数越多，钢球的级配情况很难计算。小型磨机清仓时，可算好配比，把球按尺寸分类后填加，级配的数量与计算的基本相符。大型磨机，由于钢球数量太大，钢球分类太费时，给生产安排造成困难。大多数厂家都不采用此法，而是按各自的要求，将烂球、铁渣及小球拣出，加完后与标准填加量比较，缺少的量，一般是加入最大级钢球，或凭经验加入一些其它的钢球。钢球的级配及平均球径是估算的，很不准确。

　　本人在实践中运用了一种简单的测算方法，即运用概率法和数学归纳法进行抽样计算，具有一些参考价值，介绍如下：用8号钢丝制作一个边长500mm的方框，磨机内料摇空，打开磨门进入磨内，选磨仓入口、出口两处，沿径向测量3点，如图所示。

　　数方框内露出半个钢球以上的各种钢球的数量，做好记录，将数据整理计算可得出基本准确的钢球级配。某一次测量数据如表1。

　　计算结果与实际基本相符，由于当时出磨细度太粗，停磨处理时，根据计算，拣出Φ100～95mm球5t，补进Φ90mm球1t、Φ80mm球4t，细度达到了要求。通过试验，这种方法比较准确，对掌握磨内情况及解决实际问题是有效的。

　　作者:**全,周程湘单位:湖北省荆门市葛洲坝水泥厂 [2005-3-30]

　　摘要:钢球的级配是影响球磨机产质量的重要的因素之一。对多仓磨机而言,一仓的钢球级配尤显得至关重要。按照一般交叉级配的原则,亦即上一仓的最小球径决定下一仓的最大球径,依此类推,一仓实际上主导了其他各仓的级配。目前,在球磨机一仓比较有代表性的配球方法有两种,一种是得到公认的应用最普遍的多级配球,另一种是近年来才开始采用的二级配球法。关于这种配球法国内外已有报道,对其褒贬不一。葛洲坝水泥厂从1992年起开始在Φ3m×9m水泥磨上试用二级配球,并延续应用至今。从这几年的应用效果来看,它与多级配球相比各有所长,孰优孰劣不能一概而定。本文即对这两种配球方法作一些初步的探讨。

　　球磨机一仓主要对物料进行冲击破碎。其作用效果的好坏直接影响到后面各仓研磨效率的发挥。能否达到预期的效果取决于研磨体的级配参数合理与否。最重要的包含:配合级数、球径(最大、最小、平均球径)的大小,以及不一样的规格的球所占的比例等。这些参数的选择除了受磨内结构、产品细度要求等因素的影响外,很大程度上是由入磨物料的特性如粒度、易磨性等决定的。反过来讲,要衡量钢球的级配是不是合理,就要看它能否满足物料的要求。

　　物料在一仓内要得到一定效果的破碎,并达到适应二仓粉磨的粒度要求。在选择一仓的级配参数时必须考虑以下几点基本要求:

　　(1)要有足够的冲击力,即充当破碎介质的钢球所具有的撞击能量超过物料的强度极限。

　　(2)足够的冲击次数。当装载量一定时,与球径的大小有关。在保证足够冲击力的前提下,尽量缩小钢球的直径,以增加钢球的个数来提高对物料的冲击次数是提高粉磨效率的重要手段。

　　(3)适当的存料能力。为保证物料能被充分地粉碎,要求物料在仓内有一定的停留时间,即要控制物料流速,以防止物料流速过快而出现窜料现象。 2 多级配球法

　　多级配球法是一种传统的配球方法,通常选用3～5种不一样的规格的钢球。它最突出的特点是以入磨物料的粒度为依据。主要体现在以下几个方面:

　　(2)各种钢球的配比一般遵循“中间大、两头小”的原则,与物料的粒度分布特性相似。

　　根据入磨物料粒度的不均匀性对应地选用冲击力(即直径)不等的钢球以满足各种粒度的物料对冲击力的要求是多级配球的基本思路。在粉磨过程中,物料的粒度由大变小,数量逐渐增多,相应地,所需要的冲击力下降,对冲击次数要求增多,从理论上讲,多级配球与物料的这种变化过程是相适应的。平均球径是多级配球中的一个重要的综合参数。多级配球的冲击力、冲击次数、存料能力都能集中体现在平均球径的大小上。如平均球径越大则说明冲击力越强、存料能力越弱,而冲击次数就越少。

　　由于冲击力、冲击次数、存料能力均与平均球径有关,在实际应用中往往很难做到合理兼顾。一般说来,当某种物料需要较强的冲击力时,也需要在仓内停留的时间长一些。前者要求提高平均球径,而后者要求降低平均球径。这种矛盾的存在是导致多级配球难以适应物料变化的根本原因。多级配球的这种不足之处在水泥磨中表现尤为突出。如在生产矿渣水泥时显得冲击力过强,而生产未经破碎的纯熟料水泥时冲击力又显得不足。

　　前面谈到,从理论上分析,多级配球的特点与入磨物料的粒度特性及粉磨过程中物料粒度的变动情况相吻合,但实际应用效果却相差甚远。主要因为:

　　首先,钢球对物料作用过程是随机的,不存在选择性。即钢球不可能按冲击力的大小相对应地作用不用粒度的物料。能量小的钢球遇到坚硬的大颗粒物料时就会显得冲击力不足。对于小颗粒物料,大钢球又会显得能力过剩。由于能量不能得到合理分配,故难以实现多级配球的初衷。

　　其次,物料在粉磨过程中,粒度沿磨机轴向逐渐减小,而钢球在磨内沿轴向分布却是无序的(带分级衬板的除外)。因此,多级配球适应磨内物料变化的优势上不可能得到充分发挥。

　　第三,多级配球时常常会发生钢球的分层现象,亦即较大的钢球向研磨体中心层附近移动造成冲击力不足。 3 二级配球法

　　二级配球法即通过选用两种直径相差较大的钢球来进行级配。其目的是为了更好的提高一仓的冲击破碎能力,与一仓钢球的作用特点相吻合。

　　(1)大球的直径。与多级配球一样,取决于入磨物料的粒度。不同的是,它是以物料中所占比例较大的即有代表性的粒径为依据。实际应用中可以以多级配球中的次级球径为准。如在多级配球中最大球径为100mm,在二级配球中则应选择Φ90mm的钢球。

　　(2)两种球的配比。原则上应保证小球的掺入量不影响大球的填充率。一般小球占大球重量的3%～5%,实际应用中应先取下限,然后根据生产情况做增补。

　　(3)小球的直径。它取决于大球间空隙的大小,即与大球的直径有关。据有关联的资料介绍,小球直径应为大球的13%～33%。

　　在多级配球中,物料对钢球的冲击力、冲击次数、存料能力的要求都依赖于平均球径。在二级配球中,钢球的冲击力、冲击次数由大球的直径来决定,而存料要与小球的直径、装载量有关,受大球直径的影响很小,从而缓解了冲击力、冲击次数与存料能力之间的矛盾。因此,相对来讲,二级配球最简单,在参数的选择上也非常容易做到综合考虑。 4 两种配球法的应用效果及认识

　　89.73在装载量相等的情况下,多级配球因钢球的总个数多(Φ30mm的钢球作用很小,不纳入二级配球的总数中),故具有的冲击次数较二级配球多。从平均球径的大小可知,二级配球具有较强的冲击力。

　　两种配球的存料能力能够最终靠容积密度的大小来比较。多级配球的容积密度等量于其加权球径即平均球径为80.45mm的钢球堆积密度,约为4620 kg/m3。在二级配球中,假设小球在不影响填充率的情况下充分填入大球的空隙中,则小球的掺入使Φ90mm钢球的容积密度提高了32.8kg/m3,即达到4623 kg/m3,与多级配球的容积密度十分接近,因此能认为它们的存料能力是相同的。

　　葛洲坝水泥厂采用二级配球后,水泥磨的平均台时产量提高了1.3t/h(见表2),其问题大多与以下两点因素有关:

　　26.05(1)该厂Φ3m×9m水泥磨入磨熟料中难磨矿物C2S和C4AF含量较高,易磨性差(相对易磨系数一般在0.76～0.84之间),入磨前未经预破碎,粒度大且不稳定。

　　从熟料的特性来分析,需要加大一仓钢球的冲击力,在多级配球时即要提高钢球的平均球径,但平均球径的提高又会导致空隙率增加,钢球的存料能力减弱而有可能会出现窜料现象。因此平均球径往往很难提高到满足熟料的冲击力要求。物料的粒度越大、强度越高时,存料能力与冲击力之间的矛盾在多级配球中表现就越突出。在二级配球中则不存在这种矛盾,因为它能够最终靠大球和小球来分别满足物料对冲击力和存料能力的要求,故体现出优越性。

　　(2)生产品种多。该厂目前生产的水泥有三个标号十个品种。不同品种的水泥除了细度控制指标有很大的区别外,矿渣掺量一般有0～50%的波动范围,从而引起入磨物料的综合粒度和易磨性有较大的波动。

　　由于生产品种变化频繁,与级配参数紧密关联的物料粒度、易磨性和细度指标没办法把握,故很难选择出合理的级配参数。表1中的多级配球方案其实就是一个综合方案,对各个单一的水泥品种都不可能是最佳的。这也是采用多级配球产量较低的原因之一。

　　从表2能够准确的看出,对于各个单一的水泥品种,二级配球的台时产量并不总是高于多级配球,说明其使用效果并不具有非常大的优势,因此,不能根据某特定的粉磨条件下的台时产量的高低来判断两种配球方式的好坏。两种不同的配球方法有各自的优缺点,实际应用中应当结合物料的特点来做综合分析。

　　二级配球的特点是冲击力强,相比之下,多级配球的特点是冲击次数多。对球磨机一仓而言,足够的冲击力和冲击次数都是很重要的,实际的应用效果则要看它们的特点能否转化为各自的优点。 5 结论

　　总的来说,当物料粒度小、易磨性好时,宜采用多级配球,因为此时提高钢球的冲击次数是主要的。反之,当物料粒度大、强度高时,提高钢球的冲击力是一仓粉磨的关键,故采用二级就体现出优越性。

　　由于侧重点不同,两种配球的使用效果受物料变化的影响程度有很大差别。多级配球对物料的变化比较敏感,磨机产质量波动较大。二级配球对物料的变化反映比较迟钝,产量相对来说比较稳定。具体地讲,当物料朝有利于粉磨的方向发展时,多级配球产量上升的幅度要高于二级配球。反之,多级配球产量下降的程度又超过二级配球。因此多级配球适用于生产品种少,入磨物料特性较稳定的球磨机。

　　应该指出的是,两种配球方法的适用性除了与物料特性有关外,还受到磨机的结构、粉磨流程、产品细度等粉磨条件的影响。如多级配球与分级衬板配合使用,效果就会更好一些。

　　球磨机第一仓研磨体的最大的作用是对物料进行冲击破碎，同时也起到一定的研磨作用。因此，研磨体进行级配的目的，就是要满足这两方面的要求。第一仓粉碎效果的好坏直接对后面各仓的粉磨效率产生一定的影响，并最终影响磨机产量。能否达到粉碎要求取决于研磨体的级配是不是合理，最重要的包含钢球大小、球径级数、各种规格球所占比例等。确定这些参数除了要考虑磨机规格尺寸、磨机内部结构、产品细度要求等因素外，还应该要考虑入磨物料的特性（易磨性、粒度大小等）。

　　要使物料在第一仓得到一定效果粉碎，在确定级配时一定要遵循这样几个原则：首先，钢球要有足够大的冲击力，使钢球具备足够能量以击碎颗粒物料，这与钢球的最大球径有直接关系。其次，钢球对物料要有足够多的冲击次数，这与研磨体装填量和平均球径有关。当装填量一定时，在保证足够冲击力的前提下，尽量减小研磨体直径，增加钢球个数来提高对物料的冲击次数，以提高粉碎效率。最后，物料在仓内有足够的停留时间，以保证物料被充分粉碎，这就要求所配研磨体要有一定的控制物料流速的能力。

　　所谓两级配球法，就是使用大小两种不一样的规格，并且二者直径相差较大的钢球来进行级配。其理论依照是，大球之间的空隙由小球来填充，以充分提高钢球的堆积密度。这样，一方面可提高第一仓的冲击力和冲击次数，符合该仓研磨体的功能特点，另一方面，较高的堆积密度可使物料能获得一定的研磨作用。在两级配球中，大球的作用主要是对物料进行冲击破碎。小球的作用一是填充大球间的空隙，提高研磨体的堆积密度，以控制物料流速，增加研磨能力；二是起能量传递作用，将大球的冲击能量传递给物料；三是将空隙中的粗颗粒物料排挤出来，置于大球的冲击区内。

　　两级配球法需要确定以下几个参数：（1）大球直径的确定。取决于磨机规格尺寸、入磨物料的粒度和易磨性。一般以多级配球中的第二级球径为准。如某台磨机在多级配球中最大球径为100mm，进行两级配球时就应选择直径为90mm的钢球。（2）小球直径的确定。取决于大球间空隙的大小，也即取决于大球的直径大小。通常情况下，小球直径取值为大球直径的20%-30%较为贴切。（3）大、小球的配比。原则上应保证小球的掺入量不影响大球的填充率。一般小球占大球重量的3%-5%。

　　在多级配球中，对钢球的冲击力、冲击次数、控制物料流速能力的要求都主要依据平均球径，就是说受多种规格球的影响。在两级配球中，钢球的冲击力、冲击次数由大球的直径来决定，而控制物料流速的要由小球的直径、装填量确定，受大球直径的影响很小，因而缓解了冲击力、冲击次数与控制物料流速能力之间的矛盾。相比之下，两级配球法最简单，在确定级配参数时容易做到综合考虑。

　　选粉系统：Φ2.0m高效旋风式选粉机，选粉效率80%，循环负荷120%。

　　物料情况：熟料为干法旋窑生产，KH=0.91；SM=2.4：IM=1.5，入磨前未经破碎，粒度较大，≤5mm约占20%；5-10mm约占40%；10-15mm约占30%；≥15mm约占10%。混合材为炼铁厂粒化矿渣与少量石灰石，石膏为天然二水石膏，掺量3%-4%。

　　两级配球的平均球径大于多级配球，可以说两级配球具有更强的冲击力。另外，在装填量相同时，多级配球因钢球总个数多（Φ30mm钢球因冲击力很小，不计入两级配球总个数），所以对物料的冲击次数应比两级配球多。此外，两种级配方案的堆积密度十分接近，因此能认为二者物料流速控制能力几乎相同。

　　随着物料硬度和粒度的增大（可由混合材的不同掺量反映出来），多级配球中钢球的冲击力与物料流速控制能力之间的矛盾表现就越突出，因而产量下降较明显。而在两级配球中则不存在这个矛盾，因为它能够最终靠大、小球来分别满足物料对冲击力和流速控制能力的要求，因而产量变化不明显，体现出两级配球的优越性。

　　采用二级配球生产P．O42.5水泥近半年时间以来，磨机的平均台时产量比使用多级配球提高了近1t见表2，在节能降耗、优质高产方面取得良好效果。另外，采用二级配球还可减少清仓次数，只需根据磨机产量、电流、细度及粉磨水泥的球耗比进行定期补充，除特殊情况外，一般不停机清仓。提高了磨机运转率。

　　当物料粒度小、易磨性好时，宜采用多级配球，因为此时提高钢球的冲击次数是主要的。反之，当物料粒度大、强度高时，提高钢球的冲击力是关键，故采用两级配球能体现出明显的优越性。

　　两种配球的使用效果受物料变化的影响程度有较大差别。多级配球对物料的变化比较敏感，磨机产量波动较大。两级配球对物料的变化反应则不太敏感，产量相对来说比较稳定。也就是说，当物料的易磨性越好时，多级配球产量增加的幅度要高于两级配球。反之，多级配球产量下降的程度又超过两级配球。因此多级配球适用于粒度较小、易磨性较好的物料。两级配球适用于粒度较大、易磨性较差的物料。

　　研磨体的装载量如何配合才能体现其有效性，是水泥工作者不断研究的课题。配合好的装载量被称为有效装载量，有效装载量还能这样描述：当磨机钢球装载量近乎于台时产量的2倍时，其钢球装载量即被视为有效装载量。换言之，有效装载量的目标是使水泥磨装载量低于台时产量的2倍越多越好，即相同装载量下台时产量越高越好。笔者搜集了一些闭路磨的研磨体装载量资料，整理后得出关于有效装载量的2点看法：

　　②研磨体的填充体积近乎于磨机有效容积的1／3。除了带辊压机的磨机外，几乎所有闭路水泥磨在生产P·C水泥时，其主要参数大概满足上述2点看法。一般说来，研磨体的初始装载量和级配设计厂家都能给一个有效数据。

　　随着磨机的运转磨内钢球的比例、平均球径都在发生明显的变化，如何添补研磨体有考究。笔者不完全同意工艺教材上说的“由于钢球在磨内磨损后系由大球变为小球，故每次添补时都补充最大的带辊压机的q~4．2mxllm的磨机来说q~90mm钢球仅占所在仓钢球装载量f机低19％。实际在做的工作经验证明：为了当量较多的球也是添补时考虑的重要臣的q~3．8mxl3m水泥磨机，当时处在产下，技术员在补球时一次加入中90m开起来后，产量虽然勉强上去了f表j加球前清晰)，但细度就是难以合格，J3d强度，不得已只有压产运行，等到一时，捡出qb90mm的钢球2．0t，补进qb8(调整后，磨机在满足细度控制指标的，l产运行了。笔者搜集的统计资料表旺载量较多的球应是qb80mm和qb70mm．该仓球装载量的29．25％和28．7％，磨t较多的球应是qb25mm和qb20mm。官f球装载量的21．6％和37．45％，在没有4磨机上，其二仓中qb40mm和q~30mm自多，分别占32．5％和31．5％。

　　为此，作者觉得在填报钢球申报计划时应填选的   备用球姆格：除了最大球外，它们还应有(I)80mm及  ~40mm或qb25mm。

　　无论怎样添补球，到一定的时候，是有一个不能达标的时间段，阼，由于清仓工作量大，必须要有一个个准备过程要求工艺管理人员一定预)时候”。笔者依据自己的工作经验提比建议：当磨内最小规格的球径平均：要考虑作清仓准备工作了。粉磨P·C公司所用钢球，一般球耗在40∥t，如使l勺磨机上，每月的球耗约在1．20t，每年40t，分4～5次补进这些钢球后，从生产艺管理也面临清仓重新级配工作，这格球径(这里强调最小规格，是因为该涂的对象)平均减小了3mmH寸就要着手拘说法是基本吻合的。

　　最小规格的球径减小了3mint寸，其它都相应减小了3mm，表中总计耗损量寸间里的球耗损数字(14．40t)是十分接}把清仓准备的量化建议界定为3mm是的生产周期的。当然，碎球也应该是清因素。

　　体时：①当磨机的产量降低了5％，水泥加到3％或4％时，说明研磨体装载量不Z予以补充研磨体。补充时除了考虑给‘3)和装载量较多的规格球(1／3)外，还要小球以期增加研磨能力，二仓补小球的规格最好参照二仓的筛余曲线，并不全是按照教科书上说的要补最大规格的球。如福建某厂的中3mx9m磨机，当时由于隔仓板缝隙大，物料流速过快，经常造成磨尾约35kg／h的吐渣量。未解决二仓渣多现象，补了中50mm的钢球3t，可磨机除了运行电流上升外工况并没有改善。后来做了筛余曲线．Om处的曲线有微凸起部分，见图l，于是决定将中50mm的钢球捡出2t，加了中40mm的钢球2t，磨机开起来后工艺状况得到大大改善，见图2；②当磨机产量高，但产品较粗时，这可能由于研磨体的冲击过强，研磨能力不够，物料的流速快所致，此时应适当减少大球或增加小球。产量高但细度粗时的工况，实际上就是当细度压下来后的循环负荷率超大的工艺现象，说明单位时间内合格细粉的产出较少，所以添补研磨体时应针对这一现象的本质；⑧当磨机产量降低lO％、产品筛余值在2％以下时，这原因是填充率太大，小球太多或大球较少，致使冲击破碎作用减弱，出现这一工艺现象说明磨机可能面临清仓倒球，重新级配。