球磨机钢球的级配是影响球磨机产质量的主要因素之一。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,一种是近年来才开始采用的二级配球法,另一种是得到公认的应用最普遍的多级配球。关于这种两种配球法国内外已有报道,对其褒贬不一。本文即对多级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。主要包括:配合级数、球径(最大、最小、平均球径)的大小,以及不同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否合理,就要看它能否满足物料的要求。

物料在一仓内要得到有效的破碎,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综合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。

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种不同规格的钢球。它最突出的特点是以入磨物料的粒度为依据。主要表现在以下几个方面:

1、最大球径D根据物料的最大粒径d来确定,一般按D=28计算。

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。

此外,配合级数、平均球径的确定也与物料的粒度特性密切相关。

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主要原因。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化情况相吻合,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。

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。