陳 文

（株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點實驗室，湖南株洲 412004）

Kivcet爐爐料粒度合格生產(chǎn)研究及應(yīng)用

陳 文

（株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點實驗室，湖南株洲 412004）

為了實現(xiàn)Kivcet直接煉鉛過程中，爐料粒度達(dá)到小于1 mm的合格生產(chǎn)指標(biāo)，研究研磨粉碎爐料的生產(chǎn)設(shè)備——Φ3 m×9 m球磨機的研磨體裝載量、級配設(shè)置以及研磨體補加，探索爐料粒度研磨規(guī)律，總結(jié)實踐生產(chǎn)經(jīng)驗，從而實現(xiàn)了爐料粒度100%小于1 mm的合格生產(chǎn)，以及爐料粒度球磨的優(yōu)化控制和高效生產(chǎn)應(yīng)用。

研磨體裝載量；研磨體級配；電耗；研磨體補充

在Kivcet直接煉鉛過程中，為實現(xiàn)爐料進(jìn)入熔爐后的閃速熔煉，對爐料物規(guī)要求較高，爐料需達(dá)到水分＜1%、粒度＜1 mm的條件。Kivcet直接煉鉛爐料的研磨粉碎主要通過一臺Φ3m×9m的球磨機完成，在生產(chǎn)過程中影響爐料研磨質(zhì)量的因素較多，根據(jù)物料入磨粒度分布研究和調(diào)整球磨機內(nèi)各倉研磨體的級配并及時補充研磨體，對比得出不同級配比例下的研磨粒度效果，對爐料的研磨效率、產(chǎn)量、粒度都有著直接影響。因此，研究和控制球磨機各倉研磨體的裝載量、級配，對實現(xiàn)Kivcet爐爐料粒度的合格高效生產(chǎn)具有十分重要的意義和經(jīng)濟(jì)價值。

1 工藝及設(shè)備簡介

經(jīng)混合配料和蒸汽干燥后的混合物料，通過埋刮板輸送進(jìn)入球磨機，物料先在球磨機一倉內(nèi)被研磨鋼球進(jìn)行粗磨，然后進(jìn)入二倉被研磨鋼鍛實現(xiàn)物料的精磨，最后通過出料口的篩分裝置實現(xiàn)物料的篩分輸出。球磨機設(shè)備筒體有效內(nèi)徑2.9 m，有效長度8.75 m，由隔倉板分成兩個倉，一倉長3.75 m，二倉長4.75 m。一倉內(nèi)壁為階梯襯板，裝入的研磨體為中硌合金鋼球，二倉內(nèi)壁為波紋襯板，裝入的研磨體為低硌合金鋼鍛。兩倉之間由單層隔倉板隔開。球磨機筒體的驅(qū)動動力是一臺1 000 kW的主電機，帶動筒體達(dá)到18.9 r／min的轉(zhuǎn)速，高速轉(zhuǎn)動的筒體帶動物料及各種尺寸規(guī)格的鋼球鋼鍛在筒體內(nèi)不斷上升掉落，依靠掉落時巨大的沖擊力和研磨體互相之間的撞擊力將物料沖擊粉碎，實現(xiàn)物料的研磨粉碎。

2 研磨體裝載量及級配

球磨機工作時，它的效率，取決于每個鋼球所做功的總和（沖擊次數(shù)和沖擊力）。因此，必須充分發(fā)揮每個鋼球的效能，這就要使沿不同軌道（軌跡）運動的鋼球，以盡可能不發(fā)生碰撞為限。研磨體裝載量小，研磨體降落高度大，相應(yīng)地對物料沖擊能力大，但沖擊及研磨頻次降低，在進(jìn)料量較大時，勢必?zé)o法滿足生產(chǎn)需求。研磨體裝載量大，研磨體對物料的沖擊能力和研磨能力大，且沖擊頻率高，對物料研磨充分，產(chǎn)量高。實際生產(chǎn)中一般投入較計算值更高的研磨體總量，以保證生產(chǎn)。但研磨體裝載量也不宜太大，那樣研磨體降落高度會降低，研磨體對物料的沖擊能力減小，影響粉磨效率，且磨機負(fù)荷增大，能耗勢必增加。因此必須選擇適當(dāng)?shù)难b球量。按實驗室試驗結(jié)果，圓筒內(nèi)鋼球填充量為40%時，產(chǎn)量最高，而在實際生產(chǎn)中，研磨體數(shù)量的確定還與入磨物料的流量、粒度、硬度及產(chǎn)物細(xì)度要求有直接關(guān)系。球磨機生產(chǎn)廠商一般依據(jù)所配置電機功率及球磨機尺寸型號建議鋼球填充率，并依據(jù)如下公式確定裝載量［1］：

式中：G為鋼球總質(zhì)量／t；δ為鋼球的堆密度／t·m－3；Ψ為鋼球填充率／%；D為球磨機有效內(nèi)直徑／m；L為球磨機有效長度／m。

然而球磨機在處理不同物料的實際生產(chǎn)中的適宜裝載量，則是在不斷的生產(chǎn)實踐中試驗摸索完善的。合理地進(jìn)行鋼球級配是提高磨機產(chǎn)量降低電耗的重要措施。

研磨體級配合理、操作良好的磨機，其篩析曲線的變化應(yīng)當(dāng)是：在第一倉比較陡，靠近卸料端應(yīng)平滑下降。如曲線中出現(xiàn)斜度不大或有較長的一段接近水平線，則表明磨機的作業(yè)情況不良，物料在這一段較長距離過程中細(xì)度變化不大。其原因可能是研磨體的級配、裝載量和平均球徑大小等不合適，合理選擇和確定研磨體的級配，使研磨體既有一定的沖擊能力，又有一定的研磨能力，使磨機粉磨能力達(dá)到平衡。這樣，可提高磨機的粉磨能力，加快物料的粉磨速度，提高粉磨效率，有利于磨機優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗。

物料入磨顆粒的大小與鋼球的級配有著密切的聯(lián)系。入磨物料粒度的大小是影響磨機產(chǎn)量的主要因素，入磨物料顆粒變化了，鋼球級配就需要調(diào)整。在研磨體裝載量不變的情況下，縮小研磨體的尺寸，就能增加研磨體的接觸面積，提高研磨能力。物料的粒度越大，鋼球的平均球徑也應(yīng)該大，研磨體在磨內(nèi)必須保證既有一定的沖擊能力，又有一定的研磨能力，才能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗的目的。一般入磨物料的粒徑如果從25 mm降到10 mm以下，磨機產(chǎn)量一般可提高15%～25%。相反，如果入磨物料的粒徑大于25 mm，磨機研磨效率相應(yīng)下降，電耗增大。因此，要根據(jù)入磨物料的粒徑大小來選擇鋼球的大小。研磨體的配比十分重要，研磨體的配比根據(jù)研磨體的平均球徑來計算，鋼球的平均球徑計算一般分兩種情況：一是種根據(jù)物料的性質(zhì)和粉磨流程進(jìn)行鋼球級配，計算平均球徑；另一種是級配好后按實際平均球徑計算，兩者應(yīng)基本一致［2］。

3 試生產(chǎn)過程

爐料制備球磨機在爐料線試生產(chǎn)初期，物料組成見表1。

經(jīng)統(tǒng)計分析以上物料組成情況，結(jié)合鋼球鋼鍛在筒體內(nèi)揚起落下產(chǎn)生的自重及加速沖擊力度，設(shè)計總裝載量為80 t的鋼球、鋼鍛級配，見表2。

表1 物料組成

表2 試車生產(chǎn)鋼球、鋼鍛級配

按以上級配加入鋼球、鋼鍛后，在試生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)，投入物料穩(wěn)定運行時電流達(dá)42 A，每小時耗電727 kWh，試車時投料量設(shè)計為40 t／h，則粉碎1 t物料消耗為18.2 kWh。試車一星期后，經(jīng)觀察生產(chǎn)情況，經(jīng)球磨機研磨粉碎的物料大于0.074 mm的顆粒約占萬分之一，產(chǎn)物中幾乎沒有不合格物料。根據(jù)實際生產(chǎn)情況及電耗，對進(jìn)球磨機物料進(jìn)行了進(jìn)一步的配比及粒度分布分析，見表3。

表3 物料組成及粒度分布

其中各物料物規(guī)分布見表4。

表4 物料物規(guī)分布

從表4可看出，混合物料粒度分布較好，大粒徑物料少，且硬度不高，對鋼球鋼鍛總量可以適當(dāng)控制。鋼球配級主要依據(jù)所給球磨機混料粒度級確定。即各粒度級混料占總料量的百分比為相對應(yīng)直徑鋼球應(yīng)占鋼球總質(zhì)量的百分比。

依據(jù)估算公式：

式中：B為鋼球直徑，d為物料粒度。

則粒度與鋼球直徑對應(yīng)關(guān)系［3］見表5。

表5 粒度與鋼球直徑對應(yīng)關(guān)系

結(jié)合以上表格數(shù)據(jù)以及實際生產(chǎn)情況，對裝球量進(jìn)行了調(diào)整試驗，見表6。

表6 第一次鋼球、鋼鍛級配調(diào)整情況

兩倉研磨體共計18 t，在此裝載量下，球磨機研磨效果不達(dá)標(biāo)，產(chǎn)出物料含有20%＞1mm不合格物料，于是根據(jù)精磨要求增加了鋼球鋼鍛的總量，見表7。

表7 第二次鋼球、鋼鍛級配調(diào)整情況

再次調(diào)整鋼球鋼鍛級配及裝載量后，兩倉研磨體共計24 t在處理相同物料組成，按40 t／h進(jìn)料量生產(chǎn)時，產(chǎn)出物料粒度合格（＜1 mm），球磨機電流下降至29 A，每小時電耗為519.6 kWh，粉碎研磨1 t物料消耗12.99 kWh。在保證合格生產(chǎn)率的同時將生產(chǎn)成本大幅降低。在實踐生產(chǎn)中，隨著生產(chǎn)能力的逐步加大，研磨單位物料的能耗逐步降低，當(dāng)進(jìn)料量在55 t／h時，粉碎研磨1 t物料電耗下降至7.3 kWh。繼續(xù)按此配比及裝載量裝配球磨機進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)出物料物規(guī)穩(wěn)定合格，大于0.074 mm的物料控制在萬分之三內(nèi)，電機電流在30 A左右波動，見表8。

表8 球磨機生產(chǎn)能耗統(tǒng)計

4 鋼球的補加

在球磨機的生產(chǎn)過程中，由于不斷地沖擊研磨，鋼球鋼鍛將會被磨損，必須對鋼球及鋼鍛及時進(jìn)行補加，以保證球磨機的正常生產(chǎn)研磨能力。

最合理的補加辦法是：工作一段時間后（約6～10月）把鋼球鋼鍛倒出筒體清理分級，將它們分為若干個級別，如80～70 mm、70～60mm、60～50 mm。再稱出各級別重量，算出他們所占的比例，研究磨損規(guī)律。以此為依據(jù)來確定補加鋼球的規(guī)格和質(zhì)量。此方法補加間隔較長，且工作量巨大繁瑣，在實際生產(chǎn)中一般不采用此法補加鋼球［4］。在一般冶煉加工過程中，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗和球磨機生產(chǎn)廠商提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，確定某廠球磨機研磨體鋼球、鋼鍛在生產(chǎn)過程中的月消耗，指標(biāo)見表9。

表9 球磨機研磨體月消耗指標(biāo)

生產(chǎn)過程中堅持隨機抽檢篩分球磨機產(chǎn)物，依據(jù)產(chǎn)物粒度分布來分析判斷球磨機的研磨粉碎能力，并采用收集磨損鋼球鋼鍛碎屑的方式對鋼球鋼鍛及時進(jìn)行補加。鑒于進(jìn)磨機物料粒度分布較好，大粒徑物料少，且硬度不高，鋼球鋼鍛磨損消耗量很小，生產(chǎn)中月均約磨損鋼球鋼鍛3.8 t。因此，目前生產(chǎn)中針對球磨機的研磨體補加為每月兩次，結(jié)合產(chǎn)出物料的粒度分析結(jié)果，每次補加3～4 t鋼球、鋼鍛不等。依據(jù)磨損的規(guī)律，鋼球、鋼鍛經(jīng)磨損后尺寸逐個減小，統(tǒng)計每次添加筒體內(nèi)最大尺寸的鋼球、鋼鍛，數(shù)據(jù)見表10。

表10 鋼球、鋼鍛補充統(tǒng)計t

在每次完成研磨體補加之后，研究人員均及時對磨機產(chǎn)物進(jìn)行篩分統(tǒng)計，研磨后物料粒度全部達(dá)到合格研磨后物料粒度篩分要求，數(shù)據(jù)見表11。

表11 各月研磨產(chǎn)出物料粒度篩分結(jié)果

5 結(jié) 語

混合物料的組成、粒度及硬度分布，進(jìn)料量直接決定著磨機研磨體的裝載量及級配，而研磨體的裝載量及級配又直接影響著研磨效果與生產(chǎn)能力。通過研究生產(chǎn)數(shù)據(jù)摸索研磨規(guī)律，在實踐生產(chǎn)中總結(jié)出符合Kivcet爐爐料粒度合格生產(chǎn)的研磨體裝載量及級配，搭配合適的各級別尺寸研磨體并控制研磨體總量，可以實現(xiàn)磨機的高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，達(dá)到爐料粒度的良好控制。通過后期的研究也進(jìn)一步明確了研磨體的磨損消耗規(guī)律，通過對研磨體的合理補加計劃，持續(xù)穩(wěn)定保持了球磨機的研磨效果和質(zhì)量。

［1］ 邴君渭，彭寶利.水泥工業(yè)粉末工藝及設(shè)備［M］.北京：化工出版社，2006.

［2］ 馬成福.合理地進(jìn)行鋼球級配是提高磨機產(chǎn)量降低電耗的重要措施［J］.大科技·科技天地，2010，（9）：25－27.

［3］ 萬愛東.閃速熔煉工［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

［4］ 楊軍.球磨機研磨體參數(shù)的合理選擇［J］.中國水泥，2006，（2）：62－64.

The Qualified Production Research and Application of Granularity on Kivcet’s Burden

CHENWen
（Hunan Province Key Laboratory of Lead and Zinc Metallurgy，Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

In order to realize in the Kivcet direct lead smelting process the furnace burden size less than 1mm and qualify production targets，study the grinding body grinding——Φ3×9 m ball mill equipment charge through the study of the grinding loading，gradation settings and grinding body feeding，grinding law research of burden，summarize the practical experience in production，in order to achieve a qualified production charge size 100%less than 1mm，and the optimal control of chargemilling and efficient production application.

grinding load；grinding body grading；power consumption；grinding body supplement

TF351.1＋1

A

1003－5540（2017）01－0044－04

2016－10－12

陳 文（1987－），男，工程師，主要從事冶煉生產(chǎn)技術(shù)工作。