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        淺析連續(xù)球磨機(jī)工藝控制要點(diǎn)

        2022-09-01 06:11:06張歡樂(lè)高名恒張建東羅濤徐由強(qiáng)錢(qián)正平
        佛山陶瓷 2022年8期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)量

        張歡樂(lè),高名恒,張建東,羅濤,徐由強(qiáng),錢(qián)正平

        (山西東鵬新材料有限公司,運(yùn)城044000 )

        1 計(jì)算理論產(chǎn)量

        球磨機(jī)的理論產(chǎn)量怎么算?這個(gè)問(wèn)題可能會(huì)難倒很多從業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)操經(jīng)驗(yàn)豐富的原料車(chē)間主任。他們大多會(huì)說(shuō),皮帶秤每小時(shí)顯示的入球原料數(shù)量就是球磨的產(chǎn)量,具體怎么計(jì)算,沒(méi)有詳細(xì)研究。其實(shí)可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,具體如下:

        (1)首先把連續(xù)球當(dāng)做一個(gè)間歇球,看成一個(gè)圓柱體。按照?qǐng)A柱體體積計(jì)算公式,圓柱體體積=底面積×高=π×R2×h,π 是圓周率,一般取3.14,R 是圓柱底面半徑,h 為圓柱的高,如下圖。

        圖1 圓柱體體積計(jì)算公式

        (2)其次要考慮連續(xù)球體里面裝有球旦和漿料,球旦一般占球體體積的一半,也就是說(shuō)球空高度等于球旦高度,各占50%。以下圖為例,單個(gè)球磨機(jī)長(zhǎng)6.2m,高3.5m,球空高度就是總高度的一半(50%),即1.75m。砂泥漿料距離筒體高度一般為40cm,實(shí)際利用率沒(méi)有100%,保證留有一定空隙,球旦隨著球磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)做拋物線運(yùn)動(dòng),提高球內(nèi)漿料及球旦流動(dòng)性,從而提高球磨效率,同時(shí)在球旦漿料轉(zhuǎn)動(dòng)、摩擦、撞擊過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量,裝量太多容易漲磨,發(fā)生危險(xiǎn)。

        圖2 單個(gè)連續(xù)球體尺寸

        (3)最后計(jì)算這個(gè)連續(xù)球的單位時(shí)間產(chǎn)量,產(chǎn)量(重量)=體積×密度×體積利用率×(單位時(shí)間/出漿周期),密度可以約等于漿料比重(約1.68),球磨出漿時(shí)間按照50分鐘計(jì)算,每小時(shí)球磨周期=60 分鐘/50 分鐘=1.2,

        故:每小時(shí)產(chǎn)量=漿料比重×球磨機(jī)的體積×體積利用率×(單位時(shí)間/出漿周期)=3.14×(3.5/2)2×6.2×50%*(1.75-0.4)/1.75×1.68×60/50=46.36 噸。

        這種算法只是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型,理論上是有漏洞,因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中,球磨機(jī)體是橫放,而非豎放,那么利用高度差計(jì)算體積利用率就不太嚴(yán)謹(jǐn)。雖然理論比較粗糙,但不失為一種量化產(chǎn)量的計(jì)算方法,經(jīng)過(guò)與生產(chǎn)實(shí)際電子稱產(chǎn)量對(duì)比,差異不大。這只是單個(gè)球的產(chǎn)量,后面的球都在重復(fù)前面的動(dòng)作,不論幾連續(xù)球,都以最終出漿時(shí)間為準(zhǔn)。故連續(xù)球的產(chǎn)量可以按照以上數(shù)學(xué)模型計(jì)算。

        2 球旦配比控制要點(diǎn)

        每個(gè)陶瓷廠會(huì)根據(jù)自身產(chǎn)品類別、窯爐產(chǎn)量配置相應(yīng)的連續(xù)球磨機(jī),比如生產(chǎn)瓷片的陶瓷廠,由于產(chǎn)品吸水率高(10%-17%)、所需漿料細(xì)度大,一般配置三連體或者四連體連續(xù)球;生產(chǎn)拋釉磚的陶瓷廠,產(chǎn)品吸水率低(≤3%),要求漿料細(xì)度小,一般配置四連體或者五連體的連續(xù)球磨機(jī)。連續(xù)球磨機(jī)筒體數(shù)量越多、建造成本越高。所以一定要因地制宜,結(jié)合自身實(shí)際需要配置連續(xù)球磨機(jī)。以筆者所在陶瓷廠的五連體球磨機(jī)為例,討論球旦配比。五連體連續(xù)球機(jī)布局圖如下:

        圖3 五連體連續(xù)球機(jī)布局圖

        粉料從中轉(zhuǎn)倉(cāng)開(kāi)始進(jìn)入1 號(hào)球球磨,隨著球體轉(zhuǎn)動(dòng)成為漿料,流向2 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)、5 號(hào),最后進(jìn)入地池。這也是漿料從粗到細(xì)的不斷球磨過(guò)程,每個(gè)球的球旦配比也就不同。首先進(jìn)入1 號(hào)球的是砂泥固體顆粒,一般粒徑≤0.6cm,砂泥、水及減水劑混合轉(zhuǎn)動(dòng)形成液體狀態(tài)的漿料。這里的球旦就需要直徑大的,與大顆粒的砂泥進(jìn)行碰撞做功。一般情況每個(gè)球配三種規(guī)格的球旦即可,如果有條件,也可以配四種規(guī)格。隨后的2 號(hào)球比1 號(hào)球的規(guī)格減少一個(gè)級(jí)別,以此類推,直至5 號(hào)球。一般配比如下。

        表1 球旦配比

        該球旦配比是個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),不同的數(shù)量的連續(xù)球可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行匹配,最關(guān)鍵的是要求球旦堆積密度最大,球旦縫隙最小。此外還要考慮球旦的鋁含量,白度、磨耗等指標(biāo),因?yàn)殇X含量影響磨耗,磨耗影響成本;白度由鐵含量決定,鐵是有害雜質(zhì)。

        3 球磨篩板控制要點(diǎn)

        每個(gè)連續(xù)球磨好的泥漿通過(guò)球磨篩板過(guò)濾,避免粗顆粒及球旦進(jìn)入下一個(gè)連續(xù)球,篩板像篩子一樣過(guò)濾掉不符合粒徑要求的漿料及球旦。由于每個(gè)球的漿料細(xì)度是遞進(jìn)關(guān)系,即第一個(gè)球里的漿料細(xì)度最粗,第二個(gè)細(xì)度減小,以此遞進(jìn),最后一個(gè)球的漿料細(xì)度符合工藝技術(shù)要求。一般瓷片為200g 漿過(guò)250 目篩,篩余3.0%-4.0%,拋釉為200g 漿過(guò)250 目篩,篩余1.0%-2.0%,這里可能還要區(qū)分高吸拋釉磚和低吸拋釉磚,吸水率越低,燒成溫度越高,漿料細(xì)度越細(xì),料的比表面積越大,越有利于燒成和氧化。也可以選擇325 目篩,不論250 目還是325目,只要掌握規(guī)律,可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。篩板的形狀如下圖所示,多個(gè)篩板拼接成一個(gè)圓形,從而起到過(guò)濾作用。

        圖4 篩板的形狀

        篩板的排布同泥漿的細(xì)度一致,逐級(jí)變小,正常情況,第一個(gè)球的篩板尺寸最大,比如,可以選擇8mm×24mm,后面的4 個(gè)球選擇8mm×12mm,也可以逐個(gè)選擇更小的,根據(jù)自身工藝要求確定即可。需要注意的是襯板也會(huì)磨損,孔徑變大,需要定期更換。

        另外需要注意的是由于球旦在球體里面長(zhǎng)期磨損,直徑變小,如果停球不進(jìn)行挑選的話,磨損后的小球旦可以通過(guò)孔徑進(jìn)入下一個(gè)球體,長(zhǎng)期不注意清理孔徑中的球旦,日積月累容易造成堵球。

        表2 連續(xù)球磨機(jī)工藝參數(shù)記錄表

        4 球磨用水控制要點(diǎn)

        球磨用水的水質(zhì)常常被原料車(chē)間管理者忽略,他們常常會(huì)把漿料性能不好的問(wèn)題推到砂泥配方流動(dòng)性不行或者減水劑解膠效果差等方面。正常情況下,如果使用地下水或者河水作為球磨用水的話可以這么推卸責(zé)任,但是現(xiàn)在環(huán)保要求異常嚴(yán)格,陶瓷廠在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的污水,比如拋光污水、脫硫塔污水等,這些污水不能外排,必須自產(chǎn)自銷(xiāo),實(shí)現(xiàn)零排放,同時(shí)降低用水成本。所以現(xiàn)在陶瓷廠就會(huì)修建水處理沉淀池,將水沉淀凈化后入球磨機(jī)使用,也就是俗稱的環(huán)保水。使用環(huán)保水,這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大風(fēng)險(xiǎn),需要格外注意。

        因?yàn)樵谖鬯幚沓恋磉^(guò)程中,單純的物理沉淀效率非常低,必須添加化學(xué)絮凝劑,才能提高污水沉淀效率。常用的化學(xué)絮凝劑分別是有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺(俗稱PAM)和無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁(俗稱PAC),這兩種絮凝劑混合使用水處理效果最佳,沉淀速度最快,成本最低,操作簡(jiǎn)單,陶瓷廠均在使用。污水經(jīng)過(guò)絮凝凈化后清澈透明,稱為環(huán)保水,達(dá)到循環(huán)使用的效果。這種水會(huì)被直接抽到球磨機(jī)里使用,正常情況與地下水或者河水效果一致,但是大家常常忽略一個(gè)細(xì)節(jié)。如果絮凝劑加入量超過(guò)污水沉淀所需量,那么沉淀后的環(huán)保水就成了聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁的溶液,這兩種化學(xué)藥劑能以任意比例溶于水,水溶液為均勻透明的液體,一旦進(jìn)入球磨機(jī),將會(huì)在球磨機(jī)中發(fā)生絮凝反應(yīng),泥漿會(huì)變成豆腐腦狀,流動(dòng)性極差,造成堵球。即便使用三聚磷酸鈉水溶液也無(wú)法解膠,必須人工使用清水沖洗干凈才行。筆者工作的陶瓷廠就反復(fù)發(fā)生過(guò)類似情況,我們一度懷疑砂泥配方流動(dòng)性不行或者減水劑失效。然而在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)驗(yàn)證怎么也不是配方或者減水劑的原因,直到有一天作者看著水處理池清澈見(jiàn)底的環(huán)保水沉思,才領(lǐng)悟出其中的奧妙??刂莆鬯恋沓鼗瘜W(xué)絮凝劑的使用量后,連續(xù)球磨機(jī)再也沒(méi)有發(fā)生過(guò)此類堵球情況。所以在此特別提醒陶瓷同行注意此問(wèn)題。

        5 球磨過(guò)程其它注意事項(xiàng)

        球磨過(guò)程就是一個(gè)漿料逐級(jí)加工,不斷變細(xì)達(dá)到使用要求的過(guò)程。所以要關(guān)注過(guò)程中的一些工藝細(xì)節(jié)。

        (1)球與球之間要監(jiān)控漿料細(xì)度,比如漿料從1 號(hào)球流到2 號(hào)球的細(xì)度是多少,2 號(hào)流到3 號(hào)的細(xì)度,以此類推,直至5 號(hào)球出漿符合工藝要求。如果4 號(hào)球出漿細(xì)度已經(jīng)達(dá)到工藝要求,那么5 號(hào)球就在做無(wú)用功,需要降低4 號(hào)球的變頻,降低球磨轉(zhuǎn)速,發(fā)揮5 號(hào)球的作用,同時(shí)達(dá)到節(jié)能效果。

        (2)變頻器和電機(jī)的匹配也要關(guān)注,有的公司為了降低連續(xù)球的成本,選用變頻器功率可能同球磨電機(jī)功率一致,這樣變頻的效果不佳,甚至?xí)霈F(xiàn)燒掉變頻的情況,這里建議變頻器功率應(yīng)略大于球磨電機(jī)功率。

        (3)相比于間歇球,連續(xù)球?qū)ι佰柙系牧6燃坝捕纫筝^高,考慮到連續(xù)球的球磨周期較短,很可能會(huì)出現(xiàn)粒度小、硬度低的原料達(dá)到細(xì)度要求進(jìn)入漿池,而部分粒度較大且硬度高的原料被篩網(wǎng)過(guò)濾出來(lái),從而改變了砂坭配方,影響生產(chǎn)質(zhì)量,因此連續(xù)球需要配備破碎系統(tǒng)對(duì)砂坭原料進(jìn)行加工,通常要求破碎后砂坭粒度小于0.6cm,此外黑泥、膨潤(rùn)土土類原料也需要通過(guò)化漿系統(tǒng)進(jìn)入連續(xù)球使用。

        (4)報(bào)表管理

        連續(xù)球磨機(jī)是一個(gè)自動(dòng)化的過(guò)程,前面出現(xiàn)問(wèn)題,會(huì)造成后續(xù)工序均出現(xiàn)問(wèn)題,也就是所謂的蝴蝶效應(yīng)。再加上連續(xù)球磨機(jī)停機(jī)成本較高,出現(xiàn)問(wèn)題很難馬上停機(jī)查找原因。所以必須對(duì)整個(gè)過(guò)程中的每個(gè)參數(shù)進(jìn)行記錄,長(zhǎng)期積累形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù),從而避免陷入拍腦袋做決策的誤區(qū)。推薦報(bào)表格式如表2 所示。

        綜上所述,以上五點(diǎn)連續(xù)球磨機(jī)工藝控制要點(diǎn),是筆者在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中不斷犯錯(cuò)、不斷求教、不斷創(chuàng)新而積累的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)或者說(shuō)方法工具,希望能夠?qū)υ宪?chē)間管理者提供一些可以借鑒的知識(shí)。俗話說(shuō):天下難事必作于易,天下大事必作于細(xì)。希望通過(guò)本文可以讓大家明白,連續(xù)球磨機(jī)既復(fù)雜又簡(jiǎn)單,只要關(guān)注細(xì)節(jié),理論結(jié)合實(shí)際,必定可以攻堅(jiān)克難,提高球磨效率。

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