Kivcet炉炉料粒度合格生产研究及应用

陈 文

（株洲冶炼集团股份有限公司铅锌联合冶金湖南省重点实验室，湖南株洲 412004）

Kivcet炉炉料粒度合格生产研究及应用

陈 文

（株洲冶炼集团股份有限公司铅锌联合冶金湖南省重点实验室，湖南株洲 412004）

为了实现Kivcet直接炼铅过程中，炉料粒度达到小于1 mm的合格生产指标，研究研磨粉碎炉料的生产设备——Φ3 m×9 m球磨机的研磨体装载量、级配设置以及研磨体补加，探索炉料粒度研磨规律，总结实践生产经验，从而实现了炉料粒度100%小于1 mm的合格生产，以及炉料粒度球磨的优化控制和高效生产应用。

研磨体装载量；研磨体级配；电耗；研磨体补充

在Kivcet直接炼铅过程中，为实现炉料进入熔炉后的闪速熔炼，对炉料物规要求较高，炉料需达到水分＜1%、粒度＜1 mm的条件。Kivcet直接炼铅炉料的研磨粉碎主要通过一台Φ3m×9m的球磨机完成，在生产过程中影响炉料研磨质量的因素较多，根据物料入磨粒度分布研究和调整球磨机内各仓研磨体的级配并及时补充研磨体，对比得出不同级配比例下的研磨粒度效果，对炉料的研磨效率、产量、粒度都有着直接影响。因此，研究和控制球磨机各仓研磨体的装载量、级配，对实现Kivcet炉炉料粒度的合格高效生产具有十分重要的意义和经济价值。

1 工艺及设备简介

经混合配料和蒸汽干燥后的混合物料，通过埋刮板输送进入球磨机，物料先在球磨机一仓内被研磨钢球进行粗磨，然后进入二仓被研磨钢锻实现物料的精磨，最后通过出料口的筛分装置实现物料的筛分输出。球磨机设备筒体有效内径2.9 m，有效长度8.75 m，由隔仓板分成两个仓，一仓长3.75 m，二仓长4.75 m。一仓内壁为阶梯衬板，装入的研磨体为中硌合金钢球，二仓内壁为波纹衬板，装入的研磨体为低硌合金钢锻。两仓之间由单层隔仓板隔开。球磨机筒体的驱动动力是一台1 000 kW的主电机，带动筒体达到18.9 r／min的转速，高速转动的筒体带动物料及各种尺寸规格的钢球钢锻在筒体内不断上升掉落，依靠掉落时巨大的冲击力和研磨体互相之间的撞击力将物料冲击粉碎，实现物料的研磨粉碎。

2 研磨体装载量及级配

球磨机工作时，它的效率，取决于每个钢球所做功的总和（冲击次数和冲击力）。因此，必须充分发挥每个钢球的效能，这就要使沿不同轨道（轨迹）运动的钢球，以尽可能不发生碰撞为限。研磨体装载量小，研磨体降落高度大，相应地对物料冲击能力大，但冲击及研磨频次降低，在进料量较大时，势必无法满足生产需求。研磨体装载量大，研磨体对物料的冲击能力和研磨能力大，且冲击频率高，对物料研磨充分，产量高。实际生产中一般投入较计算值更高的研磨体总量，以保证生产。但研磨体装载量也不宜太大，那样研磨体降落高度会降低，研磨体对物料的冲击能力减小，影响粉磨效率，且磨机负荷增大，能耗势必增加。因此必须选择适当的装球量。按实验室试验结果，圆筒内钢球填充量为40%时，产量最高，而在实际生产中，研磨体数量的确定还与入磨物料的流量、粒度、硬度及产物细度要求有直接关系。球磨机生产厂商一般依据所配置电机功率及球磨机尺寸型号建议钢球填充率，并依据如下公式确定装载量［1］：

式中：G为钢球总质量／t；δ为钢球的堆密度／t·m－3；Ψ为钢球填充率／%；D为球磨机有效内直径／m；L为球磨机有效长度／m。

然而球磨机在处理不同物料的实际生产中的适宜装载量，则是在不断的生产实践中试验摸索完善的。合理地进行钢球级配是提高磨机产量降低电耗的重要措施。

研磨体级配合理、操作良好的磨机，其筛析曲线的变化应当是：在第一仓比较陡，靠近卸料端应平滑下降。如曲线中出现斜度不大或有较长的一段接近水平线，则表明磨机的作业情况不良，物料在这一段较长距离过程中细度变化不大。其原因可能是研磨体的级配、装载量和平均球径大小等不合适，合理选择和确定研磨体的级配，使研磨体既有一定的冲击能力，又有一定的研磨能力，使磨机粉磨能力达到平衡。这样，可提高磨机的粉磨能力，加快物料的粉磨速度，提高粉磨效率，有利于磨机优质、高产、低能耗。

物料入磨颗粒的大小与钢球的级配有着密切的联系。入磨物料粒度的大小是影响磨机产量的主要因素，入磨物料颗粒变化了，钢球级配就需要调整。在研磨体装载量不变的情况下，缩小研磨体的尺寸，就能增加研磨体的接触面积，提高研磨能力。物料的粒度越大，钢球的平均球径也应该大，研磨体在磨内必须保证既有一定的冲击能力，又有一定的研磨能力，才能达到优质、高产、低能耗的目的。一般入磨物料的粒径如果从25 mm降到10 mm以下，磨机产量一般可提高15%～25%。相反，如果入磨物料的粒径大于25 mm，磨机研磨效率相应下降，电耗增大。因此，要根据入磨物料的粒径大小来选择钢球的大小。研磨体的配比十分重要，研磨体的配比根据研磨体的平均球径来计算，钢球的平均球径计算一般分两种情况：一是种根据物料的性质和粉磨流程进行钢球级配，计算平均球径；另一种是级配好后按实际平均球径计算，两者应基本一致［2］。

3 试生产过程

炉料制备球磨机在炉料线试生产初期，物料组成见表1。

经统计分析以上物料组成情况，结合钢球钢锻在筒体内扬起落下产生的自重及加速冲击力度，设计总装载量为80 t的钢球、钢锻级配，见表2。

表1 物料组成

表2 试车生产钢球、钢锻级配

按以上级配加入钢球、钢锻后，在试生产过程发现，投入物料稳定运行时电流达42 A，每小时耗电727 kWh，试车时投料量设计为40 t／h，则粉碎1 t物料消耗为18.2 kWh。试车一星期后，经观察生产情况，经球磨机研磨粉碎的物料大于0.074 mm的颗粒约占万分之一，产物中几乎没有不合格物料。根据实际生产情况及电耗，对进球磨机物料进行了进一步的配比及粒度分布分析，见表3。

表3 物料组成及粒度分布

其中各物料物规分布见表4。

表4 物料物规分布

从表4可看出，混合物料粒度分布较好，大粒径物料少，且硬度不高，对钢球钢锻总量可以适当控制。钢球配级主要依据所给球磨机混料粒度级确定。即各粒度级混料占总料量的百分比为相对应直径钢球应占钢球总质量的百分比。

依据估算公式：

式中：B为钢球直径，d为物料粒度。

则粒度与钢球直径对应关系［3］见表5。

表5 粒度与钢球直径对应关系

结合以上表格数据以及实际生产情况，对装球量进行了调整试验，见表6。

表6 第一次钢球、钢锻级配调整情况

两仓研磨体共计18 t，在此装载量下，球磨机研磨效果不达标，产出物料含有20%＞1mm不合格物料，于是根据精磨要求增加了钢球钢锻的总量，见表7。

表7 第二次钢球、钢锻级配调整情况

再次调整钢球钢锻级配及装载量后，两仓研磨体共计24 t在处理相同物料组成，按40 t／h进料量生产时，产出物料粒度合格（＜1 mm），球磨机电流下降至29 A，每小时电耗为519.6 kWh，粉碎研磨1 t物料消耗12.99 kWh。在保证合格生产率的同时将生产成本大幅降低。在实践生产中，随着生产能力的逐步加大，研磨单位物料的能耗逐步降低，当进料量在55 t／h时，粉碎研磨1 t物料电耗下降至7.3 kWh。继续按此配比及装载量装配球磨机进行生产，产出物料物规稳定合格，大于0.074 mm的物料控制在万分之三内，电机电流在30 A左右波动，见表8。

表8 球磨机生产能耗统计

4 钢球的补加

在球磨机的生产过程中，由于不断地冲击研磨，钢球钢锻将会被磨损，必须对钢球及钢锻及时进行补加，以保证球磨机的正常生产研磨能力。

最合理的补加办法是：工作一段时间后（约6～10月）把钢球钢锻倒出筒体清理分级，将它们分为若干个级别，如80～70 mm、70～60mm、60～50 mm。再称出各级别重量，算出他们所占的比例，研究磨损规律。以此为依据来确定补加钢球的规格和质量。此方法补加间隔较长，且工作量巨大繁琐，在实际生产中一般不采用此法补加钢球［4］。在一般冶炼加工过程中，结合生产经验和球磨机生产厂商提供的相关数据，确定某厂球磨机研磨体钢球、钢锻在生产过程中的月消耗，指标见表9。

表9 球磨机研磨体月消耗指标

生产过程中坚持随机抽检筛分球磨机产物，依据产物粒度分布来分析判断球磨机的研磨粉碎能力，并采用收集磨损钢球钢锻碎屑的方式对钢球钢锻及时进行补加。鉴于进磨机物料粒度分布较好，大粒径物料少，且硬度不高，钢球钢锻磨损消耗量很小，生产中月均约磨损钢球钢锻3.8 t。因此，目前生产中针对球磨机的研磨体补加为每月两次，结合产出物料的粒度分析结果，每次补加3～4 t钢球、钢锻不等。依据磨损的规律，钢球、钢锻经磨损后尺寸逐个减小，统计每次添加筒体内最大尺寸的钢球、钢锻，数据见表10。

表10 钢球、钢锻补充统计t

在每次完成研磨体补加之后，研究人员均及时对磨机产物进行筛分统计，研磨后物料粒度全部达到合格研磨后物料粒度筛分要求，数据见表11。

表11 各月研磨产出物料粒度筛分结果

5 结 语

混合物料的组成、粒度及硬度分布，进料量直接决定着磨机研磨体的装载量及级配，而研磨体的装载量及级配又直接影响着研磨效果与生产能力。通过研究生产数据摸索研磨规律，在实践生产中总结出符合Kivcet炉炉料粒度合格生产的研磨体装载量及级配，搭配合适的各级别尺寸研磨体并控制研磨体总量，可以实现磨机的高效优质生产，达到炉料粒度的良好控制。通过后期的研究也进一步明确了研磨体的磨损消耗规律，通过对研磨体的合理补加计划，持续稳定保持了球磨机的研磨效果和质量。

［1］ 邴君渭，彭宝利.水泥工业粉末工艺及设备［M］.北京：化工出版社，2006.

［2］ 马成福.合理地进行钢球级配是提高磨机产量降低电耗的重要措施［J］.大科技·科技天地，2010，（9）：25－27.

［3］ 万爱东.闪速熔炼工［M］.北京：冶金工业出版社，2012.

［4］ 杨军.球磨机研磨体参数的合理选择［J］.中国水泥，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

陈 文（1987－），男，工程师，主要从事冶炼生产技术工作。