淺析連續球磨機工藝控制要點

張歡樂，高名恒，張建東，羅濤，徐由強，錢正平

（山西東鵬新材料有限公司，運城044000 ）

1 計算理論產量

球磨機的理論產量怎么算？這個問題可能會難倒很多從業時間長、實操經驗豐富的原料車間主任。他們大多會說，皮帶秤每小時顯示的入球原料數量就是球磨的產量，具體怎么計算，沒有詳細研究。其實可以做一個簡單的數學模型進行計算，具體如下：

（1）首先把連續球當做一個間歇球，看成一個圓柱體。按照圓柱體體積計算公式，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 圓柱體體積計算公式

（2）其次要考慮連續球體里面裝有球旦和漿料，球旦一般占球體體積的一半，也就是說球空高度等于球旦高度，各占50%。以下圖為例，單個球磨機長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，實際利用率沒有100%，保證留有一定空隙，球旦隨著球磨機轉動做拋物線運動，提高球內漿料及球旦流動性，從而提高球磨效率，同時在球旦漿料轉動、摩擦、撞擊過程中產生大量熱量，裝量太多容易漲磨，發生危險。

圖2 單個連續球體尺寸

（3）最后計算這個連續球的單位時間產量，產量（重量）=體積×密度×體積利用率×（單位時間/出漿周期），密度可以約等于漿料比重（約1.68），球磨出漿時間按照50分鐘計算，每小時球磨周期=60 分鐘/50 分鐘=1.2，

故：每小時產量=漿料比重×球磨機的體積×體積利用率×（單位時間/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。

這種算法只是一個簡單的數學模型，理論上是有漏洞，因為實際生產中，球磨機體是橫放，而非豎放，那么利用高度差計算體積利用率就不太嚴謹。雖然理論比較粗糙，但不失為一種量化產量的計算方法，經過與生產實際電子稱產量對比，差異不大。這只是單個球的產量，后面的球都在重復前面的動作，不論幾連續球，都以最終出漿時間為準。故連續球的產量可以按照以上數學模型計算。

2 球旦配比控制要點

每個陶瓷廠會根據自身產品類別、窯爐產量配置相應的連續球磨機，比如生產瓷片的陶瓷廠，由于產品吸水率高（10%-17%）、所需漿料細度大，一般配置三連體或者四連體連續球；生產拋釉磚的陶瓷廠，產品吸水率低（≤3%），要求漿料細度小，一般配置四連體或者五連體的連續球磨機。連續球磨機筒體數量越多、建造成本越高。所以一定要因地制宜，結合自身實際需要配置連續球磨機。以筆者所在陶瓷廠的五連體球磨機為例，討論球旦配比。五連體連續球機布局圖如下：

圖3 五連體連續球機布局圖

粉料從中轉倉開始進入1 號球球磨，隨著球體轉動成為漿料，流向2 號、3 號、4 號、5 號，最后進入地池。這也是漿料從粗到細的不斷球磨過程，每個球的球旦配比也就不同。首先進入1 號球的是砂泥固體顆粒，一般粒徑≤0.6cm，砂泥、水及減水劑混合轉動形成液體狀態的漿料。這里的球旦就需要直徑大的，與大顆粒的砂泥進行碰撞做功。一般情況每個球配三種規格的球旦即可，如果有條件，也可以配四種規格。隨后的2 號球比1 號球的規格減少一個級別，以此類推，直至5 號球。一般配比如下。

表1 球旦配比

該球旦配比是個經驗數據，不同的數量的連續球可以根據實際情況進行匹配，最關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，因為鋁含量影響磨耗，磨耗影響成本；白度由鐵含量決定，鐵是有害雜質。

3 球磨篩板控制要點

每個連續球磨好的泥漿通過球磨篩板過濾，避免粗顆粒及球旦進入下一個連續球，篩板像篩子一樣過濾掉不符合粒徑要求的漿料及球旦。由于每個球的漿料細度是遞進關系，即第一個球里的漿料細度最粗，第二個細度減小，以此遞進，最后一個球的漿料細度符合工藝技術要求。一般瓷片為200g 漿過250 目篩，篩余3.0%-4.0%，拋釉為200g 漿過250 目篩，篩余1.0%-2.0%，這里可能還要區分高吸拋釉磚和低吸拋釉磚，吸水率越低，燒成溫度越高，漿料細度越細，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，只要掌握規律，可以根據實際情況進行選擇。篩板的形狀如下圖所示，多個篩板拼接成一個圓形，從而起到過濾作用。

圖4 篩板的形狀

篩板的排布同泥漿的細度一致，逐級變小，正常情況，第一個球的篩板尺寸最大，比如，可以選擇8mm×24mm，后面的4 個球選擇8mm×12mm，也可以逐個選擇更小的，根據自身工藝要求確定即可。需要注意的是襯板也會磨損，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期磨損，直徑變小，如果停球不進行挑選的話，磨損后的小球旦可以通過孔徑進入下一個球體，長期不注意清理孔徑中的球旦，日積月累容易造成堵球。

表2 連續球磨機工藝參數記錄表

4 球磨用水控制要點

球磨用水的水質常常被原料車間管理者忽略，他們常常會把漿料性能不好的問題推到砂泥配方流動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任，但是現在環保要求異常嚴格，陶瓷廠在生產過程中產生大量的污水，比如拋光污水、脫硫塔污水等，這些污水不能外排，必須自產自銷，實現零排放，同時降低用水成本。所以現在陶瓷廠就會修建水處理沉淀池，將水沉淀凈化后入球磨機使用，也就是俗稱的環保水。使用環保水，這個過程中會產生較大風險，需要格外注意。

因為在污水處理沉淀過程中，單純的物理沉淀效率非常低，必須添加化學絮凝劑，才能提高污水沉淀效率。常用的化學絮凝劑分別是有機絮凝劑聚丙烯酰胺（俗稱PAM）和無機絮凝劑聚合氯化鋁（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，操作簡單，陶瓷廠均在使用。污水經過絮凝凈化后清澈透明，稱為環保水，達到循環使用的效果。這種水會被直接抽到球磨機里使用，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細節。如果絮凝劑加入量超過污水沉淀所需量，那么沉淀后的環保水就成了聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁的溶液，這兩種化學藥劑能以任意比例溶于水，水溶液為均勻透明的液體，一旦進入球磨機，將會在球磨機中發生絮凝反應，泥漿會變成豆腐腦狀，流動性極差，造成堵球。即便使用三聚磷酸鈉水溶液也無法解膠，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發生過類似情況，我們一度懷疑砂泥配方流動性不行或者減水劑失效。然而在實驗室反復驗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底的環保水沉思，才領悟出其中的奧妙。控制污水沉淀池化學絮凝劑的使用量后，連續球磨機再也沒有發生過此類堵球情況。所以在此特別提醒陶瓷同行注意此問題。

5 球磨過程其它注意事項

球磨過程就是一個漿料逐級加工，不斷變細達到使用要求的過程。所以要關注過程中的一些工藝細節。

（1）球與球之間要監控漿料細度，比如漿料從1 號球流到2 號球的細度是多少，2 號流到3 號的細度，以此類推，直至5 號球出漿符合工藝要求。如果4 號球出漿細度已經達到工藝要求，那么5 號球就在做無用功，需要降低4 號球的變頻，降低球磨轉速，發揮5 號球的作用，同時達到節能效果。

（2）變頻器和電機的匹配也要關注，有的公司為了降低連續球的成本，選用變頻器功率可能同球磨電機功率一致，這樣變頻的效果不佳，甚至會出現燒掉變頻的情況，這里建議變頻器功率應略大于球磨電機功率。

（3）相比于間歇球，連續球對砂坭原料的粒度及硬度要求較高，考慮到連續球的球磨周期較短，很可能會出現粒度小、硬度低的原料達到細度要求進入漿池，而部分粒度較大且硬度高的原料被篩網過濾出來，從而改變了砂坭配方，影響生產質量，因此連續球需要配備破碎系統對砂坭原料進行加工，通常要求破碎后砂坭粒度小于0.6cm，此外黑泥、膨潤土土類原料也需要通過化漿系統進入連續球使用。

（4）報表管理

連續球磨機是一個自動化的過程，前面出現問題，會造成后續工序均出現問題，也就是所謂的蝴蝶效應。再加上連續球磨機停機成本較高，出現問題很難馬上停機查找原因。所以必須對整個過程中的每個參數進行記錄，長期積累形成標準數據庫，從而避免陷入拍腦袋做決策的誤區。推薦報表格式如表2 所示。

綜上所述，以上五點連續球磨機工藝控制要點，是筆者在長期生產實際過程中不斷犯錯、不斷求教、不斷創新而積累的經驗教訓或者說方法工具，希望能夠對原料車間管理者提供一些可以借鑒的知識。俗話說：天下難事必作于易，天下大事必作于細。希望通過本文可以讓大家明白，連續球磨機既復雜又簡單，只要關注細節，理論結合實際，必定可以攻堅克難，提高球磨效率。