一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，它具體包括選擇球磨設(shè)備和護(hù)甲材料，用可視化方法確定級(jí)配考核指標(biāo)，確定能最有效反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，將不同球徑的磨球按照一定比例并結(jié)合對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過可視化分析得出不同球徑磨球的最佳不同徑磨球級(jí)配方案。本發(fā)明提出了系統(tǒng)完整的磨機(jī)裝補(bǔ)球技術(shù)解決方案，運(yùn)用可視化方法得到了磨球最佳裝載量、最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)和最佳磨球級(jí)配方案，突破對(duì)使用磨球產(chǎn)生的節(jié)能降耗和降低生產(chǎn)成本作用不顯著不穩(wěn)定，造成無法推廣應(yīng)用的“瓶頸”。
【專利說明】
-種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及磨球領(lǐng)域，具體設(shè)及是一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國耐磨材料產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)，整體制造水平不斷提高。隨著國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn) 步發(fā)展，我國火力發(fā)電、冶金礦山、建材水泥等領(lǐng)域?qū)δ湍デ蚨蔚男枨罅恳脖３址€(wěn)定增長(zhǎng)的 態(tài)勢(shì)，僅國內(nèi)耐磨球段的需求量2015年達(dá)到208.74萬噸，下表列出了2010-2015年，該類產(chǎn) 品國內(nèi)需求量的增長(zhǎng)情況：
[0003] 2010-2015國內(nèi)耐磨鑄造磨球段市場(chǎng)需求量(萬噸）
[0004]
[0005] 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來，我國年各類耐磨球段的出口量為100萬噸一150萬噸?？?見，該市場(chǎng)需求總量雖較大，但是，長(zhǎng)期W來正因?yàn)閲鴥?nèi)磨球制造技術(shù)、加工設(shè)備落后，生產(chǎn) 工藝數(shù)十年不變，不重視精煉，致使鋼鐵液純凈度差，變質(zhì)效果不穩(wěn)定，凝固過程存在大量 偏析、變異和不穩(wěn)定組織，導(dǎo)致內(nèi)部組織不致密和表面質(zhì)量差;且磨球屯、部到表面的力學(xué)性 能、使用性能不一致，直接影響了磨球的使用壽命。
[0006] 球磨機(jī)磨球量化級(jí)配技術(shù)的科學(xué)研究方法按其發(fā)展水平可分為四個(gè)階段：
[0007] 1.試錯(cuò)階段；
[000引2.正交實(shí)驗(yàn)法(實(shí)驗(yàn)周期、成本較高，且無法處理大樣本）；
[0009] 3.可視化信息處理的精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)法；
[0010] 4.使用智能化控制模型。
[0011] 在國外，近幾年來在磨球制造和使用領(lǐng)域已經(jīng)開始摸索第Ξ臺(tái)階和第四臺(tái)階的科 研方法及運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段和工具制定、完善工藝，制造、使用和監(jiān)控體現(xiàn)工藝"精髓"內(nèi)容 的精美裝置，然而良莽不齊，進(jìn)展緩慢。在國內(nèi)，現(xiàn)今仍停留在應(yīng)用正交實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行科學(xué)研 究和生產(chǎn)應(yīng)用的第二階段上，致使大量動(dòng)態(tài)變化因素得不到有效的控制和預(yù)測(cè)，產(chǎn)品制造 和產(chǎn)品使用長(zhǎng)期存在的浪費(fèi)大、效率低，成本高的問題一直得不到解決;不能有效利用高速 發(fā)展的信息技術(shù)、自動(dòng)化與智能化技術(shù)加速該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，發(fā)揮科技領(lǐng)跑作用的壓力 越來越大。
[0012] 磨球球磨機(jī)主要在電力、礦業(yè)、水泥等工業(yè)領(lǐng)域用于破碎、娠磨各種磨料，其裝備、 磨料和介質(zhì)雖不同，但工作原理相同，研究方法一致，工作內(nèi)容相近。傳統(tǒng)磨煤機(jī)加裝磨球 主要W磨煤機(jī)電流為參照依據(jù)，采取定期加裝大直徑磨球方式（Φ 60mm)，易導(dǎo)致磨煤機(jī)筒 體內(nèi)部不同直徑磨球比例不合理，造成對(duì)煤塊、煤粒的破碎力有余，而娠磨力不足；由于此 工況條件下，不同徑磨球的動(dòng)態(tài)分布不利于高效制粉;加上煤質(zhì)常偏離設(shè)計(jì)煤種較大，使制 粉單耗升高。
[0013] 為此，本案發(fā)明人，積多年對(duì)磨球的設(shè)計(jì)與制造經(jīng)驗(yàn)，提出一種用于球磨設(shè)備磨球 量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法W解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，運(yùn)用可 視化方法通過極少的實(shí)驗(yàn)，得到了磨球最佳裝載量、最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)和最佳磨球級(jí)配方案， 突破由于受磨球材料、球磨裝備、物料特性、工作環(huán)境等多因素制約和交互性影響而使得迄 今國內(nèi)外研究磨球級(jí)配問題都停滯在定性研究階段，突破對(duì)使用磨球產(chǎn)生的節(jié)能降耗和降 低生產(chǎn)成本的作用不顯著、不穩(wěn)定，加上過分依靠經(jīng)驗(yàn)，造成無法推廣應(yīng)用的"瓶頸"。
[0015] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0016] 本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，包括如下步 驟：
[0017] (1)根據(jù)已知磨料材料特性和生產(chǎn)能力的需求合理選擇球磨設(shè)備；
[0018] (2)按作業(yè)條件和使用壽命的需要選擇護(hù)甲材料；
[0019] (3)采用可視化方法在確定N個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)后，列出影響N個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)的影 響因素并據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)列出其水平范圍，所述N為整數(shù)；
[0020] (4)按可視化方法在所述步驟(3)中已擬定的水平范圍內(nèi)確定能最有效反映所述 考核指標(biāo)變化范圍的對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)；
[0021] (5)將N種球徑的某系磨球按照一定比例W非整數(shù)倍設(shè)計(jì)，并結(jié)合所述步驟(4)得 出的對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可視化分析得出在使用某種材質(zhì)N種 球徑磨球在最佳磨球裝載量和最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)條件下的最佳不同球徑磨球的級(jí)配方案，所 述N為整數(shù)。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟(1)中球磨設(shè)備在要求干磨或濕磨條件下選擇磨煤機(jī)，當(dāng)磨料為 黑色金屬礦或有色金屬礦時(shí)選擇金屬磨礦機(jī)，當(dāng)磨料為非金屬軟質(zhì)礦或非金屬硬質(zhì)礦非金 屬時(shí)選擇磨礦機(jī);所述步驟(5)中磨球的球徑具體為四種。
[0023] 優(yōu)選地，步驟(3)中所述級(jí)配考核指標(biāo)為四個(gè)，且四個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)具體為磨機(jī)能 耗、磨球磨耗、出粉率和生產(chǎn)成本降低率;所述影響因素具體為六個(gè)，所述六個(gè)影響因素分 別為護(hù)甲材料、磨料材料、磨球裝載量、球徑配比、磨球合金成分和熱處理制度。
[0024] 優(yōu)選地，步驟(3)-(5)中所述可視化方法為在實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析乃 至從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化影響因素水平范圍的過程中，通過科學(xué)繪制實(shí)驗(yàn)影響因素與級(jí)配考核 指標(biāo)之間的2.5D關(guān)系圖，從對(duì)多幅關(guān)系圖的綜合分析，從而得到"實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)"、"實(shí)驗(yàn) 結(jié)果的分析"和"實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化影響因素水平范圍"目的，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中六個(gè)影響因素 和所述四個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)進(jìn)行"影響因素^級(jí)配考核指標(biāo)映射"的可視化分析方法。
[0025] 優(yōu)選地，步驟(4)中所述實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)為將多個(gè)影響因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分解為多個(gè) 兩因素水平安排，通過作圖方法不斷調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)水平，使得在每個(gè)兩因素空間實(shí)驗(yàn)點(diǎn)呈近似 均勻的分布狀態(tài)。
[0026] 優(yōu)選地，步驟(4)中所述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析為W待分析的兩個(gè)影響因素作為橫縱坐 標(biāo)，W實(shí)驗(yàn)級(jí)配考核指標(biāo)指標(biāo)作為等指標(biāo)依據(jù)，制作2.5維圖，通過對(duì)圖的分析得知影響因 素對(duì)級(jí)配考核指標(biāo)的影響規(guī)律，多個(gè)影響因素的情況分解為多幅2.5維圖操作;實(shí)驗(yàn)結(jié)果中 優(yōu)化影響因素水平范圍為通過疊加繪制所述多幅2.5維圖，尋找具體級(jí)配考核指標(biāo)范圍的 影響因素?cái)?shù)值范圍，從而達(dá)到尋求優(yōu)良實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的目的。
[0027] 優(yōu)選地，步驟(5)中所述最佳磨球裝載量為在實(shí)現(xiàn)正常出粉率的前提下，所得到的 最低生產(chǎn)成本為最佳磨球裝載量。
[0028] 優(yōu)選地，當(dāng)球磨設(shè)備為磨煤機(jī)時(shí)，最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)為銘磨球，且所述銘含量為 10.86%，確定最佳四種不同球徑磨球級(jí)配方案為Φ60: Φ50: Φ40: 0 30 = 11.65:50.11: 28.17:10.07，確定了磨球最佳裝載量為36.23t。
[0029] 本發(fā)明的有益效果在于，
[0030] (1)本發(fā)明在球磨機(jī)運(yùn)行過程中，球磨機(jī)不論是在單段或多段工作區(qū)內(nèi)均可在設(shè) 定磨料和介質(zhì)形成較佳充填率的條件下，通過對(duì)最佳不同球徑磨球的級(jí)配方案的確定可使 優(yōu)質(zhì)磨球能適應(yīng)不同工作環(huán)境，充分發(fā)揮其優(yōu)良的使用性能，體現(xiàn)出明顯的節(jié)能降耗和降 低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的作用；
[0031] (2)本發(fā)明設(shè)計(jì)各種球磨機(jī)磨球級(jí)配技術(shù)方案，并綜合考慮和分析單段或多段作 業(yè)區(qū)磨球流運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)由磨機(jī)能耗、磨球磨耗、出粉率、生產(chǎn)成本等考核指標(biāo)和影響因素 與水平等組成的技術(shù)元素實(shí)驗(yàn)體系運(yùn)用可視化方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、整理和優(yōu)化得出磨球 最佳級(jí)配工藝;并應(yīng)用可視化方法和圖譜，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定磨球最佳不同球徑磨球的級(jí) 配方案，保證球磨機(jī)中磨球級(jí)配可靠的處于工程態(tài)最佳級(jí)配水平；
[0032] (3)本發(fā)明在對(duì)4個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)(能耗、磨耗、出粉率、生產(chǎn)成本）、6個(gè)級(jí)配影響因 素(護(hù)甲材料、磨料材料、磨球裝載量、磨球球徑配比、磨球合金成分和熱處理制度)和各取 13個(gè)水平點(diǎn)組成的實(shí)驗(yàn)體系中，運(yùn)用可視化方法不僅W極少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)(13組次)獲得了磨 球最佳級(jí)配方案，且獲得了球磨煤粉最低成本的最佳磨球裝載量和最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)；
[0033] (4)本發(fā)明運(yùn)用可視化方法通過極少的實(shí)驗(yàn)，得到了磨球最佳裝載量、最經(jīng)濟(jì)磨球 材質(zhì)和最佳磨球級(jí)配方案，突破由于受磨球材料、球磨裝備、物料特性、工作環(huán)境等多因素 制約和交互性影響而使得迄今國內(nèi)外研究磨球級(jí)配問題都停滯在定性研究階段，突破對(duì)使 用磨球產(chǎn)生的節(jié)能降耗和降低生產(chǎn)成本的作用不顯著、不穩(wěn)定，加上過分依靠經(jīng)驗(yàn)，造成無 法推廣應(yīng)用的"瓶頸"。
【附圖說明】
[0034] 如圖1為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在60mm磨球用量不同時(shí)對(duì)電耗的影響平面示意圖；
[0035] 如圖2為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在60mm磨球用量不同時(shí)對(duì)電耗的影響2.5維示意圖；
[0036] 如圖3為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在60mm磨球用量不同時(shí)對(duì)電耗的影響總裝球量截面示意圖；
[0037] 如圖4為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在60mm磨球用量為15 %時(shí)對(duì)電耗的影響曲線示意圖；
[0038] 如圖5為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在磨球中Cr含量不同時(shí)對(duì)電耗的影響平面示意圖；
[0039] 如圖6為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在磨球中Cr含量不同時(shí)對(duì)電耗的影響2.5維示意圖；
[0040] 如圖7為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在磨球中化含量不同時(shí)對(duì)電耗的影響總裝球量截面示意圖；
[0041] 如圖8為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總裝 球量在磨球中Cr含量為4%時(shí)對(duì)電耗的影響曲線示意圖；
[0042] 如圖9為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法的磨球 總裝機(jī)重量與60mm直徑磨球裝機(jī)率對(duì)磨耗的影響示意圖；
[0043] 如圖10為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總 裝球量在四種不同直徑磨球與Cr含量不同時(shí)電耗為20kWh/t優(yōu)化區(qū)間示意圖；
[0044] 如圖11為本發(fā)明所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法中總 裝球量在四種不同直徑磨球與Cr含量不同時(shí)對(duì)成本降低百分比影響示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0046] 傳統(tǒng)磨煤機(jī)加裝磨球主要W磨煤機(jī)電流為參照依據(jù)，采取定期加裝大直徑磨球方 式（Φ60πιπι)，易導(dǎo)致磨煤機(jī)筒體內(nèi)部不同直徑磨球比例不合理，造成對(duì)煤塊、煤粒的破碎力 有余，而娠磨力不足；由于此工況條件下，不同徑磨球的動(dòng)態(tài)分布不利于高效制粉;加上煤 質(zhì)常偏離設(shè)計(jì)煤種較大，使制粉單耗升高。
[0047] 本發(fā)明設(shè)計(jì)各種球磨機(jī)磨球級(jí)配技術(shù)方案，并綜合考慮和分析單段或多段作業(yè)區(qū) 磨球流運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)由能耗、磨耗、出粉率、生產(chǎn)成本等考核指標(biāo)和影響因素與水平等組成 的技術(shù)元素實(shí)驗(yàn)體系運(yùn)用可視化方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、整理和優(yōu)化得出磨球最佳級(jí)配工藝； 并應(yīng)用可視化方法和圖譜，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定磨球最佳不同球徑磨球的級(jí)配方案，保證球 磨機(jī)中磨球級(jí)配能穩(wěn)定、可靠的處于工程態(tài)最佳級(jí)配水平。
[0048] 現(xiàn)將應(yīng)用于某電廠300MW機(jī)組磨球磨煤機(jī)的磨球級(jí)配技術(shù)和所選用的最經(jīng)濟(jì)磨球 組織設(shè)計(jì)與控制技術(shù)作為案例內(nèi)容并介紹其運(yùn)作過程和使用效果。
[0049] 可視化方法指的是:在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果乃至從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化因素 水平過程中，通過科學(xué)繪制實(shí)驗(yàn)因素與實(shí)驗(yàn)指標(biāo)之間的2維或3維關(guān)系圖（也稱相圖），從對(duì) 多幅關(guān)系圖的綜合分析，從而得到"實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)"、"實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析"和"實(shí)驗(yàn)因素的水 平優(yōu)化"目的。通過設(shè)計(jì)各種球磨機(jī)磨球級(jí)配技術(shù)方案(考慮和分析單段或多段作業(yè)區(qū)磨球 流運(yùn)動(dòng)特性;對(duì)由能耗、磨耗、出粉率、生產(chǎn)成本等考核指標(biāo)和影響因素與水平等組成的技 術(shù)元素實(shí)驗(yàn)體系運(yùn)用可視化方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、整理和優(yōu)化得出磨球最佳級(jí)配工藝。 [0化0]實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（multifactor&multilevel visualized Design,m2yD):將多因素實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)分解為多個(gè)2因素水平安排，通過作圖方法不斷調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)水平，使得在每個(gè)2因素空間 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)呈近似均勻的分布狀態(tài)。
[0051]實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（multifactor&multilevel&multitarget visualized Analysis, m3VA):W待分析的兩個(gè)因素作為橫縱坐標(biāo)，W實(shí)驗(yàn)指標(biāo)作為等指標(biāo)依據(jù)，制作2.5維圖。通 過對(duì)圖的分析得知因素對(duì)指標(biāo)的影響規(guī)律。多個(gè)因素的情況分解為多幅2.5維圖操作。
[0052] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化(multifactor&multilevel&multitarget visualized Optimize, m3V0):通過疊加繪制上述多幅2.5維圖，尋找具體等指標(biāo)范圍的因素?cái)?shù)值范圍，從而達(dá)到尋 求優(yōu)良實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的目的。
[0053] -種用于球磨機(jī)磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，包括如下步驟：
[0054] (1)根據(jù)已知磨料材料特性和生產(chǎn)能力的需求合理選擇球磨機(jī);首先主要從Ξ方 面進(jìn)一步明晰球磨機(jī)實(shí)際運(yùn)行特性和生產(chǎn)能力：
[0055] 1)球磨機(jī)作業(yè)制度；
[0056] 2)球磨機(jī)產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)；
[0057] 3)磨料特性和球磨機(jī)各種襯板、端板、隔板等工件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形態(tài)等對(duì)磨球級(jí)配 考核指標(biāo)的影響(無效磨球、小金屬塊）。
[005引 4)確定球磨機(jī)級(jí)配鑄造磨球類型：
[0059] 磨煤機(jī)(干磨、濕磨）；
[0060] 金屬磨礦機(jī)(黑色金屬礦、有色金屬礦）；
[0061 ]非金屬磨礦機(jī)(非金屬軟質(zhì)礦、非金屬硬質(zhì)礦）。
[0062] (2)按作業(yè)條件和使用壽命的需要選擇護(hù)甲材料；
[0063] (3)在確定護(hù)甲材料、磨料材料等已知條件下研究，在保證產(chǎn)能、質(zhì)量(主粒度比例 體系）的前提下，將最低生產(chǎn)成本作為最佳工藝方案的判據(jù);磨球裝載量決定電耗;磨球性 能(主要由成分和熱處理工藝決定)和磨球級(jí)配效果決定磨耗;球磨礦物質(zhì)生產(chǎn)成本主要由 電耗、磨耗和不同材料磨球采購價(jià)共同構(gòu)成分析、計(jì)算、考核體系。
[0064] 按磨球應(yīng)用領(lǐng)域的使用特性通常分為Ξ類:火力發(fā)電、礦山、水泥等工業(yè)，其共性 的研發(fā)元素：
[0065] 1)級(jí)配考核指標(biāo):磨機(jī)能耗、磨球磨耗、出粉率和生產(chǎn)成本降低率；
[0066] 2)級(jí)配工作條件:礦質(zhì)磨料硬度、礦質(zhì)磨料初始?jí)K度(顆粒）、工作環(huán)境參數(shù)(酸堿 度、干濕度、物質(zhì)流量、流速等）、磨機(jī)裝備參數(shù)(磨機(jī)直徑、轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)度等）；
[0067] 3)影響因素(取較佳磨機(jī)充填率）：護(hù)甲材料、磨料材料、磨球裝載量、磨球球徑配 比、磨球合金成分和熱處理制度；
[0068] 4)磨球裝載量(t)(在實(shí)現(xiàn)正常出粉率的前提下，所得到的最低生產(chǎn)成本為最佳磨 球裝載量，該指標(biāo)主要決定電耗，其范圍為30-55t);
[0069] 5)采用可視化方法在確定4個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)后，列出影響4個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)的影響 因素并據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)列出其水平范圍。
[0070] (4)按可視化方法在所述步驟(3)中已擬定的水平范圍內(nèi)確定能最有效反映所述 考核指標(biāo)變化范圍的對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)；
[0071] (5)將4種球徑的某系磨球按照一定比例W非整數(shù)倍設(shè)計(jì)，并結(jié)合所述步驟(4)得 出的對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可視化分析得出在使用銘材質(zhì)4種球 徑磨球在最佳磨球裝載量和最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)條件下的最佳不同球徑磨球的級(jí)配方案，所述 最佳磨球裝載量為在實(shí)現(xiàn)正常出粉率的前提下，所得到的最低生產(chǎn)成本為最佳磨球裝載 量。
[0072] 所述可視化方法具體為在實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析乃至從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu) 化影響因素水平范圍的過程中，通過科學(xué)繪制實(shí)驗(yàn)影響因素與級(jí)配考核指標(biāo)之間的2.加關(guān) 系圖，從對(duì)多幅關(guān)系圖的綜合分析，從而得到"實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)"、"實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析"和"實(shí) 驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化影響因素水平范圍"目的，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中六個(gè)影響因素和所述四個(gè)級(jí)配考 核指標(biāo)進(jìn)行"影響因素^級(jí)配考核指標(biāo)映射"的可視化分析方法。所述實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)為將 多個(gè)影響因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分解為多個(gè)兩因素水平安排，通過作圖方法不斷調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)水平，使 得在每個(gè)兩因素空間實(shí)驗(yàn)點(diǎn)呈近似均勻的分布狀態(tài)。所述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析為W待分析的兩 個(gè)影響因素作為橫縱坐標(biāo)，W實(shí)驗(yàn)級(jí)配考核指標(biāo)指標(biāo)作為等指標(biāo)依據(jù)，制作2.5維圖，通過 對(duì)圖的分析得知影響因素對(duì)級(jí)配考核指標(biāo)的影響規(guī)律，多個(gè)影響因素的情況分解為多幅 2.5維圖操作;實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化影響因素水平范圍為通過疊加繪制所述多幅2.5維圖，尋找 具體級(jí)配考核指標(biāo)范圍的影響因素?cái)?shù)值范圍，從而達(dá)到尋求優(yōu)良實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的目 的。
[0073] "實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)"
[0074] 現(xiàn)將4種球徑的磨球按照一定比例W非整數(shù)倍設(shè)計(jì)，并結(jié)合對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可視化分析可得出在使用某種材質(zhì)4種球徑磨球在最佳磨球裝 載量和最經(jīng)濟(jì)銘系磨球材質(zhì)條件下的最佳不同徑磨球的級(jí)配方案；
[00對(duì) 1)球徑配比(mm)如下：
[0076] Ml-巫60:巫50:巫40:巫30 = 9.96:37.90:37.53:14.61
[0077] M2-巫60:巫50:巫40:巫30 = 11.65:50.11:28.17:10.07 [007引 M3-巫60:巫50:巫40:巫30 = 13.65:37.37:41.14:7.84
[0079] M4-巫60:巫50:巫40:巫30 = 14.90:47.44:32.88:4.78
[0080] M5-巫60:巫50:巫40:巫30 = 16.65:35.60:24.78:22.97
[0081 ] M6-巫60:巫50:巫40:巫30 = 18.79:45.91:28.00:7.30
[0082] M7-巫60:巫50:巫40:巫30 = 19.93::34.26:29.73:16.08
[0083] M8-巫60:巫50:巫40:巫30 = 21.46:44.27:33.00:1.27
[0084] M9-巫60:巫50:巫40:巫30 = 30.00:32.29:35.53:2.18 [00化]M10-巫60:巫50:巫40:巫30 = 25.72:42.85:27.23:4.20
[0086] Mil-巫60:巫50:巫40:巫30 = 27.24:29.62:39.72:3.42
[0087] M12-巫60:巫50:巫40:巫30 = 28.00:39.45:31.45:1.10
[0088] M13-巫60:巫50:巫40:巫30 = 27.33:48.50:18.00:6.17
[0089] 2)銘系磨球銘元素變化(低銘一中銘一高銘一超高銘，即2%Cr-20%Cr)，從而組 成4目標(biāo)(①電耗化W-h/t);②磨耗(g/t);③出粉率(t/h);④成本降低率（％))、6因素(護(hù) 甲材料、磨料材料、磨球裝載量、球徑配比、磨球合金成分和熱處理制度）、13水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的 可視化設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化體系。
[0090] 在對(duì)4個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)(能耗、磨耗、出粉率、生產(chǎn)成本）、6個(gè)級(jí)配影響因素和各取 13個(gè)水平點(diǎn)組成的實(shí)驗(yàn)體系中，運(yùn)用可視化方法不僅W極少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)(13組次)獲得了磨 球最佳級(jí)配方案，且獲得了球磨煤粉最低成本的最佳磨球裝載量和最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì);球徑 配比和不同銘含量的銘系磨球主要決定磨耗。
[0091] "實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析"和"實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化影響因素水平范圍"
[0092] 磨球總裝載量主要決定生產(chǎn)噸煤粉的電耗；圖1-圖4W考察磨球總裝載量在Φ 60mm磨球不同加入比例對(duì)電耗影響為例，展示考察其在Φ 50mm、Φ 40mm、Φ 30mm等3種磨球 不同加入比例對(duì)電耗影響的方法。從圖2中2.5D圖上并結(jié)合圖1觀察到總裝球量在60mm磨球 用量不同時(shí)對(duì)電耗的影響都呈輕微非線性變化。從圖3中截面圖觀察隨著總裝球量的增加 耗電量是增加的，但由于60mm球徑磨球占有比例不同所W截面不是一條曲線，而是一個(gè)面。
[0093] 圖5-圖8 W考察磨球總裝載量在磨球中Cr含量不同時(shí)對(duì)電耗的影響和總裝球量 在磨球中Cr含量為4%時(shí)對(duì)電耗的影響為例，可觀察到磨球總裝載量在磨球中Cr含量不同 時(shí)對(duì)電耗的影響都呈非線性變化。從圖8中總裝球量在磨球中化含量為4%時(shí)觀察到隨著總 裝球量的增加耗電量是一條上下波動(dòng)的曲線。
[0094] 圖9 W考察磨球總裝機(jī)重量與60mm直徑磨球裝機(jī)率對(duì)磨耗的影響示意圖，圖中可 見60mm直徑磨球的裝機(jī)率與磨球總裝載量的等磨耗線，進(jìn)一步優(yōu)化60mm直徑磨球的裝機(jī)率 與磨球總裝載量的對(duì)應(yīng)區(qū)間。
[0095] 圖10W考察總裝球量在四種不同直徑磨球與Cr含量不同時(shí)電耗為20kWh/t的優(yōu)化 區(qū)間為例，展示考察總裝球量在四種不同直徑磨球與Cr含量不同時(shí)電耗為其它不同值時(shí)的 優(yōu)化區(qū)間。結(jié)合圖9可見，欲維持電耗在20kWh/t的能耗水平W下，總裝球量應(yīng)控制在35tW 下，此時(shí)對(duì)60mm直徑裝球比例控制在10~30%之間，對(duì)50mm直徑裝球比例控制在30~50% 之間，對(duì)40mm直徑裝球比例控制20~40%之間，對(duì)30mm直徑裝球比例控制1~20%之間，Cr 的含量控制在2~20%間。運(yùn)只是考慮到耗電指標(biāo)的優(yōu)化結(jié)果，全面分析還應(yīng)考慮到磨耗、 出粉率W及成本降低指標(biāo)。
[0096] 圖11W考察總裝球量在四種不同直徑磨球與Cr含量不同時(shí)成本降低率為75%時(shí) 優(yōu)化區(qū)間為例，展示考察總裝球量在四種不同直徑磨球與&含量不同時(shí)成本降低率為其它 不同值時(shí)的優(yōu)化區(qū)間。結(jié)合圖10可見在總裝球量應(yīng)控制在30tW下，有可能達(dá)到最低成本。 所有球徑磨球用量范圍及含化量進(jìn)一步嚴(yán)格化，對(duì)60mm直徑裝球比例控制在11 % - 24%之 間，對(duì)50mm直徑裝球比例控制在31 %-44%之間，對(duì)40mm直徑裝球比例控制19%-34%之間， 但對(duì)30mm直徑裝球比例控制4% -15 %之間，Cr的含量控制在3 % -14 %間。總與電耗分析結(jié) 果趨勢(shì)相同。成本降低率再提高，已經(jīng)沒有公有區(qū)間。
[0097] 同理，亦可利用可視化方法開展各因素對(duì)磨耗、對(duì)出粉率等目標(biāo)影響趨勢(shì)和程度 的研究。
[0098] 表1為可視化優(yōu)化結(jié)果化體系，如表1所示，通過對(duì)四種不同球徑磨球的影響因素 對(duì)級(jí)配考核指標(biāo)映射的可視化分析、優(yōu)化，再考慮到某些工藝因素，確定了 M2組（Φ60:Φ 50:巫40: Φ 30 = 11.65:50.11:28.17:10.07)可做為最佳級(jí)配方案。從而確定了磨球最佳裝 載量為:36.23t;最經(jīng)濟(jì)的優(yōu)選磨球材質(zhì)為:含化10.86 %左右的高銘磨球。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)某 系磨球材質(zhì)在W級(jí)配考核指標(biāo)為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，W考核指標(biāo)的影響因素為實(shí)驗(yàn)變量，最終實(shí)現(xiàn) 了在使用銘材質(zhì)4種球徑磨球在最佳磨球裝載量和最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)條件下的最佳不同球徑 磨球的級(jí)配方案的可視化操作。
[0099] 表1可視化優(yōu)化結(jié)果化體系
[0100]
本發(fā)明在球磨機(jī)運(yùn)行過程中，球磨機(jī)不論是在單段或多段工作區(qū)內(nèi)均可在設(shè)定磨料和 介質(zhì)形成較佳充填率的條件下，通過對(duì)最佳不同球徑磨球的級(jí)配方案的確定可使優(yōu)質(zhì)磨球 能適應(yīng)不同工作環(huán)境，充分發(fā)揮其優(yōu)良的使用性能，體現(xiàn)出明顯的節(jié)能降耗和降低產(chǎn)品生 產(chǎn)成本的作用；本發(fā)明設(shè)計(jì)各種球磨機(jī)磨球級(jí)配技術(shù)方案，并綜合考慮和分析單段或多段 作業(yè)區(qū)磨球流運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)由能耗、磨耗、出粉率、生產(chǎn)成本等考核指標(biāo)和影響因素與水平 等組成的技術(shù)元素實(shí)驗(yàn)體系運(yùn)用可視化方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、整理和優(yōu)化得出磨球最佳級(jí) 配工藝；并應(yīng)用可視化方法和圖譜，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定磨球最佳不同球徑磨球的級(jí)配方 案，保證球磨機(jī)中磨球級(jí)配能穩(wěn)定、可靠的處于工程態(tài)最佳級(jí)配水平；突破由于受磨球材 料、球磨裝備、物料特性、工作環(huán)境等多因素制約和交互性影響而使得迄今國內(nèi)外研究磨球 級(jí)配問題都停滯在定性研究階段，突破對(duì)使用磨球產(chǎn)生的節(jié)能降耗和降低生產(chǎn)成本的作用 不顯著、不穩(wěn)定，加上過分依靠經(jīng)驗(yàn)，造成無法推廣應(yīng)用的"瓶頸"。
[0101]由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可W通過其他的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方 案來實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所 有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明所包含。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 根據(jù)已知磨料材料特性和生產(chǎn)能力的需求合理選擇球磨設(shè)備； (2) 按作業(yè)條件和使用壽命的需要選擇護(hù)甲材料； (3) 采用可視化方法在確定N個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)后，列出影響N個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)的影響因 素并據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)列出其水平范圍，所述N為整數(shù)； (4) 按可視化方法在所述步驟(3)中已擬定的水平范圍內(nèi)確定能最有效反映所述考核 指標(biāo)變化范圍的對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)； (5) 將N種球徑的某系磨球按照一定比例以非整數(shù)倍設(shè)計(jì)，并結(jié)合所述步驟(4)得出的 對(duì)稱型水平實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可視化分析得出在使用某種材質(zhì)N種球徑 磨球在最佳磨球裝載量和最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)條件下的最佳不同球徑磨球的級(jí)配方案，所述N 為整數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征 在于，所述步驟(1)中球磨設(shè)備在要求干磨或濕磨條件下選擇磨煤機(jī)，當(dāng)磨料為黑色金屬礦 或有色金屬礦時(shí)選擇金屬磨礦機(jī)，當(dāng)磨料為非金屬軟質(zhì)礦或非金屬硬質(zhì)礦非金屬時(shí)選擇磨 礦機(jī);所述步驟(5)中磨球的球徑具體為四種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征 在于，作為優(yōu)選，步驟(3)中所述級(jí)配考核指標(biāo)為四個(gè)，且四個(gè)級(jí)配考核指標(biāo)具體為磨機(jī)能 耗、磨球磨耗、出粉率和生產(chǎn)成本降低率;所述影響因素具體為六個(gè)，所述六個(gè)影響因素分 別為護(hù)甲材料、磨料材料、磨球裝載量、球徑配比、磨球合金成分和熱處理制度。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征 在于，步驟(3)-(5)中所述可視化方法為在實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析乃至從實(shí)驗(yàn)結(jié) 果中優(yōu)化影響因素水平范圍的過程中，通過科學(xué)繪制實(shí)驗(yàn)影響因素與級(jí)配考核指標(biāo)之間的 2.5D關(guān)系圖，從對(duì)多幅關(guān)系圖的綜合分析，從而得到"實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)"、"實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析" 和"實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化影響因素水平范圍"目的，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中六個(gè)影響因素和所述四個(gè)級(jí) 配考核指標(biāo)進(jìn)行"影響因素-級(jí)配考核指標(biāo)映射"的可視化分析方法。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征 在于，步驟(4)中所述實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)為將多個(gè)影響因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分解為多個(gè)兩因素水平 安排，通過作圖方法不斷調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)水平，使得在每個(gè)兩因素空間實(shí)驗(yàn)點(diǎn)呈近似均勻的分布 狀態(tài)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征 在于，步驟(4)中所述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析為以待分析的兩個(gè)影響因素作為橫縱坐標(biāo)，以實(shí)驗(yàn)級(jí) 配考核指標(biāo)指標(biāo)作為等指標(biāo)依據(jù)，制作2.5維圖，通過對(duì)圖的分析得知影響因素對(duì)級(jí)配考核 指標(biāo)的影響規(guī)律，多個(gè)影響因素的情況分解為多幅2.5維圖操作;實(shí)驗(yàn)結(jié)果中優(yōu)化影響因素 水平范圍為通過疊加繪制所述多幅2.5維圖，尋找具體級(jí)配考核指標(biāo)范圍的影響因素?cái)?shù)值 范圍，從而達(dá)到尋求優(yōu)良實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的目的。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征 在于，步驟(5)中所述最佳磨球裝載量為在實(shí)現(xiàn)正常出粉率的前提下，所得到的最低生產(chǎn)成 本為最佳磨球裝載量。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于球磨設(shè)備磨球量化級(jí)配技術(shù)的可視化方法，其特征 在于，作為優(yōu)選，當(dāng)球磨設(shè)備為磨煤機(jī)時(shí)，最經(jīng)濟(jì)磨球材質(zhì)為鉻系磨球，且所述鉻含量為 10.86%，確定最佳四種不同球徑磨球級(jí)配方案為Φ60 :Φ50:Φ40:Φ30 =11.65:50.11: 28.17:10.07，確定了磨球最佳裝載量為36.23t。
【文檔編號(hào)】B02C25/00GK105964346SQ201610161104
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】王仲玨, 孫益民, 朱協(xié)彬, 劉寧, 鐘相強(qiáng), 白明學(xué), 杜曉陽
【申請(qǐng)人】安徽工程大學(xué)