粉體工程-球磨機(jī)

1、粉體工程與設(shè)備粉體工程與設(shè)備煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院球 磨 機(jī) 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 1、球磨機(jī)基本結(jié)構(gòu) 2、磨機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算 3、研磨體運(yùn)動分析方程(123) 1 概述 2 構(gòu)造及主要零部件 3 工作原理及主要參數(shù) 4 研磨體講述內(nèi)容講述內(nèi)容1 概述 粉磨在水泥制造過程中占有非常重要的地位，無論是生料還是水泥，都要通過粉磨來獲得，每生產(chǎn)1t水泥，需要粉磨各種原、燃料4t左右，電耗約為100110kwh，其中60%70%的電能消耗在粉磨中。 1.1粉磨的意義(1) 增加物料的表面積 生料細(xì)度控制在0.08mm方孔篩篩余以下為10 水泥細(xì)度控制在8以下 煤粉細(xì)度控制在14以下(2)

2、使各物料混合均勻 從熟料煅燒方面來考慮，生料磨得越細(xì)、化學(xué)成分混合得越均勻，入窯煅燒水泥熟料時各組分越能充分接觸、化學(xué)反應(yīng)速度越快、越有利于熟料的形成且質(zhì)量越高。但細(xì)度也不能磨得過細(xì)，要考慮電耗和產(chǎn)量。問題1：生料粗細(xì)對水泥煅燒有什么影響？1.2 球磨機(jī)的分類球磨機(jī)的分類(1) 按所裝研磨介質(zhì)按所裝研磨介質(zhì)球磨機(jī)球磨機(jī)棒磨機(jī)棒磨機(jī)礫石磨礫石磨(2) 按筒體的形狀分按筒體的形狀分短筒磨機(jī)：短筒磨機(jī)：L/D1.5長筒形磨機(jī)：長筒形磨機(jī)： L/D1.5圓錐形磨機(jī)：圓錐形磨機(jī)： L/D0.25 1.0(3) 按卸料方式分按卸料方式分中卸式中卸式尾卸式尾卸式(4) 按傳動方式分按傳動方式分中心傳動中心傳

3、動邊緣傳動邊緣傳動2 構(gòu)造及主要零部件構(gòu)造及主要零部件2.1 球磨機(jī)的構(gòu)造球磨機(jī)的構(gòu)造(1) 2.26.5m邊緣傳動尾卸烘干球磨機(jī)邊緣傳動尾卸烘干球磨機(jī)(2) 2.410m邊緣傳動中卸烘干磨邊緣傳動中卸烘干磨(3) 311m中心傳動尾卸烘干磨中心傳動尾卸烘干磨(4) 3.510m中心傳動中卸烘干磨構(gòu)造中心傳動中卸烘干磨構(gòu)造2.2 球磨機(jī)的主要零部件球磨機(jī)的主要零部件(1) 筒體筒體中卸磨筒體中卸磨筒體尾卸磨筒體尾卸磨筒體 筒體材料要求：強(qiáng)度要高、塑性要好、具有一定的抗沖擊能力。 常用的筒體材料：Q235、鍋爐鋼20g、20號優(yōu)質(zhì)鋼、16Mn問題2：對球磨機(jī)筒體有哪些要求？a 筒體要承受襯板、研

4、磨體、隔倉板和物料的重量，運(yùn)轉(zhuǎn)起來會產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)矩，故需要有很大的抗彎強(qiáng)度和剛度，因此筒體要有足夠的厚度，這個厚度約為筒體直徑的0.010.015倍，體積大的磨機(jī)需要更厚一些。b 筒體要開設(shè)14個磨門(與磨機(jī)的長度和倉數(shù)有關(guān))，用于更換襯板、隔倉板、倒裝研磨體和人員進(jìn)入磨內(nèi)檢修。c 開設(shè)磨門會降低磨機(jī)筒體強(qiáng)度，所以磨門不能開得過大，且磨門周圍要焊接加強(qiáng)鋼板。只要能滿足零部件(襯板、隔倉板或卸料箅板散件、研磨體)和操作人員進(jìn)出即可。(2) 磨門（又稱人孔） 筒體每一倉均開設(shè)一個人孔 人孔的作用 ：1）檢修和更換各種易損件。 2）裝卸研磨體。 3）為繪制磨機(jī)篩余曲線到磨內(nèi)取樣。 人孔的形狀：具有大

5、圓角的矩形或橢圓形。 人孔的尺寸：長軸為500800mm 短軸為300400mm(3) 磨頭磨頭 磨頭的組成：磨頭由端蓋和中空軸組成磨頭的組成：磨頭由端蓋和中空軸組成 磨頭的結(jié)構(gòu)形式：磨頭的結(jié)構(gòu)形式：1）端蓋與中空軸鑄成整體）端蓋與中空軸鑄成整體2）端蓋與中空軸組合結(jié)構(gòu)）端蓋與中空軸組合結(jié)構(gòu)(4) 襯板 襯板的作用：1）保護(hù)筒體2）利用不同形板調(diào)整各倉研磨體的運(yùn)動 襯板的材料襯板的材料粗磨倉: ZGMn13 高鉻鑄鐵 低鉻鑄鐵 細(xì)磨倉: 耐磨白口鐵 冷硬鑄鐵 中錳稀土球墨鑄鐵 襯板的類型襯板的類型（e）分級襯板）分級襯板 襯板的規(guī)格：確定襯板規(guī)格時應(yīng)考慮便于搬運(yùn)、裝卸、進(jìn)出磨 門。 磨機(jī)襯板尺

6、寸現(xiàn)已統(tǒng)一，寬度為314mm，整塊襯板長度500mm，半塊襯板長度為250mm，襯板厚度為50mm，襯板發(fā)展的趨勢是規(guī)格越來越小，今后可能發(fā)展為現(xiàn)在襯板的一半左右。 襯板的排列 襯板排列時，環(huán)向縫隙不能貫通，要互相交錯，防止研磨體和物料對筒體內(nèi)壁的沖刷作用。 襯板的固定襯板的固定1）螺栓連接）螺栓連接2）鑲砌式固定）鑲砌式固定磨機(jī)筒體磨機(jī)筒體襯墊襯墊楔形銷釘楔形銷釘特殊楔形銷釘特殊楔形銷釘襯板襯板(5) 隔倉板隔倉板 隔倉板的作用：隔倉板的作用： 1）分隔研磨體）分隔研磨體 2）篩析物料）篩析物料 3）控制物料和氣流在磨內(nèi)的流速）控制物料和氣流在磨內(nèi)的流速(6) 傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng) 磨機(jī)是通過電

7、機(jī)、傳動軸、減速機(jī)轉(zhuǎn)動起磨機(jī)是通過電機(jī)、傳動軸、減速機(jī)轉(zhuǎn)動起來的，傳動方式有邊緣傳動和中心傳動兩種。來的，傳動方式有邊緣傳動和中心傳動兩種。 1）邊緣傳動）邊緣傳動 由傳動齒輪軸由傳動齒輪軸上的小齒輪與固上的小齒輪與固定在筒體尾部的定在筒體尾部的大齒輪嚙合，帶大齒輪嚙合，帶動磨機(jī)轉(zhuǎn)動。動磨機(jī)轉(zhuǎn)動。磨機(jī)邊緣單傳動磨機(jī)邊緣單傳動2）中心傳動）中心傳動 以電機(jī)通過減速機(jī)直接驅(qū)動磨機(jī)轉(zhuǎn)動，減速機(jī)輸出以電機(jī)通過減速機(jī)直接驅(qū)動磨機(jī)轉(zhuǎn)動，減速機(jī)輸出軸和磨機(jī)中心線在同一條直線上。中心傳動的效率高，軸和磨機(jī)中心線在同一條直線上。中心傳動的效率高，但設(shè)備制造復(fù)雜，多用于大型磨機(jī)。但設(shè)備制造復(fù)雜，多用于大型磨機(jī)。3

8、）邊緣傳動與中心傳動方式比較 前者磨機(jī)的大齒輪直徑較大，制造困難，占地多，但齒輪精度要求較低。后者結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但制造精度要求較高，對材質(zhì)要求也高。后者比前者造價高。4）單傳動與雙傳動方式比較 后者傳動部件較小，制造方便，并有可能選用通用零部件；傳力點(diǎn)多，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；零部件較多，安裝校正較復(fù)雜，檢修及維護(hù)工作量大；使兩個主動小齒輪同時平均分配負(fù)荷較困難。 3 球磨機(jī)的工作原理及主要參數(shù) 球磨機(jī)筒體被傳動裝置帶動回轉(zhuǎn)時，研磨體由于慣性離心力的作用，貼附在磨機(jī)筒體內(nèi)壁的襯板面上與之一起回轉(zhuǎn)，被帶到一定高度后，借重力作用自由落下，此時研磨體將筒體內(nèi)物料擊碎，同時研磨體在回轉(zhuǎn)的磨機(jī)內(nèi)有上升、下落

9、的循環(huán)運(yùn)動，產(chǎn)生滑動和滾動，致使研磨體、襯板和被磨物料之間發(fā)生研磨作用使物料磨細(xì)。 3.1 工作原理 磨機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，研磨體的運(yùn)動狀態(tài)對物料的研磨作用有很大的影響。能被磨機(jī)帶到較高處的，像拋射體一樣落下的研磨體因其具有較高動能，所以對物料有較強(qiáng)的沖擊破碎能力；不能被磨機(jī)帶到高處的，就和物料一起滑下，對物料具有較強(qiáng)的研磨能力。研磨體的三種運(yùn)動狀態(tài)研磨體的三種運(yùn)動狀態(tài) 1）當(dāng)筒體轉(zhuǎn)速過低時，不能將研磨體帶到較高高度，研磨體和物料隨即因重力作用產(chǎn)生下滑，呈傾瀉運(yùn)動狀態(tài)，對物料的沖擊作用很小，幾乎只起到研磨作用，因而粉磨效果不佳，生產(chǎn)能力降低。 問題3：研磨體轉(zhuǎn)速的高低對粉磨效果的影響如何？ 2）當(dāng)

10、筒體轉(zhuǎn)速過高時，由于慣性離心力大于研磨體自身的重力，研磨體和物料貼附在筒體內(nèi)壁上，隨筒體一起旋轉(zhuǎn)不降落，呈圓周運(yùn)動狀態(tài)。研磨體對物料起不到任何沖擊和研磨作用。 3）當(dāng)筒體轉(zhuǎn)速適中時，研磨體被提升到一定高度后拋落下來，呈拋落運(yùn)動狀態(tài)，此時研磨體對物料有較大的沖擊和研磨作用，粉磨效果較好。3.2 研磨體 研磨體的作用是把喂入磨內(nèi)的塊狀物料擊碎并磨成細(xì)粉。研磨體對剛喂入的大塊物料(粗磨倉內(nèi))以猛烈的沖擊為主，研磨為輔，將其搗碎。隨著物料粒度的減小，將往下一倉流動，研磨體轉(zhuǎn)向以研磨為主，磨細(xì)后送出磨外。（1）研磨體的作用（2）研磨體種類a.鋼球 球磨機(jī)中使用最廣泛的一種研磨體，在粉磨過程中與物料發(fā)生點(diǎn)

11、接觸，對物料的沖擊力大。 b.鋼段 用于磨機(jī)的細(xì)磨倉中，它的外形為短圓柱形或截圓錐形，與物料發(fā)生線接觸，研磨作用強(qiáng)，但沖擊力小，用于細(xì)磨倉是比較合適的。 c.鋼棒 濕法磨常用的一種研磨體。（3）研磨體材質(zhì) 研磨體的材質(zhì)要求具有較高的耐磨性和耐沖擊性、堅(jiān)硬、不易破裂。國外普遍采用合金耐磨球。（1）硬度：研磨體的硬度越大越耐磨。但被磨物料硬度不高時不過高追求，只要能適應(yīng)粉磨要求即可。硬度最好不超過500HB(相當(dāng)于50HRC)，超過此值時耐磨性提高幅度極小。（2）韌性：要保證研磨體在對物料反復(fù)沖擊下不致碎裂，就要有足夠的韌性。 選擇研磨體的材質(zhì)原則（4）研磨體的級配a.研磨體級配的意義：級配：鋼球

12、直徑的大小及其質(zhì)量的配合稱為研磨體的級配。 級配的優(yōu)劣直接影響磨機(jī)的產(chǎn)量和研磨體的消耗。級配主要根據(jù)被磨物料的物理化學(xué)性質(zhì)、磨機(jī)的構(gòu)造以及產(chǎn)品的細(xì)度要求等因素確定。 物料在粉磨過程中，開始塊度較大，需用較大直徑的鋼球沖擊破碎。隨著塊度變小，需用小鋼球粉磨物料，以增加對物料的研磨能力。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。選用鋼球的規(guī)格與被磨物料的粒度有一定的關(guān)系。物料粒度越大，鋼球的平均直徑也應(yīng)該大。b.研磨體級配的原則：1）根據(jù)入磨物料的粒度、硬度、易磨性及產(chǎn)品細(xì)度要求來配合。2）大型磨機(jī)和小型磨機(jī)、生料磨和水泥磨的鋼球級配應(yīng)有區(qū)別。3）為控制

13、物料流速，滿足細(xì)度要求，經(jīng)常是大小球配合使用，減小鋼球的空隙率，使物料流速減慢，延長物料在磨內(nèi)的停留時間。4）各倉研磨體級配時，一般大球和小球都應(yīng)少，而中間規(guī)格的球應(yīng)多，即“兩頭小、中間大”。5）單倉球磨應(yīng)全部裝鋼球，不裝鋼段；雙倉磨的頭倉用鋼球，后倉用鋼段；三倉以上的磨機(jī)一般是前兩倉裝鋼球，其余裝鋼段。6）閉路磨機(jī)由于有回料入磨，鋼球的沖擊力由于“緩沖作用”會減弱，因此鋼球的平均球徑應(yīng)大些。7）當(dāng)襯板的選用使帶球能力不足，沖擊力減小，應(yīng)適當(dāng)增加大球。8）研磨體的總裝載量不應(yīng)超過設(shè)計(jì)允許的裝載量。3.3 研磨體運(yùn)動分析方程研磨體運(yùn)動分析方程a.研磨體在筒體內(nèi)的運(yùn)動軌跡只有兩種。一種是以筒體橫斷

14、面幾何中心為圓心，按同心圓弧的軌跡貼附在筒壁上作上升運(yùn)動；另一種是貼附筒壁上升至一定高度后以拋物線軌跡降落下來，如此往復(fù)循環(huán)一層一層地運(yùn)動?；炯僭O(shè)：b.各層研磨體在循環(huán)運(yùn)動過程中互不干涉。c.研磨體與筒壁間及研磨體層與層間的滑動略去不計(jì)。d.筒體內(nèi)物料對于研磨體運(yùn)動影響略去不計(jì)。（1） 研磨體運(yùn)動的基本方程式研磨體運(yùn)動的基本方程式（2）研磨體運(yùn)動的脫離點(diǎn)軌跡曲線）研磨體運(yùn)動的脫離點(diǎn)軌跡曲線（3）研磨體運(yùn)動降落點(diǎn)軌跡）研磨體運(yùn)動降落點(diǎn)軌跡3.4 磨機(jī)轉(zhuǎn)速磨機(jī)轉(zhuǎn)速 ( (1) 臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速n0 ：指磨內(nèi)最外層研磨體剛好貼隨磨機(jī)筒體：指磨內(nèi)最外層研磨體剛好貼隨磨機(jī)筒體內(nèi)壁作圓周運(yùn)動時的這一瞬間的磨機(jī)轉(zhuǎn)速。內(nèi)壁作圓周運(yùn)動時的這一瞬間的磨機(jī)轉(zhuǎn)速。 脫離角脫離角=0。 將此值代入研磨體運(yùn)動基本方程式將此值代入研磨體運(yùn)動基本方程式(2) 磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 ng 使研磨體產(chǎn)生最大沖擊粉碎功的磨機(jī)轉(zhuǎn)速稱為使研磨體產(chǎn)生最大沖擊粉碎功的磨機(jī)轉(zhuǎn)速稱為理論適宜轉(zhuǎn)速。當(dāng)靠近筒壁研磨體層的脫離角理論適宜轉(zhuǎn)速。當(dāng)靠近筒壁研磨體層的脫離角=5440時，研磨體具有最大的降落高度，對物時，研磨體具有最大的降落高度，對物料產(chǎn)生的沖擊粉碎功最大。料產(chǎn)