高效大型球磨機在礦業(yè)中的應用

高效大型球磨機在礦業(yè)中的應用

1國內磨礦作業(yè)研究與拓展旋轉磨損機是一種傳統(tǒng)的材料研磨設備，已有100多年的歷史。19世紀初期出現了用途廣泛的球磨機,1870年在球磨機的基礎上發(fā)展出排料粒度均勻的棒磨機,1908年又創(chuàng)制出不用研磨介質的自磨機。20世紀30~50年代,美國和德國相繼研制出輥碗磨煤機、輥盤磨煤機等立軸式中速磨煤機。球磨機作為將固體物料細化制粉的重要設備,廣泛應用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、電力、醫(yī)藥以及國防工業(yè)等部門,對各種礦石和其他可磨性物料進行干式或濕式粉磨。尤其是冶金工業(yè)中的選礦部門,磨礦作業(yè)更是具有十分重要的地位。近年來我國的房地產業(yè)發(fā)展迅速,城市化建設進程的加快也帶動了相關行業(yè)的快速發(fā)展,其中一個突出的體現就是水泥制造業(yè)。總部位于英國的《InternationalCementReview》(國際水泥評論)剛剛發(fā)布其最新的《GlobalCementReport》(全球水泥報告),該報告覆蓋了160多個國家。報告指出,全球水泥消費量2008年為28.3億t,2009年為29.98億t,2010年更是增至32.94億t,2012年全球水泥消費量預計將達到38.59億t。中國目前在全球水泥數據統(tǒng)計中獨占鰲頭,2010年的消費量為18.51億t,幾乎是2004年水平的兩倍,水泥消費的旺盛增長趨勢促進了國內對球磨機的需求量的增加。2010年全球水泥消費量如圖1所示。由于球磨機的處理能力和球磨后的粒度對后續(xù)作業(yè)的效率和整體生產流程的技術經濟指標影響顯著,有關球磨機的研究在國內外一直受到廣泛的關注和高度重視。近幾年來,由于能源費用的增長和礦石品位的下降,降低建設投資和生產費用是世界各國礦山工業(yè)面臨的一個嚴峻問題,采用高效大型設備是現代選礦廠建設的主要傾向,球磨機的大型化已成為技術發(fā)展的方向。2旋轉磨損機的工作原理和分類2.1制襯板、筒體球磨機由給料部、出料部、回轉部(水平的筒體)、傳動部(減速機、小傳動齒輪、電機、電控)等主要部分組成。筒體為長的圓筒,筒內裝有研磨體,筒體為鋼板制造,由鋼制襯板與筒體固定。研磨體一般為直徑25~150cm的鋼制圓球或鋼棒(也稱磨介),按整個筒體有效容積的比例裝入筒中。根據研磨物料的粒度加以選擇,物料由磨機進料端空心軸裝入筒體內。當球磨機筒體轉動時候,研磨體由于離心力和摩擦力的作用,被筒體帶到一定高度,由于其本身的重力作用而被拋落,下落的研磨體像拋射體一樣對物料產生重擊和研磨作用。物料在第一倉達到粗磨后,經單層隔倉板進入第二倉,該倉內鑲有平襯板,內有鋼球將物料進一步研磨。粉狀物通過卸料篩板排出,完成粉磨作業(yè)。2.2按磨介形狀分類(1)按沖擊分:輕型,重型;(2)按長度分:短磨機、中長磨機、長磨機;(3)按磨介形狀分:球磨機、棒磨機、棒球磨機、礫石磨;(4)按卸料方式分:尾斜式磨機、中卸式磨機、尾卸式磨機;(5)按傳動方式分類:中心傳動磨機、邊緣傳動磨機;(6)其他分類:根據工藝操作又可分為干法磨機、濕法磨機、間歇磨機和連續(xù)磨機。2.3利用自然地形條件制備工藝物料球磨機是物料粉碎的關鍵設備,廣泛應用于水泥、硅酸鹽制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產行業(yè),對各種礦石和其他可磨性物料進行干式或濕式粉磨。3滑動軸承的特點軸承作為球磨機的重要零件之一,目前國內生產的球磨機采用的主要形式是滑動軸承。巴氏合金因具有良好的摩擦相容性、順應性和嵌入性,用其做軸承襯的滑動軸承非常適合低速、重載、工作環(huán)境惡劣并伴有沖擊的球磨機?；瑒虞S承主要有以下缺點:(1)高能耗?；瑒虞S承支承的球磨機,軸頸與軸瓦的接觸面積最少達75%,傳統(tǒng)的球面瓦滑動軸承的摩擦功耗理論上約占總裝機容量的1/3。(2)維修困難。(3)軸承保養(yǎng)困難。由于主軸承工作時,滑動摩擦以及熱物料通過空心軸的結果不斷產生熱量,因此主軸承還必須安裝一套冷卻裝置,此外滑動軸承的潤滑分為動壓潤滑和靜壓潤滑,保養(yǎng)與維護工作量大且價格昂貴。綜合考慮滑動軸承的優(yōu)缺點,在國家大力提倡節(jié)能減排的前提下,為進一步提高企業(yè)競爭力和降低生產成本,從企業(yè)的長遠發(fā)展角度考慮,越來越多的廠家開始在球磨機中采用滾動軸承形式。4出的要求和一般要求球磨機負荷的特點是低速重載并伴有沖擊,工作環(huán)境惡劣。滾動軸承的選型、性能及軸承座的結構必須適應球磨機的特點。為此提出的要求主要有:(1)要有足夠的壽命;(2)軸承內外圈的配合要求軸承既要能在軸承座內軸向竄動(適應筒體的熱脹冷縮),又要能夠傳遞扭轉力矩,同時要能補償筒體在動(靜)載荷下變形產生的軸頸偏角;(3)軸承座的結構要便于安裝、潤滑、清洗、檢查及維護。綜合考慮以上因素,在球磨機中可以選用雙列調心滾子軸承(如瑞典SKF公司的雙列調心滾子軸承,見圖2)。4.1確定軸承的規(guī)格尺寸球磨機的軸承安裝在兩端蓋的軸頸上,根據球磨機的工作結構特點、軸頸的大小決定了軸承的內徑尺寸,盡可能選用中寬系列規(guī)格。按軸頸大小選出的軸承一般承載能力均偏大,可保證使用壽命。4.2沖擊面確定軸承類型在選定了雙列調心滾子軸承類型的基礎上,載荷計算的目的是為了確定適合的型號和尺寸規(guī)格,以確保所選軸承在軸向和徑向能承受粉碎物料過程造成的沖擊,選定軸承后按照軸承額定壽命計算公式進行校核,以確定軸承壽命是否滿足球磨機要求。滾動軸承載荷計算可按以下步驟進行:(1)確定主傳動系統(tǒng)作為外載荷在圓周方向、徑向和軸向的分力;(2)將這些力按平行四邊形法則整列為軸向力和向心力;(3)求出軸承所受外載荷;(4)根據軸向力和向心力確定軸承類型;(5)將外力折算為當量動載荷,進行軸承疲勞壽命計算。4.3軸承引起的功率損耗功率等于力乘以速度或力矩乘以轉速,因此由于軸承摩擦引起的功率損耗可用下式計算:H=1.047×10-4M·n式中,H為功率W;M為力矩,N·mm;n為軸承轉速,r/min。5軸承連接、密封、潤滑劑和安裝5.1旋轉不平衡負荷球磨機工作時,研磨體在旋轉筒體離心力的作用下處在一個“上升→拋物線下落”的循環(huán)過程中,軸承套圈承受的載荷為旋轉不平衡負荷。在選擇配合時,內圈與軸頸必須采用過盈配合,過盈配合大小以軸承在負荷下工作時,在配合表面上不產生“蠕動”現象為準則。而軸承外圈與軸承座的配合可采用過渡配合。5.2球磨機的潤滑主要來源于油滾動軸承實際使用中80%以上的失效是由于過度磨損而非疲勞剝落引起的,因而潤滑往往是軸承應用成敗的關鍵,考慮到球磨機的工作環(huán)境,潤滑劑還應起到一定的密封作用,具有良好的冷卻效果,并滿足邊界潤滑特性好的要求。對于工作轉速較低、伴有沖擊振動和重載荷、粉塵較多的球磨機來說,潤滑脂是軸承首選的潤滑劑類型。建議采用非皂基極壓型脂?？蓪櫥顫M軸承和座孔的全部空間,這樣防塵和防潮性都較好,長時間不需補充加脂,使得軸承壽命高的同時維護工作簡化,最好設置彈簧板類密封裝置防止?jié)櫥魇АＤ壳皣鴥韧獬Ｓ们蚰C轉速多在18~41r/min之間,大型球磨機轉速更低,以某國內廠家生產的大型球磨機為例,采用球面滾子軸承潤滑脂的換脂周期≥6000h。球磨機軸承部位的密封可采用密封圈密封形式。5.3軸承鋼制共享關系球磨機軸承內圈配合過盈較多,應采用加熱法安裝。加熱安裝的溫度要控制得當,溫度過高軸承會受到損傷,溫度過低則套圈膨脹量不足,軸承鋼制內圈熱膨脹量可查閱軸承廠家提供的技術資料或查閱