粉体工程-球磨机

1、粉体工程与设备粉体工程与设备烟台大学环境与材料工程学院烟台大学环境与材料工程学院球 磨 机 学习重点 1、球磨机基本结构 2、磨机转速计算 3、研磨体运动分析方程(123) 1 概述 2 构造及主要零部件 3 工作原理及主要参数 4 研磨体讲述内容讲述内容1 概述 粉磨在水泥制造过程中占有非常重要的地位，无论是生料还是水泥，都要通过粉磨来获得，每生产1t水泥，需要粉磨各种原、燃料4t左右，电耗约为100110kwh，其中60%70%的电能消耗在粉磨中。 1.1粉磨的意义(1) 增加物料的表面积 生料细度控制在0.08mm方孔筛筛余以下为10 水泥细度控制在8以下 煤粉细度控制在14以下(2)

2、使各物料混合均匀 从熟料煅烧方面来考虑，生料磨得越细、化学成分混合得越均匀，入窑煅烧水泥熟料时各组分越能充分接触、化学反应速度越快、越有利于熟料的形成且质量越高。但细度也不能磨得过细，要考虑电耗和产量。问题1：生料粗细对水泥煅烧有什么影响？1.2 球磨机的分类球磨机的分类(1) 按所装研磨介质按所装研磨介质球磨机球磨机棒磨机棒磨机砾石磨砾石磨(2) 按筒体的形状分按筒体的形状分短筒磨机：短筒磨机：L/D1.5长筒形磨机：长筒形磨机： L/D1.5圆锥形磨机：圆锥形磨机： 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) 按传动方式分按传动方式分中心传动中心传

3、动边缘传动边缘传动2 构造及主要零部件构造及主要零部件2.1 球磨机的构造球磨机的构造(1) 2.26.5m边缘传动尾卸烘干球磨机边缘传动尾卸烘干球磨机(2) 2.410m边缘传动中卸烘干磨边缘传动中卸烘干磨(3) 311m中心传动尾卸烘干磨中心传动尾卸烘干磨(4) 3.510m中心传动中卸烘干磨构造中心传动中卸烘干磨构造2.2 球磨机的主要零部件球磨机的主要零部件(1) 筒体筒体中卸磨筒体中卸磨筒体尾卸磨筒体尾卸磨筒体 筒体材料要求：强度要高、塑性要好、具有一定的抗冲击能力。 常用的筒体材料：Q235、锅炉钢20g、20号优质钢、16Mn问题2：对球磨机筒体有哪些要求？a 筒体要承受衬板、研

4、磨体、隔仓板和物料的重量，运转起来会产生巨大的转矩，故需要有很大的抗弯强度和刚度，因此筒体要有足够的厚度，这个厚度约为筒体直径的0.010.015倍，体积大的磨机需要更厚一些。b 筒体要开设14个磨门(与磨机的长度和仓数有关)，用于更换衬板、隔仓板、倒装研磨体和人员进入磨内检修。c 开设磨门会降低磨机筒体强度，所以磨门不能开得过大，且磨门周围要焊接加强钢板。只要能满足零部件(衬板、隔仓板或卸料箅板散件、研磨体)和操作人员进出即可。(2) 磨门（又称人孔） 筒体每一仓均开设一个人孔 人孔的作用 ：1）检修和更换各种易损件。 2）装卸研磨体。 3）为绘制磨机筛余曲线到磨内取样。 人孔的形状：具有大

5、圆角的矩形或椭圆形。 人孔的尺寸：长轴为500800mm 短轴为300400mm(3) 磨头磨头 磨头的组成：磨头由端盖和中空轴组成磨头的组成：磨头由端盖和中空轴组成 磨头的结构形式：磨头的结构形式：1）端盖与中空轴铸成整体）端盖与中空轴铸成整体2）端盖与中空轴组合结构）端盖与中空轴组合结构(4) 衬板 衬板的作用：1）保护筒体2）利用不同形板调整各仓研磨体的运动 衬板的材料衬板的材料粗磨仓: ZGMn13 高铬铸铁 低铬铸铁 细磨仓: 耐磨白口铁 冷硬铸铁 中锰稀土球墨铸铁 衬板的类型衬板的类型（e）分级衬板）分级衬板 衬板的规格：确定衬板规格时应考虑便于搬运、装卸、进出磨 门。 磨机衬板尺

6、寸现已统一，宽度为314mm，整块衬板长度500mm，半块衬板长度为250mm，衬板厚度为50mm，衬板发展的趋势是规格越来越小，今后可能发展为现在衬板的一半左右。 衬板的排列 衬板排列时，环向缝隙不能贯通，要互相交错，防止研磨体和物料对筒体内壁的冲刷作用。 衬板的固定衬板的固定1）螺栓连接）螺栓连接2）镶砌式固定）镶砌式固定磨机筒体磨机筒体衬垫衬垫楔形销钉楔形销钉特殊楔形销钉特殊楔形销钉衬板衬板(5) 隔仓板隔仓板 隔仓板的作用：隔仓板的作用： 1）分隔研磨体）分隔研磨体 2）筛析物料）筛析物料 3）控制物料和气流在磨内的流速）控制物料和气流在磨内的流速(6) 传动系统传动系统 磨机是通过电

7、机、传动轴、减速机转动起磨机是通过电机、传动轴、减速机转动起来的，传动方式有边缘传动和中心传动两种。来的，传动方式有边缘传动和中心传动两种。 1）边缘传动）边缘传动 由传动齿轮轴由传动齿轮轴上的小齿轮与固上的小齿轮与固定在筒体尾部的定在筒体尾部的大齿轮啮合，带大齿轮啮合，带动磨机转动。动磨机转动。磨机边缘单传动磨机边缘单传动2）中心传动）中心传动 以电机通过减速机直接驱动磨机转动，减速机输出以电机通过减速机直接驱动磨机转动，减速机输出轴和磨机中心线在同一条直线上。中心传动的效率高，轴和磨机中心线在同一条直线上。中心传动的效率高，但设备制造复杂，多用于大型磨机。但设备制造复杂，多用于大型磨机。3

8、）边缘传动与中心传动方式比较 前者磨机的大齿轮直径较大，制造困难，占地多，但齿轮精度要求较低。后者结构紧凑，占地面积小，但制造精度要求较高，对材质要求也高。后者比前者造价高。4）单传动与双传动方式比较 后者传动部件较小，制造方便，并有可能选用通用零部件；传力点多，运转平稳；零部件较多，安装校正较复杂，检修及维护工作量大；使两个主动小齿轮同时平均分配负荷较困难。 3 球磨机的工作原理及主要参数 球磨机筒体被传动装置带动回转时，研磨体由于惯性离心力的作用，贴附在磨机筒体内壁的衬板面上与之一起回转，被带到一定高度后，借重力作用自由落下，此时研磨体将筒体内物料击碎，同时研磨体在回转的磨机内有上升、下落

9、的循环运动，产生滑动和滚动，致使研磨体、衬板和被磨物料之间发生研磨作用使物料磨细。 3.1 工作原理 磨机在正常运转时，研磨体的运动状态对物料的研磨作用有很大的影响。能被磨机带到较高处的，像抛射体一样落下的研磨体因其具有较高动能，所以对物料有较强的冲击破碎能力；不能被磨机带到高处的，就和物料一起滑下，对物料具有较强的研磨能力。研磨体的三种运动状态研磨体的三种运动状态 1）当筒体转速过低时，不能将研磨体带到较高高度，研磨体和物料随即因重力作用产生下滑，呈倾泻运动状态，对物料的冲击作用很小，几乎只起到研磨作用，因而粉磨效果不佳，生产能力降低。 问题3：研磨体转速的高低对粉磨效果的影响如何？ 2）当

10、筒体转速过高时，由于惯性离心力大于研磨体自身的重力，研磨体和物料贴附在筒体内壁上，随筒体一起旋转不降落，呈圆周运动状态。研磨体对物料起不到任何冲击和研磨作用。 3）当筒体转速适中时，研磨体被提升到一定高度后抛落下来，呈抛落运动状态，此时研磨体对物料有较大的冲击和研磨作用，粉磨效果较好。3.2 研磨体 研磨体的作用是把喂入磨内的块状物料击碎并磨成细粉。研磨体对刚喂入的大块物料(粗磨仓内)以猛烈的冲击为主，研磨为辅，将其捣碎。随着物料粒度的减小，将往下一仓流动，研磨体转向以研磨为主，磨细后送出磨外。（1）研磨体的作用（2）研磨体种类a.钢球 球磨机中使用最广泛的一种研磨体，在粉磨过程中与物料发生点

11、接触，对物料的冲击力大。 b.钢段 用于磨机的细磨仓中，它的外形为短圆柱形或截圆锥形，与物料发生线接触，研磨作用强，但冲击力小，用于细磨仓是比较合适的。 c.钢棒 湿法磨常用的一种研磨体。（3）研磨体材质 研磨体的材质要求具有较高的耐磨性和耐冲击性、坚硬、不易破裂。国外普遍采用合金耐磨球。（1）硬度：研磨体的硬度越大越耐磨。但被磨物料硬度不高时不过高追求，只要能适应粉磨要求即可。硬度最好不超过500HB(相当于50HRC)，超过此值时耐磨性提高幅度极小。（2）韧性：要保证研磨体在对物料反复冲击下不致碎裂，就要有足够的韧性。 选择研磨体的材质原则（4）研磨体的级配a.研磨体级配的意义：级配：钢球

12、直径的大小及其质量的配合称为研磨体的级配。 级配的优劣直接影响磨机的产量和研磨体的消耗。级配主要根据被磨物料的物理化学性质、磨机的构造以及产品的细度要求等因素确定。 物料在粉磨过程中，开始块度较大，需用较大直径的钢球冲击破碎。随着块度变小，需用小钢球粉磨物料，以增加对物料的研磨能力。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。选用钢球的规格与被磨物料的粒度有一定的关系。物料粒度越大，钢球的平均直径也应该大。b.研磨体级配的原则：1）根据入磨物料的粒度、硬度、易磨性及产品细度要求来配合。2）大型磨机和小型磨机、生料磨和水泥磨的钢球级配应有区别。3）为控制

13、物料流速，满足细度要求，经常是大小球配合使用，减小钢球的空隙率，使物料流速减慢，延长物料在磨内的停留时间。4）各仓研磨体级配时，一般大球和小球都应少，而中间规格的球应多，即“两头小、中间大”。5）单仓球磨应全部装钢球，不装钢段；双仓磨的头仓用钢球，后仓用钢段；三仓以上的磨机一般是前两仓装钢球，其余装钢段。6）闭路磨机由于有回料入磨，钢球的冲击力由于“缓冲作用”会减弱，因此钢球的平均球径应大些。7）当衬板的选用使带球能力不足，冲击力减小，应适当增加大球。8）研磨体的总装载量不应超过设计允许的装载量。3.3 研磨体运动分析方程研磨体运动分析方程a.研磨体在筒体内的运动轨迹只有两种。一种是以筒体横断

14、面几何中心为圆心，按同心圆弧的轨迹贴附在筒壁上作上升运动；另一种是贴附筒壁上升至一定高度后以抛物线轨迹降落下来，如此往复循环一层一层地运动。基本假设：b.各层研磨体在循环运动过程中互不干涉。c.研磨体与筒壁间及研磨体层与层间的滑动略去不计。d.筒体内物料对于研磨体运动影响略去不计。（1） 研磨体运动的基本方程式研磨体运动的基本方程式（2）研磨体运动的脱离点轨迹曲线）研磨体运动的脱离点轨迹曲线（3）研磨体运动降落点轨迹）研磨体运动降落点轨迹3.4 磨机转速磨机转速 ( (1) 临界转速临界转速n0 ：指磨内最外层研磨体刚好贴随磨机筒体：指磨内最外层研磨体刚好贴随磨机筒体内壁作圆周运动时的这一瞬间的磨机转速。内壁作圆周运动时的这一瞬间的磨机转速。 脱离角脱离角=0。 将此值代入研磨体运动基本方程式将此值代入研磨体运动基本方程式(2) 磨机的理论适宜转速磨机的理论适宜转速 ng 使研磨体产生最大冲击粉碎功的磨机转速称为使研磨体产生最大冲击粉碎功的磨机转速称为理论适宜转速。当靠近筒壁研磨体层的脱离角理论适宜转速。当靠近筒壁研磨体层的脱离角=5440时，研磨体具有最大的降落高度，对物时，研磨体具有最大的降落高度，对物料产生的冲击粉碎功最大。料产