第2.4章 球磨机

1、2.4 球磨机球磨机 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，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，每生产都要通过粉磨来获得，每生产1t水泥，需要粉磨各种物料水泥，需要粉磨各种物料3t左右，电耗左右，电耗约为约为100110kwh，其，其60%70%的电能消耗在粉磨中。的电能消耗在粉磨中。 2.4.1 概述概述 问题：问题：生料粗细对水泥煅烧有什么影响？生料粗细对水泥煅烧有什么影响？ 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，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

2、触、化学反应速度越快、越有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。利于熟料的形成且质量越高。一、粉磨的意义一、粉磨的意义1、增加物料的表面积、增加物料的表面积 生料细度控制在生料细度控制在0.08mm方孔筛筛余以下为方孔筛筛余以下为10 水泥细度控制在水泥细度控制在8以下以下 煤粉细度控制在煤粉细度控制在14以下以下2、使各物料混合均匀，有利于固相反应、使各物料混合均匀，有利于固相反应二、粉磨系统在新型干法水泥生产工艺中的位置二、粉磨系统在新型干法水泥生产工艺中的位置三、球磨机的分类三、球磨机的分类1、按研磨介质分：、按研磨介质分：球磨机球磨机棒磨

3、机棒磨机砾石磨砾石磨陶瓷球磨机组陶瓷球磨机组三、球磨机的分类三、球磨机的分类2、按筒体形状分：、按筒体形状分：短筒磨机：短筒磨机：L/D2.0长筒形磨机：长筒形磨机： L/D4.0圆锥形磨机：圆锥形磨机： L/D0.25 1.03、按卸料方式分、按卸料方式分尾部卸料尾部卸料中部卸料中部卸料4、按传动方式分、按传动方式分中心传动中心传动边缘传动边缘传动四、粉磨系统四、粉磨系统1、开路（开流）粉磨、开路（开流）粉磨特点：特点：1 1）系统的流程简单，设备少，投资少，占地少。）系统的流程简单，设备少，投资少，占地少。2 2）保证被粉磨物料全部达到细度合格后才能卸出，被粉磨物）保证被粉磨物料全部达到细

4、度合格后才能卸出，被粉磨物料从人磨到出磨的流速慢，磨的时间长，这样料从人磨到出磨的流速慢，磨的时间长，这样产量低，电耗产量低，电耗高高。3 3）部分已经磨细的物料颗粒要等较粗的物料颗粒磨细后一同）部分已经磨细的物料颗粒要等较粗的物料颗粒磨细后一同卸出，大部分细粉不能及时排除，在磨内继续受到研磨，出卸出，大部分细粉不能及时排除，在磨内继续受到研磨，出现现“过粉磨过粉磨”现象，形成缓冲垫层，妨碍粗颗粒的进一步磨现象，形成缓冲垫层，妨碍粗颗粒的进一步磨细。细。2、闭路（圈流）粉磨、闭路（圈流）粉磨特点：特点：1 1）能把部分已经磨细的物料颗）能把部分已经磨细的物料颗粒及时送到磨外，基本消除粒及时送到

5、磨外，基本消除“过粉磨过粉磨”现象和缓冲垫层，现象和缓冲垫层，有利于提高磨机有利于提高磨机产量产量、降低、降低电电耗耗，一般闭路系统比开路系统，一般闭路系统比开路系统( (同规格磨机同规格磨机) )产量高产量高15152525。2 2）需要加一台）需要加一台分级设备分级设备，将细粉筛选出来作为合格，将细粉筛选出来作为合格生料送到下一道工序，粗粉再送入磨内重磨。生料送到下一道工序，粗粉再送入磨内重磨。3 3）闭路粉磨系统涉及到的设备较多，工艺复杂，占）闭路粉磨系统涉及到的设备较多，工艺复杂，占地面积大，投资大，操作、维护、地面积大，投资大，操作、维护、管理等技术要求较管理等技术要求较高。高。 2

6、.4.2 球磨机构造及主要零部件球磨机构造及主要零部件一、球磨机的构造一、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二、球磨机的主要零部件二、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 筒体受力状态：弯扭组合变形筒体受力状态：弯扭组合变形 筒体材料要求：强度要高、塑性要好、具有一定的抗冲击能力。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：常用的筒

7、体材料：Q235、锅炉钢、锅炉钢、20号号优质钢、优质钢、16Mn钢钢2、磨门与人孔、磨门与人孔 筒体每一仓均开设一个人孔筒体每一仓均开设一个人孔 人孔的作用人孔的作用 ：1）检修和更换各种易损件。）检修和更换各种易损件。 2）装卸研磨体。）装卸研磨体。 3）为绘制磨机筛余曲线到磨内取样。）为绘制磨机筛余曲线到磨内取样。 人孔的形状：具有大圆角的矩形或椭圆形。人孔的形状：具有大圆角的矩形或椭圆形。 人孔的尺寸：长轴为人孔的尺寸：长轴为500800mm 短轴为短轴为300400mm3、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

8、：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 衬板的作用衬板的作用：1）保护筒体）保护筒体 2）利用不同形板调整各仓研磨体的运动）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：粗磨仓粗磨仓: ZGMn13 高铬铸铁高铬铸铁 低铬铸铁低铬铸铁 细磨仓细磨仓: 耐磨白口铁耐磨白口铁 冷硬铸铁冷硬铸铁 中锰稀土球墨铸铁中锰稀土球墨铸铁 衬板的类型衬板的类型分级衬板分级衬板 衬板的规格：衬板的规格： 磨机衬板尺寸现已统一，宽度为磨机衬板尺寸现已统一，宽度为314mm，整块衬板长度，整块衬板长度500mm，半块衬板长度为，半块

9、衬板长度为250mm，衬板厚度为，衬板厚度为50mm衬板的排列衬板的排列 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。考虑到衬板的整形磨体和物料对筒体内壁的冲刷作用。考虑到衬板的整形误差，衬板四周要预留间隙，铸钢件为误差，衬板四周要预留间隙，铸钢件为10mm，铸铁件，铸铁件为为58mm。 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衬垫楔形销钉特殊楔形销钉衬板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

10、的流速）控制物料和气流在磨内的流速 隔仓板的类型隔仓板的类型：1）单层隔仓板）单层隔仓板弓形箅板弓形箅板扇形箅板扇形箅板单层隔仓板的结构类型单层隔仓板的结构类型2）双层隔仓板双层隔仓板6、球磨机支承装置、球磨机支承装置 支承装置的工作特点：支承装置的工作特点：1）承载重量）承载重量 2）中空轴转速低）中空轴转速低 3）工作环境恶劣）工作环境恶劣 支承装置的类型：滑动轴承、滚动轴承支承装置的类型：滑动轴承、滚动轴承 磨机滑动主轴承磨机滑动主轴承7、进料装置、进料装置1）溜管进料）溜管进料 物料经溜管物料经溜管进入磨机中空进入磨机中空轴颈内的锥形轴颈内的锥形套筒内，再沿套筒内，再沿旋转着的套筒旋转

11、着的套筒内壁滑入磨中。内壁滑入磨中。2）螺旋叶片进料）螺旋叶片进料8、出料装置、出料装置1）中心传动中心卸料）中心传动中心卸料 物料由卸料箅板物料由卸料箅板排出后，经叶板排出后，经叶板提升沿卸料锥外提升沿卸料锥外壁送到空心轴内壁送到空心轴内的的卸料锥形套卸料锥形套内，内，再经椭圆形孔进再经椭圆形孔进入控制筛，过筛入控制筛，过筛物料从罩子底部物料从罩子底部的卸料口卸出。的卸料口卸出。罩子顶部装有和罩子顶部装有和收尘系统相通的收尘系统相通的管道。管道。2）边缘传动中心卸料）边缘传动中心卸料 通过卸料箅板通过卸料箅板后的物料由提升后的物料由提升叶板提升到螺旋叶板提升到螺旋叶片上，再由回叶片上，再由回

12、转的螺旋叶片把转的螺旋叶片把物料输送至卸料物料输送至卸料出口，经控制筛出口，经控制筛溜入卸料漏斗中。溜入卸料漏斗中。磨内排出的含尘磨内排出的含尘气体经排风管进气体经排风管进入收尘系统。入收尘系统。9、传动系统、传动系统 磨机是通过电机、传动轴、减速机转动起来的，传动方式有磨机是通过电机、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。边缘传动和中心传动两种。 1）边缘传动）边缘传动 由传动齿轮轴上的小由传动齿轮轴上的小齿轮与固定在简体尾部齿轮与固定在简体尾部的大齿轮啮合，带动磨的大齿轮啮合，带动磨机转动。规格小的磨机机转动。规格小的磨机不设辅助，规格大的磨不设辅助，规格大的磨机设有

13、辅助传动电机，机设有辅助传动电机，可以打慢速，主要是为可以打慢速，主要是为了满足磨机启动、检修了满足磨机启动、检修和加、倒球操作的需要。和加、倒球操作的需要。 磨机边缘传动磨机边缘传动( (不设辅助传动电机不设辅助传动电机) )磨机边缘传动磨机边缘传动( (设有辅助传动电机设有辅助传动电机) )2）中心传动）中心传动 以电机通过减速机以电机通过减速机直接驱动磨机转动，直接驱动磨机转动，减速机输出轴和磨机减速机输出轴和磨机中心线在同一条直线中心线在同一条直线上。规格大的磨机多上。规格大的磨机多用于中心传动，它可用于中心传动，它可分为低速电机传动、分为低速电机传动、高速电机高速电机( (带减速机带

14、减速机) )传动，也有单传动和传动，也有单传动和双传动之分。中心传双传动之分。中心传动的效率高，但设备动的效率高，但设备制造复杂，制造复杂，多用于大多用于大型磨机。型磨机。2.4.3 球磨机的工作原理球磨机的工作原理 球磨机筒体被传动装置带动回转时，研磨体由于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惯性离心力的作的作用，贴附在磨机简体内壁的衬板面上与之一起回转，被带到一定高用，贴附在磨机简体内壁的衬板面上与之一起回转，被带到一定高度后，借度后，借重力重力作用自由落下，此时研磨体将简体内物料击碎，同时作用自由落下，此时研磨体将简体内物料击碎，同时研磨体在回转的磨机内有上升、下落的循环

15、运动，产生滑动和滚动，研磨体在回转的磨机内有上升、下落的循环运动，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。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。一、工作原理一、工作原理 磨机在正常运转时，研磨体的磨机在正常运转时，研磨体的运动状态运动状态对物料的研磨作用有很大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具有较高动能，所以对物料有较强的冲击破碎冲击破碎能力；不能被磨机带能力；不能被磨机带到高处的，就和物料一起滑下，对物料具有较

16、强的到高处的，就和物料一起滑下，对物料具有较强的研磨能力研磨能力。研磨体的三种运动状态研磨体的三种运动状态 1 1）当筒体转速过低时，不能将研磨体带到较高高度，研）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，呈磨体和物料随即因重力作用产生下滑，呈倾泻运动倾泻运动状态，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。效果不佳，生产能力降低。 2 2）当筒体转速过高时，由于惯性离心力大于研磨体自身）当筒体转速过高时，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，

17、随筒体一起旋的重力，研磨体和物料贴附在筒体内壁上，随筒体一起旋转不降落，呈转不降落，呈圆周运动圆周运动状态。研磨体对物料起不到任何冲状态。研磨体对物料起不到任何冲击和研磨作用。击和研磨作用。 3 3）当筒体转速适中时，研磨体被提升到一定高度后抛落）当筒体转速适中时，研磨体被提升到一定高度后抛落下来，呈下来，呈抛落运动抛落运动状态，此时研磨体对物料有较大的冲击状态，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。和研磨作用，粉磨效果较好。讨论：讨论：筒体转速的高低对粉磨效果的影响如何？筒体转速的高低对粉磨效果的影响如何？二、研磨体基本运动方程式二、研磨体基本运动方程式1 1、研磨体在筒体内

18、的运、研磨体在筒体内的运动轨迹只有两种。动轨迹只有两种。按按同心圆弧同心圆弧-上升运动；上升运动；以以抛物线抛物线-轨迹降落运轨迹降落运动。动。2 2、研磨体与筒壁间及研、研磨体与筒壁间及研磨体层与层间的滑动略磨体层与层间的滑动略去不计；去不计；3 3、筒体内物料对于研磨、筒体内物料对于研磨体运动影响略去不计。体运动影响略去不计。基本假设：基本假设：研磨体基本运动方程公式推导：（研磨体基本运动方程公式推导：（P127公式公式6.45）研磨体在脱离点的条件：研磨体在脱离点的条件：三、研磨体降落高度与脱离角的关系三、研磨体降落高度与脱离角的关系四、磨机转速四、磨机转速 1 1、临界转速临界转速n

19、n0 0 ：指磨内最外层研磨体刚好紧贴磨机筒体内壁作圆指磨内最外层研磨体刚好紧贴磨机筒体内壁作圆周运动时的这一瞬间的磨机转速。周运动时的这一瞬间的磨机转速。 脱离角脱离角a=0a=0。 将此值代人研磨体运动基本方程式将此值代人研磨体运动基本方程式整理得：整理得： 使研磨体产生使研磨体产生最大冲击粉碎功最大冲击粉碎功的磨机转速称为理论适宜转速。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当靠近筒壁研磨体层的脱离角a=54a=544444时，研磨体具有最大的时，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。降落高度，对物料产生的冲击粉碎功最大。2 2、理论适宜转速、理论适宜转速

20、n ng g 3 3、适宜转速比、适宜转速比是磨机的适宜转速与临界转速之比，即是磨机的适宜转速与临界转速之比，即说明：说明：理论适宜转速为临界转速的理论适宜转速为临界转速的7676左右左右。一般磨机的实际转。一般磨机的实际转速为临界转速的速为临界转速的70708080。 适宜转速是在一定假设前提下推导出来的，而粉磨作业的实际情适宜转速是在一定假设前提下推导出来的，而粉磨作业的实际情况很复杂，应该考虑的因素很多。一般认为，对于大直径的磨机，况很复杂，应该考虑的因素很多。一般认为，对于大直径的磨机，由于其直径大，研磨体冲击能力强，转速可以低些；对于小直径的由于其直径大，研磨体冲击能力强，转速可以低

21、些；对于小直径的磨机，研磨体冲击能力较差，磨机，研磨体冲击能力较差，转速可以高些转速可以高些。国内干法磨机的工作。国内干法磨机的工作转速多用下列公式计算：转速多用下列公式计算：4 4、实际工作转速、实际工作转速 n n 2.4.4 研磨体研磨体 研磨体的作用是把喂入磨内研磨体的作用是把喂入磨内的块状物料击碎并磨成细粉。的块状物料击碎并磨成细粉。 一、研磨体的作用一、研磨体的作用 刚进入磨内的物料颗粒尺寸在刚进入磨内的物料颗粒尺寸在20mm20mm左右，最终要磨成左右，最终要磨成0 008mm08mm以以下的细粉下的细粉( (筛余一般不能超过筛余一般不能超过1515) )。研磨体对刚喂入的大块物

22、料。研磨体对刚喂入的大块物料以猛烈的以猛烈的冲击冲击为主，为主，研磨研磨为辅，将其捣碎。这期间也免不了研磨为辅，将其捣碎。这期间也免不了研磨体之间的相互碰撞。磨机运转时的强烈声音，主要来自粗磨仓。体之间的相互碰撞。磨机运转时的强烈声音，主要来自粗磨仓。随着物料粒度的减小，将往下一仓流动，研磨体转向以随着物料粒度的减小，将往下一仓流动，研磨体转向以研磨研磨为主，为主，声音逐渐减弱，磨细后送出磨外，不同种类和规格的研磨体用在声音逐渐减弱，磨细后送出磨外，不同种类和规格的研磨体用在不同的磨仓中。不同的磨仓中。二、研磨体种类二、研磨体种类 1 1、钢球：钢球： 在粉磨过程中与物料发生在粉磨过程中与物料

23、发生点接触点接触，对物料的冲击力大，钢球直径在，对物料的冲击力大，钢球直径在1515125mm125mm之间，根据粉磨工艺要求，粗磨仓一般选用之间，根据粉磨工艺要求，粗磨仓一般选用=50=50110mm110mm、细磨仓选用细磨仓选用= 20= 2050mm50mm中的各种规格的钢球。中的各种规格的钢球。2 2、钢段钢段 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，与物料发生生线接触线接触，研磨作用强，但冲击力小，用于细磨仓是比较合适的。常，研磨作用强，但冲击力小，用于细磨仓是比较合适的。常用的规格用的规格15mm15mm20mm

24、20mm、18mm18mm22mm22mm、20mm20mm25mm25mm、25mm25mm30mm30mm等各种规格。等各种规格。3 3、钢棒钢棒 湿法磨常用的一种研磨体，直径湿法磨常用的一种研磨体，直径404090mm90mm，棒长要比磨仓的长度短，棒长要比磨仓的长度短5050lOOmmlOOmm。三、研磨体填充率三、研磨体填充率 指研磨体在磨内的堆积体积与磨机有效容积指研磨体在磨内的堆积体积与磨机有效容积之比之比研磨体填充率的大小对于粉磨效果影响很大，研磨体填充率的大小对于粉磨效果影响很大，一般在一般在25253535之间，以之间，以28283232居多居多四、研磨体材质四、研磨体材质

25、 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。普遍采用合金耐磨球。如裂。普遍采用合金耐磨球。如高铬铸铁高铬铸铁是一种含铬量高的合金白口是一种含铬量高的合金白口铸铁，其特点是铸铁，其特点是耐磨、耐热、耐腐蚀耐磨、耐热、耐腐蚀，并具有相当的，并具有相当的韧性韧性。钢球的材质与性能见下表钢球的材质与性能见下表 1 1、硬度硬度：研磨体的硬度越大越耐磨。但被磨物料硬度不高时不：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。硬度最好不超过过高追求，只要能适应粉磨要求即可。硬度最好不超过500HB(5

26、00HB(相当于相当于50HRC)50HRC)，超过此值时耐磨性提高幅度极小，水泥，超过此值时耐磨性提高幅度极小，水泥磨的钢球硬度宜取磨的钢球硬度宜取454555HRC55HRC。高铬铸铁球、高铬锻钢球、中锰。高铬铸铁球、高铬锻钢球、中锰铸铁球、马氏体球墨铸铁球都能满足要求。铸铁球、马氏体球墨铸铁球都能满足要求。2 2、韧性韧性：要保证研磨体在对物料反复冲击下不致碎裂，就要有：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。同一球径的钢球在大磨机内的冲击功比在小磨的足够的韧性。同一球径的钢球在大磨机内的冲击功比在小磨的冲击功大，故大磨所用钢球韧性要大冲击功大，故大磨所用钢球韧性要大

27、选择研磨体的材质原则选择研磨体的材质原则四、研磨体的级配四、研磨体的级配1、研磨体级配的意义：、研磨体级配的意义： 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。平均直径也应该大。级配：级配：钢球直径的大小及其质量的配合称为研磨体的级配。钢球直径的大小及其质量的配合称为研磨体的级配。2、研磨体级配的原则：、研磨体级配的原则：1 1）根据人磨物料的粒度、硬度、易磨性及产品细度要求来配合。）根据人磨物料的粒度、硬度、易磨性及产品