我国球磨机的工业应用与发展

我国球磨机的工业应用与发展

1球磨机的应用在采矿行业，矿石研磨和薄磨损是采矿操作的基本过程之一。矿料经过破碎机的破碎(分粗、中、细破碎),破碎后的矿料粒度一般在8～20mm之间,为了满足生产工艺所需要的矿料细度要求,破碎后的矿料还必须经过粉磨机磨细。例如,工业中的大、中型锅炉一般均采用煤粉燃烧,就需要先用碎煤机将原煤打碎,然后再将碎煤磨制成煤粉。因此,矿料的粉磨是选矿工业生产中的重要工艺过程。在选矿、建材、水泥、煤炭、化工、电力、轻工和冶金等工业部门中,都大量需要磨碎作业,因而,球磨机、振动磨机、气流磨机和其他磨机成为这些工业部门的重要设备之一。其中,球磨机的应用最为广泛。球磨机是一种常见而典型的磨粉设备,自1893年问世以来,它在金属矿及非金属矿选矿厂以及冶金、建材、化工和电力等行业的矿料粉碎中得到最广泛的应用,几乎所有矿料都要用球磨机来磨碎。球磨机在工业上应用及发展中经历了如此长时间而未被淘汰的这个事实就说明它从结构到工作原理基本上是可靠而且合理的,性能也是比较好的,虽然它也有些缺点,但要将它从矿料粉碎中淘汰出去是相当困难的。换句话说,球磨机在今后相当长的时期内仍将是矿料磨碎作业的主要设备,对它进行深入研究仍是十分必要和有价值的。球磨机的核心装置通常都是一个缓慢旋转的筒体,筒体内装有磨碎介质,由于球磨机结构简单坚固、操作可靠、维护管理简单、能长期连续运转、对物料适应性强、破碎比大(可达300以上)和生产能力大,所以它能满足现代化大规模工业生产的需要。但球磨机的缺点也比较明显,主要表现为工作效率低、体型笨重、研磨体、衬板消耗量大和操作时噪声大等。2煤粉制备系统钢球磨煤机是专门为粉磨煤炭物料而设计的专用设备。目前,我国钢球磨煤机普遍存在着占地面积大、笨重、噪声大、漏风量大、耗电量大等缺点。但由于它对煤种的适应性好,能粉磨各种不同的煤料,特别对于很硬的无烟煤也具有较强的磨煤能力,并且工作起来安全可靠,能够长期连续安全运行,维持一定的磨煤出力和煤粉细度,且单台出力高,检修周期长,因此为不少火电厂使用,并成为火力发电厂煤粉制备系统的主要设备。此外,该类型球磨机也适用于水泥、冶金、化工、制糖等工业的制粉系统,并能适应不同硬度物料的粉碎制粉。近些年来,我国对钢球磨煤机不断进行了改进设计,使其结构更为紧凑,安装维修更加方便。其筒体内装有高锰钢衬板,衬板用压紧楔形成的横向压力被牢固贴合在筒壁上,在筒体与护罩间装有一层硅酸铝纤维板以减少热能损耗和降低噪声。钢球磨煤机的转子系统采用强制润滑,可选配单机润滑或多机集中润滑。筒体直径大于2900mm的磨煤机设计有慢速驱动装置,以供盘车、维修及松料用。钢球磨煤机排料系统是通过料槽式出料斗采用风扫式排料。3钢球磨煤机的种类钢球磨煤机是粉磨工艺中最重要的设备,它可分为低速磨、中速磨和高速磨3种类型。低速球磨机又叫钢球磨煤机,它是我国目前使用较多的一种磨煤机。按外壳形状,钢球磨煤机可分为筒形球磨机和锥形球磨机2种。后者因其制造工艺较复杂,目前采用不多。此外,按卸料方式不同,钢球磨煤机可分为尾卸式和中卸式球磨机。尾卸式球磨机因排料方式的不同又分为强制排矿的格子型球磨机和自流排矿的溢流型球磨机。4助机及传动部分尽管钢球磨煤机由于规格、卸料方式等方面的不同而被分成多种类型,但基本组成是相同的。如图1所示,钢球磨煤机主要由转动部、主轴承部、给料、卸料、传动部分以及包括防尘罩、电动机、减速器、柱销联轴器等辅助部件组成,并且配有辅机。转动部分由筒体、法兰盘、人孔盖构成。筒体是用钢板卷制而成,为了防止研磨介质的冲击及磨损,并为减少噪音,在筒体内壁衬有衬板。钢制的筒体两端焊有法兰盘并与端盖连接。给料部分多用铸钢制成的中空轴颈,在轴颈内嵌有加料漏斗。卸料部分用中空轴颈以及格子板(出料蓖板)构成。传动部分由减速装置和传动轴构成。钢球磨煤机由电动机通过弹性柱销联轴器、齿轮减速器减速传动而驱动转动部旋转,转动部筒体内装有研磨介质-钢球。当筒体转动时,钢球在离心力和摩擦力的作用下被转动的筒体提升到一定高度后,由其本身自重力的作用而跌落,使筒体内的煤料在下落钢球的冲击和研磨作用下形成煤粉,即称粉磨过程。磨好的煤粉被粉磨系统的风动设备送入锅炉燃烧或送到贮煤仓贮存。5球磨机衬板及衬板制备技术由于大型磨矿设备的基建投资低,比功率消耗小,生产费用少,为了适应巨型选矿厂的工作需要,近年来,球磨机除了在其结构上进行一些重大革新外(例如加拿大和美国都采用将电动机的转子装在筒体上,把定子套在整个筒体外的一种新型球磨机),主要是向大型化发展。例如,早在20世纪70年代初期美国就开发出了ϕ8250mm×15250mm大型球磨机,电动机功率达19845kW,美国新建的费尔兰选矿厂采用了ϕ5180mm×12900mm的球磨机,其安装功率约5072kW,由2台电机驱动。巴西的维克多利亚选矿厂安装了6台5180mm×10370mm、功率为4557kW的球磨机。此外,由于球磨机的钢耗量相当大,如球磨机的衬板磨损率是0.05～0.25kg/t,为了降低钢耗量就必须进行耐磨材料的研究,寻找价格便宜的高耐磨材料,通过设计结构参数合理的衬板,探索降低球耗或棒耗的途径。在这方面最重要的研究成果之一,就是普遍试制橡胶衬板。对此,国内外进行了多方面的研究。据报导,瑞典已有80%的选矿厂采用橡胶作球磨机衬板,北欧一些国家以及美国、加拿大、俄罗斯、日本等国都在发展使用。较早使用硬镍合金材料制成的衬板,近几年来在品种方面又有所增加。生产实践表明,使用这种材质的衬板,其钢耗量绝大多数都在10g/t左右。最近,北欧瑞典又设计出用橡胶(或塑料)与硬质合金钢组合制成的复合衬板,据说比较理想地解决了衬板的韧性与硬度的矛盾以及由于温度的影响而造成的衬板老化和耐磨性降低的问题。据报导,在磨矿工艺过程中,国外使用某些介质阻蚀剂,可以显著地降低球磨机钢球或钢棒的磨蚀问题。国内选矿业的起步晚于国外。我国用于以细磨为主的球磨机的筒体衬板材料一般采用耐磨白铁、冷硬铸铁、中锰稀土球墨铸铁等。为了提高衬板的使用期限,国内也进行了这方面的研究。目前国内主要研究橡胶衬板的配方、衬板的结构参数和磨机操作对衬板寿命的影响。试制结果表明,寿命可达钢衬板的3～4倍(比硬镍合金高一倍),且具有工作噪声小,重量轻,易于更换等优点。近年来,国内球磨机的衬板材料广泛地应用橡胶衬板。此外,磁性衬板作为20世纪90年代发展起来的一种新型耐磨材料,也应用于国内大中型矿山磨矿作业中,是球磨机衬板