2 粉碎(粉磨).ppt

1、2020/9/15,1,2.4 球 磨 机,物料经过破碎设备破碎后的粒度大多在20-25mm左右，在生产过程中，如要达到生产工艺所要求的细度，还必须经过粉磨设备的磨细。粉磨是许多工业生产中的一个重要过程，其中使用最普遍的一种粉磨机械是球磨机。 球磨机的主要工作部分是一回转圆筒，靠筒内装入的各种材质和不同形状的研磨介质的冲击和研磨作用使物料粉碎、磨细。 球磨机的规格用筒体的内径和长度表示，如：3.010m。,2020/9/15,2,2020/9/15,3,2.4.2 球磨机的工作原理、特点及类型,1. 工作原理,研磨体运动状态,(3),(1),(2),磨机转速,冲击研磨,为提高磨机的粉磨效率，研

2、磨体需保证以抛落运动状态运行,2020/9/15,4,2020/9/15,5,仓的数目,单仓 多仓,筒体形状,圆筒 圆锥,2020/9/15,6,3. 性能特点,优点： （1）对物料的适应性强，能连续生产，生产能力大，可满足现代大规模工 业生产要求。 （2）粉碎比大，可达300以上，并易于调整产品的细度。 （3）可适应各种不同情况下的操作，即可干法作业也可湿法作业；还可以 把干燥和粉磨同时进行；对被粉磨的混合物料还有均化作用。 （4）结构简单、坚固，操作可靠，维护管理简单，能长期连续运转。 （5）有很好的密封性，可以负压操作。 缺点： （1）工作效率低。据有些科学家测定。球磨机所消耗的功，真正

3、用于粉碎 物料的只占2%左右，其余绝大部分电能转变为热量而消失。 （2）体型笨重、一次性投资大（大型磨机总重达几百吨）。 （3）由于筒体转速很低，一般在1530/min左右，如用普通电动机驱动， 则需要配备昂贵的减速装置。 （4）研磨体和内衬的消耗量大，如粉磨每吨水泥的钢铁消耗量为1kg左 右。 （5）操作时噪音大。,2020/9/15,7,2020/9/15,8,2.4.3 研磨体运动分析,（1）正常操作时，研磨体按其所在位置一层一层地进行循环运动。,研磨体层示意图,为确定磨机的适宜工作转速、需要功率、研磨体最大装填量，以及对磨机进行机械计算等，必须对研磨体的运动规律作较为详细的分析。,几点

4、简化假设：,（2）轨迹有两种：一种为圆弧轨迹：另一种抛物线 轨迹，按照该假设，各层研磨体在循环运动中 互不干涉。 （3）研磨体与磨机筒壁间、研磨体层与层之间的相 对滑动极小，具体计算时可忽略不计。 （4）磨机筒体内物料对于研磨体运动的影响忽略不 计。,2020/9/15,9,基本术语：,降落点 P2,降落角 ,降落点轨迹 CD,脱离点 P1,脱离角 ,脱离点轨迹 AB,2020/9/15,10,2020/9/15,11,根据牛顿第二定律，则：,D0：筒体有效内径（m） ：筒体角速度（rad/s）,：脱离角 m：研磨体质量 an：向心加速度,在研磨体运动的过程中，摩擦力F是不断变化的。显然，当它

5、运动到脱离点A点时，摩擦力F刚好等于零（即反力N=0），此时研磨体A即脱离圆弧轨迹开始按抛物线运动。,2020/9/15,12,由此可得到研磨体在脱离点应具备的条件为：,n：筒体转速（r/min） R：研磨体所在层半径,该式即为磨机内研磨体运动的基本方程式。 由此可见：研磨体脱离角与筒体转速及所在层半径有关，而与研磨体的质量无关。,对于其它各层研磨体也同样适用，即：,2020/9/15,13,2、脱离点轨迹AC,根据研磨体运动基本方程式：,将其改写为：,由此说明：,（1）脱离点轨迹AB为一段圆弧； （2）其半径为450/n2、圆心为（0，450/n2）； （3）该圆圆周通过磨机筒体中心O； （

6、4）有界：上止点为与磨机内筒体的交点A、下交 点为与研磨体最内层所在圆的交点B,2020/9/15,14,3、降落点轨迹BD,根据假设， 研磨体自脱离点抛出沿抛物线落下后，仍回到原来研磨体层的圆弧轨迹上，即降落点为两条轨迹的交点，这样，只要列出该两条轨迹方程并求解，即可得到降落点的位置。,研磨体抛物线轨迹方程为：,化简整理后得：,降落点所在圆的方程为：,2020/9/15,15,将时间t4Rsina/g代入抛物线方程，即可得到降落点的轨迹方程：,降落角的确定（与脱离角的关系）：,根据降落角的概念，有：,2020/9/15,16,假设：,作图法确定降落角轨迹：,（1）确定脱离点轨迹AC； （2）

7、在AC上任取点P1，连线OP1 得1； （3）以OP1为一条边，沿筒体旋 转方向做角4，得到另 一条边OM； （4）OM与研磨体所在层的圆弧交 点Q1即为对应的降落点； （5）分别取脱离点P2、P3，可 相继得对应降落点Q2、Q3; （6）用光滑曲线连接各降落点， 即得降落点轨迹。,降落点轨迹延长后也通过筒体中心O,2020/9/15,17,4、研磨体最内层轨迹CD （最内层半径Rmin）,若要求各研磨体恒在其同一轨迹线上作循环周转运动而不产生互相干扰，就必须先确定CD至O点的最小距离Rmin，否则上升和下落的研磨体就会在中途相碰撞，而相互干扰其运动规律。当降落点轨迹线DB的切线垂直于x轴时，

8、就是最内层研磨体不受干扰的极限条件。 因此，可根据降落点轨迹中x有极小值来确定最内层半径。,降落点轨迹方程：,研磨体运动基本方程式：,可得：,2020/9/15,18,配方得：,即当：,即：,因此要确定研磨体的装填量时，务必使研磨体最内层半径应不小于Rmin，否则，研磨体在降落时会互相干扰、碰撞，造成能量损失，降低粉磨效率。,取1时，该式0，有极小值 取2时，该式0，有极大值,判断,筒体内研磨体达到其最内层轨迹（半径）,2020/9/15,19,3.球磨机的构造 筒体 a.材料：制造筒体的材料可以是普通结构钢A3，大型磨机的筒体用16Mn制造。 b. 轴向热变形：在进料端有适应热变形的结构。

9、c. 磨门：筒体上的每一仓都开设一个磨门。 d. 通体制造五个要求。,2020/9/15,20,(2)衬板 作用：a. 保护筒体； b. 不同形状的衬板改变研磨体的运动形式； c. 通过采取不同材质的衬板防止原料的污染。 材料：大多数的球磨机衬板采用金属制造，少量用非金属材 料制造。各仓可采用不同材质的衬板。,2020/9/15,21,类型：,2020/9/15,22,a. 平衬板 完全光滑表面和花纹表面的平衬板对研磨体的作用都是 依赖衬板与研磨体之间的静摩擦力。 适用于细磨仓。 b. 压条衬板 由压条和平衬板组成，压条上有螺栓，通过压条将衬板 固定。 适用于粗磨仓。,2020/9/15,23

10、,e. 阶梯衬板 阶梯衬板工作表面呈阿基米德对数螺线形式可均匀地增加提升研磨体的能力。,2020/9/15,24,优点： 1.使同一研磨体层的研磨体被提升的高度均匀一致； 2.衬板表面磨损均匀，磨损后其表面形状基本不变； 3. 衬板的牵制能力可作用到其他研磨体层，减少衬板与最外层研磨体之间的滑动和磨损，还防止不同层次研磨体之间的滑动和磨损。 适用于粗磨仓。,2020/9/15,25,f. 半球形衬板 可避免在衬板上产生环向磨损沟槽，能显著降低研磨体 和衬板的消耗，比表面光滑的衬板可提高产量10左右。 适用于粗磨仓。 g. 小波纹衬板 波峰和节距都较小的无螺栓衬板。 适用于细磨仓。,2020/9

11、/15,26,h. 分级衬板 分级衬板沿轴向方向具有斜度，在磨内安装的方向是大端朝向磨尾，靠近进料端直径大，出料端直径小。 适用于一、二仓。,2020/9/15,27,i. 端盖衬板 表面是平的，用螺栓固定在磨机的端盖上以保护端盖不 受研磨体和物料的磨损。 j. 沟槽衬板 与其他衬板相比，使用沟槽衬板可增产5-25。 适用于粗磨仓。,2020/9/15,28,k. 圆角方形衬板 使研磨体的运动状态发生很大变化，圆角方形衬板可使磨机产量提高10-14，电耗降低20-25。 适用于粗磨仓。,2020/9/15,29,规格、排列及固定： 整块衬板的规格：500mm314mm； 半块衬板的规格：250

12、mm314mm。 平均厚度：50mm 衬板的固定方式：螺栓连接诶和镶砌。,2020/9/15,30,(3) 隔仓板 作用： a. 分隔研磨体； b. 防止大颗粒物料窜向出料端； c. 控制磨内物料流速。 类型： 分为单层和双层隔仓板； 双层隔仓板又分为过渡仓式、提升式和分级式。,2020/9/15,31,单层隔仓板,2020/9/15,32,过渡仓式双层隔仓板,2020/9/15,33,提升式隔仓板,2020/9/15,34,分级隔仓板 常用于开路粉磨系统。 开路磨系统中无选粉装置，产品细度控制较困难，一般通过增大磨尾仓研磨体填充率抬高物料水平面来限制物料流速，但出磨物料细度仍随入磨物料量的变

13、化而大幅波动。如果严格控制出磨物料细度，则由于磨内物料的过粉磨现象而导致磨机产量降低，粉磨电耗提高，分级隔仓板可有效改善这种状况。,2020/9/15,35,隔仓板篦孔 a. 篦板孔的排列 主要有同心圆和辐射状两大类,2020/9/15,36,b.篦孔 篦孔形状有放射状和切线形两种。 篦孔宽度有8mm、10mm、12mm、14mm、16mm等规 格。 篦孔间距一般为40mm。 篦板厚度一般有40mm和50mm。 通孔率：隔仓板上所有篦孔面积之和与其整个面积之比的百 分数。 干法磨机的通孔率一般不小于7-9。,2020/9/15,37,(4)进料、卸料装置 a. 溜管进料 物料经溜管(也称进料漏

14、斗)进入位于磨机中空轴颈的锥形套管，沿着旋转的筒壁自行滑入磨内。 溜管的倾角必须大于物料的休止角。,2020/9/15,38,b. 螺旋进料 物料经进料漏斗滑落到勺轮后，回转的勺轮将物料提升上去，再由轮叶直接倒在位于中空轴内的螺旋套筒内，内螺旋叶片将物料送到磨。 属强制性喂料，喂料量较大，结构复杂，钢板焊接件易磨损。,2020/9/15,39,c. 勺轮进料 物料经进料漏斗进入勺轮内，勺轮轮叶将其提升至中心卸入进入锥形套内，然后溜入磨内。 相同规格时其喂料量比溜管大。,2020/9/15,40,卸料装置 物料由尾仓通过出料篦板后，在出料篦板上的扬料板作用下将物料提升至一定高度，滑到锥形卸料体上

15、，再溜到出了螺旋大筒内，靠内螺旋叶片将物料排出磨外。,2020/9/15,41,(4) 传动系统 a. 边缘传动采用高速电动机的边缘单传动,2020/9/15,42,b. 边缘传动采用低速电动机的边缘单传动,2020/9/15,43,c. 边缘传动采用高速电动机的边缘双传动,2020/9/15,44,d. 边缘传动采用低速电动机的边缘双传动,2020/9/15,45,e. 中心传动中心单传动,2020/9/15,46,f. 中心传动中心双传动,2020/9/15,47,中心传动和边缘传动的比较： 1.边缘传动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。中心传动结构紧凑，占地面积

16、小，制造精度要求较高，对材质和热处理的要求也高； 2. 中心传动较边缘传动装置总质量小，加工精度高，中心传动的造价要高一些； 3. 中心传动的机械效率约喂0.92-0.94，最高可达0.99；边缘传动约喂0.86-0.90； 4. 边缘传动较中心传动的零部件分散，供油点多，检查点多，操作检查不方便，磨损快，寿命短。,2020/9/15,48,2.4.4 磨机主要参数的确定,（1）磨机临界转速 临界转速：是指磨内最外层研磨体刚好开始贴随磨机筒体作周转运动时的磨机转速，以nc表示。,1、磨机转速,研磨体运动基本方程式：,根据临界转速的概念：,R0：筒体有效半径D0：筒体有效内径,“超临界转速”运行

17、,（1）上述分析未考虑相对滑动与物料的影响； （2）其余各层未处于周转运动； （3）n增加，单位时间内研磨体的工作次数增加。,2020/9/15,49,（2）磨机的理论适宜转速,由目前分析已知，当磨机转速达到临界转速时，由于研磨体作周转运动，故其对物料不起粉碎作用；而当转速较低时，由于研磨体是呈倾泻运动，对物料的粉碎作用很弱；只有研磨体呈抛落状态运动时，对物料才起到较强的粉碎作用。可见磨机内研磨体对物料的粉碎功是磨机转速的函数。 在磨机运行时，希望研磨体产生最大的粉碎作用，将研磨体产生最大粉碎功的磨机转速称为理论适宜转速。 分析的出发点是：使最外层研磨体具有最大的降落高度，此时研磨体对物料便产

18、生最大的冲击粉碎功。,2020/9/15,50,v,降落高度与脱离角的关系（就任意层P1点而言）：,降落高度H,由斜抛运动,由P1点位置,研磨体运动基本方程式,则：,2020/9/15,51,该式即为降落高度与脱离角的关系式，可见，随着脱离角的变化（转速的变化），其各层研磨体的降落高度也随之改变。 若欲使该层研磨体具有最大的降落高度，只需：,由Q1点位置（即降落点轨迹方程）：,对应的最大降落高度为：,2020/9/15,52,此为磨机理论上的适宜转速比，但实际生产中的磨机略有出入，干法磨机往往在76%上下波动，而湿法间歇磨机则在7585%之间取值。,理论适宜转速：,研磨体运动基本方程式,最高降

19、落高度,最外层研磨体,转速比：指磨机理论适宜转速与临界转速之比,2020/9/15,53,（3）磨机的实际工作转速,上述的理论适宜转速是从研磨体能够产生最大冲击粉碎功的观点推导出来的，而原料在磨内变成细粉的过程是研磨体的冲击和研磨综合作用的结果。磨机以理论适宜转速运转时，虽研磨体的冲击粉碎作用很大，但研磨作用小，不利于磨细。因此，为使磨机具有最好的粉碎效果，应该注意冲击和研磨作用的平衡问题；同时也要注意到使外层研磨体呈无滑落循环运动；只有这样才可以使磨机功率与衬板磨耗得到合理，从而获得较好的技术经济指标。 实际上，在确定磨机的实际工作转速时，应该考虑到磨机的规格、生产方式、内衬形式、研磨体种类

20、、填充率、被磨物料的物理化学性质、入磨物料粒度、要求的粉磨细度等的影响。若想比较全面地反映这些因素的影响，还应通过科学实验来确定磨机的实际工作转速。,2020/9/15,54,2020/9/15,55,2、磨机的功率,（1）主传动装置所需功率,A: 磨机以实际工作转速运转时所需的能量消耗，主要用于运动研磨体和克服传动与支承装置的摩擦。,B: 聚积层法：所谓的“聚积层”是假想磨机筒体中所有的研磨体都集中在某一中间层运动，研磨体在这一中间层运动的各种性质，可以概括地代表全部研磨体在筒体内运动的情况，这中间层称之为“聚积层”。,n：磨机转速(r/min) D0：磨机有效内径(m) V：磨机有效容积(

21、m3) G：研磨体装载量(t) g：重力加速度 ：机械效率(中心传动0.90.94; 边缘传动0.850.9),2020/9/15,56,（2）辅助传动装置所需功率（为辅传装置的选型提供依据）,磨机辅助传动所需功率：用来提升研磨体及物料的功率N1；克服磨机主轴承与中心轴摩擦消耗的功率N2；克服传动系统摩擦所消耗的功率，用机械效率F计算。则磨机辅助传动需要的功率NF为：,Gn：研磨体与物料质量，Gn1.14G， G为研磨体装载量 (t) a：研磨体堆积重心偏心距 (m) g：重力加速度 (m/s2) nF：开辅传时的磨机转速 (r/min) r：中空轴颈半径 (m) Gm：磨机部分总质量 (t)

22、 F：辅传机械效率 f：主轴承与中空轴的摩擦系数，f=0.05,2020/9/15,57,3、磨机的生产能力,（1）物料种类及物性(如粒度、硬度、温度、水分和颗粒形状等)、粉磨细度 （2）磨机的结构型式、规模、仓位划分、衬板和隔仓板使用情况，筒体转速 （3）研磨体的种类、形状尺寸和级配、填装程度（填充率） （4）加料的均匀性及磨内的球料比 （5）粉磨方法和操作条件：如干法或湿法；开路或闭路；湿法磨中的料:水:球 比例；干法磨内通风情况；闭路粉磨时的循环负荷率；选粉机使用情况 和选粉效率等。 （6）助磨剂使用情况。,影响磨机生产能力的因素:,计算公式 (连续式磨机):,N0：磨机所需功率（主传功

23、率）(kW) q：单位功率单位时间的产量 (kg/Kw.h) C：流程系数，开路系统取1.0；闭路系统1.151.5,2020/9/15,58,G：每次装填料量（t） T：粉磨周期（h），包括球磨时间、进 出料时间及 其他各种辅助操作时间 K：考虑各种损失的修正系数，K1。,计算公式 (间歇式磨机):,补充：粉磨系统几个基本现象的理解,1、多破少磨,2、过粉磨现象,3、管磨机的分仓（不同仓完成不同任务）,4、粉磨极限,2020/9/15,59,4. 粉磨速度测定 筛分终点：在筛分的过程中，由于有些物料会卡在筛孔 中，所以在筛分时边筛边敲击筛子的边框， 敲击频率为120次/分钟，筛分一分钟筛下小

24、 于原物料的千分之一。,2020/9/15,60,2.5 其它型式磨机,2.5.1 轮碾机,轮碾机常用于粉碎中等硬度的物料，也可作为混合物料之用。 物料是在碾盘平面与碾轮圆柱形表面之间受到挤压和研磨作用而被粉碎。用于破碎时产品的平均粒径为38mm；粉磨时为0.30.5mm。 轮碾机是一种效率较低的粉碎机械，但它在粉磨过程中同时具有破揉和混合作用，从而可改善物料的工艺性能；同时碾盘与碾轮均可用石材制作，能避免粉碎过程中因铁质掺入而造成物料的污染；另外，可较方便地控制产品的粒度。因此在陶瓷工业中常作为细碎与粗磨设备。,构造的不同,轮转式,盘转式,碾盘固定不动，碾轮除绕垂直主轴转动外，还绕自身的水平

25、轴旋转。,碾盘转动，碾轮由于被碾盘带动而绕自身的水平轴旋转,2020/9/15,61,水平轴,碾轮,立轴,电机,支架,滑块,导槽,碾盘,衬板,筛板,活动刮板,料槽,筛板支架,固定小刮板,刮板架,固定大刮板,盘转式轮碾机结构示意图,2020/9/15,62,2020/9/15,63,锥辊平盘液压式,上部分级区,锥辊碗弹簧压力式磨,菜歇磨示意图,中部粉磨区,下部传动区,磨辊,磨盘,热风进口,尾气成品,尾气成品,磨辊,磨碗,2020/9/15,64,辊式磨机和球磨机相比的优点是： （1）入磨物料粒度较大，大型辊磨可达5080mm。 （2）可以大量利用废热气体，处理含水分达8%的原料。如加辅助热源，可

26、以处理含水分18%的原料，故可省去原料的烘干系统。 （3）粉磨效率高，电耗低，产品颗粒均匀，有利减少过粉磨现象。 （4）结构紧凑，体积小，占地面积小，约为球磨机的50%左右，基建投资约为球磨机的70%。 （5）噪音小，扬尘少，操作环境清洁。 与球磨机相比它的缺点是： （1）只适应于粉磨中等硬度的物料，粉磨大硬度物料时辊子磨损严重。 （2）制造要求高，更换辊套较费时，一般需由制造厂家供配件，影响运转率。 （3）管理要求高，不允许空磨启动和停车。,2020/9/15,65,补充：干法制粉系统工艺流程比较,2020/9/15,66,2020/9/15,67,2.5.3 高细磨,特点： （1）采用小篦缝、大通风面积的隔仓板； （2）采用小直径研磨体（钢球或钢段），增