球磨机在工业领域的应用研究

文绍秋,周洪,孙端凯,黄建,曾兴文

贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司，贵州遵义 564611

摘要：球磨机在建材行业应用广泛，是目前工业上广泛使用的细磨机械。磨机能粉末各种硬度的物料，在矿场和发电厂均有应用。在火力发电厂中，研究如何改善和提高球磨机运行中产品的质量和数量，减少动力消耗,降低生产成本,即达到优质、高产、低能耗具有重要意义。

关键词：球磨机，火电厂；生产成本；粒度

中图分类号：TM621     文献标识码：A
0 引言

球磨机不但在建材工业中广泛应用，而且在冶金、选矿、化工、电力等工业中也广泛采用。它的优点是:物料适应性强;粉碎比大，适应强，结构简单、坚固、操作可靠，维护管理方便，能长期连续运转。缺点是:工作效率低;体形笨重;磨机转速低;研磨体和衬板的消耗量大，操作时噪声大。

球磨机的设计首先是要制定总体方案，总体方案的制定与否将决定球磨机能否达到“好用”、“好造”、“好修”的要求，为了总体方案的制定合理在设计中密切地联系实际，全面地了解被加工零件的加工情况和影响制定方案的各种因素。具体要做到工艺过程的加工精度的要求，设计的球磨机的中心传动部分是否合理直接影响到球磨机的性能，再加上球磨机的工作环境的特殊性，滑履轴承在精加工后得到成品，要保证滑履轴承的精度能够达到8级精度减速机、联轴器等的选择必须要载荷大，耐腐蚀等，这些主要用来确定球磨机的传动装置的选择与设计[1-2]。

1球磨机概述

1.1球磨机的组成

球磨机大致可分为立式和卧式两种。立式搅拌球磨机，由于采用新式设计，与滚简式球磨机相比，具有自己独特的优点。它是通过电机驱动立式减速度，通过联轴节带动内转子研磨装置旋转，使介质球、磨料、水混合液悬浮研磨。设备运行过程中，桶体固定不动，仅仅搅拌器发挥强有力的作用，故可在不停机的情况下进行抽样检验和添加磨料。球磨机底部的过滤系统能够检验磨粒是否符合规格，以便于大颗粒的再次研磨，以达到研磨和分散的需要[3-4]。

球磨机可分为搅拌设备和磨球两大部分。

1.2球磨机的搅拌设备

搅拌可以使用两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合;也可以加速传热和传质过程。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常常用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。又如为了制备某种悬浮液，就要用玻璃棒不断的搅动容器中的液体，使固体颗粒不致沉下，而保持它在液体中的悬浮状态。在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工业过程的一部分而被广泛应用。

在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，搅拌设备主要由搅拌装置、轴封、和搅拌罐三大部分组成。其中，搅拌设备分为:传动装置、搅拌器、搅拌轴;搅拌罐又分为:罐体和附件两种。

1.2.1搅拌设备在工业生产中的应用

搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化学生产都或多或少的应用着搅拌操作。化学工艺过程的种种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提的，对于加热，冷却和液体萃取以及气体吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合是作为反应釜来应用的。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件(如浓度、温度、停留时间等)的可控范围较广，又能适应多样化的生产。

搅拌设备的作用不外乎:①使物料均匀混合。②使气体在液相中很好的分散。③使固体粒子在液相中均匀的悬浮。④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化。⑤强化相间的传质。⑥强化传热。对于均匀相反应，混合的快慢，均匀程度和传热情况的好坏，都会影响效果。至于非均匀相系统，则还影响到相界面的大小和相间的传质速度，情况就更复杂，所以搅拌情况的改变，常很敏感的影响到产品的质量和数量。如果搅拌情况不好，就会造成传热系数下降或局部过热，使物料分散不均匀，影响到产品的质量，也容易导致物料粘壁，使反应不能很好的进行下去。

搅拌设备使用历史悠久，应用范围广，但对搅拌操作的科学研究还很不够。搅拌操作看起来似乎简单，但实际上，它所涉及的因素却极为复杂。对于搅拌器形式的选择，从工艺的观点以及力学观点来说，迄今都是研究得不够的。

2球磨机的类型

球磨机的具体类型很多，其共同点是:都是一个水平放置的回转筒体。差别在于筒体内装的研磨体，筒体的形状，操作的方法，卸料的方法，筒体支撑的方法，传动装置的形式生产的方法等不同而成为各种形式的球磨机。分类如下:

①按筒体形状来区分。由于粉磨流程和物料被粉磨程度的不同，便出现了

各种不同长径比(筒体长度L和直径D之比LD)的磨机。可分为短筒磨机，长筒磨机，中长筒磨机和圆锥磨机。

②按所装研磨体来区分。简体内装钢球或钢段的称为球磨机，筒体内装钢

棒的称为帮磨机，可作为粗磨用，这种磨机的产品粒度比较均匀钢棒的长度为筒体直径的1.5～2倍。筒体内装砾石、鹅卵石、瓷球的称砾石磨。

③按操作方式来区分。间歇操作式球磨机，连续操作式球磨机。其中连续

操作式球磨机可分为开流式和圈流式。

④按卸料方法来区分。周边卸料式磨机，边缘卸料式磨机，中间卸料式磨机和格子式磨机。

⑤按球磨机筒体支撑的方法来区分。两端主轴承支撑和托轮支承。

⑥按生产方式来区分。干法和湿法球磨机。

⑦按传动方式来区分。边缘传动磨机，中心传动磨机，托轮传动磨机和无齿直接传动磨机。

⑧粉磨系统

粉磨的意义，用机械方法或非机械方法克服固体物料内部的内聚力而将其分裂的过程称为粉碎，粉碎包括破碎和粉磨，大块物料破碎成多个小块物料称为破碎，小块物料磨成细小颗粒或粉末状称为粉磨。能完成这些的机械可称为粉碎机械。粉碎作业过程是很重要的过程，粉碎作业的实际情况直接关系着产品质量和使用效果。粉碎比例是指粉碎前后物料的平均颗粒直径比例。表示物料颗粒直径在粉碎过程中的缩小程度。

⑨物料的易碎及易磨性

易碎是指物料被破碎难易程度的特征，与强度、硬度、密度、结构规则、含水量、粘性、裂痕、表面等都息息相关。

易磨是指物料本身被粉磨的难易程度，与物料的品质及种类有关，矿渣比熟料难磨，熟料右比石灰石难磨。种类相同时，脆性大的物料比脆性小的物料容易磨。

3粉磨作业流程

物料的粉磨作业的工艺流程主要有两种类型:开流式生产和圈流式生产。

3.1开流式粉磨作业

物料通过磨机仅一次，所有的磨碎物料由磨机出来就是成品。这种流程的优点是:布置简单，所有设备较少，操作管理比较方便，基建费用也较少。缺点就是:容易产生过粉碎现象。使磨机的生产能力下降和电能的消耗增加。这种粉磨作业所得的成品的均齐性也较差。

3.2圈流式粉磨流程

圈流式粉磨流程又称为闭路循环式，它的特点是:加入磨机内的物料不需要全部粉磨到合格即可出磨作为半成品，半成品经过分级设备分离成粗粉和细粉两部分，粗粉重新送回到磨机中继续进行粉磨。圈流式粉磨流程的优点:由于在圈流式粉磨流程中，被粉磨物料连续的通过磨机卸出半成品，这就加速了粉磨过程。时还减少了过分粉碎现象，因而提高了磨机的生产能力，降低了电能的消耗。圈流式粉磨流程缺点:这种流程布置复杂，所用设备多，要求较高的操作技术，引起操作管理复杂些，运转率稍低些，基建费用要多些。

4球磨机的优缺点

4.1优点

能适应各种性质物料的粉磨，如硬的，软的，脆的，韧性的等等。由于可制成各种大小类型的磨机，因而可以适应各种生产能力的要求，小至试验室每小时产量几百克;大至每小时产量一，二百吨，可适应各种规模工厂的需要。尤其是连续生产，生产能力很高，能够符合工业上大规模的生产的需要。

球磨机的粉碎比大，例如入磨粒径为30毫米，出磨粒径为30微米，则粉碎比克达1000。一般入磨粒径为2~60毫米，产品粒径在0.1~0.3毫米以下，粉磨比在300以上。何其它粉磨机械比较，球磨机能够迅速而准确地调整与控制物料的细度，产品粒度均匀，混合作用也很好。可适应各种操作条件。

4.2.缺点

球磨机的容积利用率一般在50%以下，所以工作效率低，并且单位产量的动力消耗大。老式磨机的能量利用率只有1～2%，近代新式磨机的能量利用率也只有5～7%，因此，磨机95%左右的电能被浪费掉，主要司转变成能够热能和嗓音而消失，所以工人的劳动操作条件较差。研磨体，衬板，隔仓板凳零件磨损严重。由于磨机转速低，就需要配备昂贵的减速器。

5球磨机的原理

球磨机筒体主体是⼀个⽔平装在两个⼤型轴承上的低速回转筒体，筒体内装有许多研磨体，研磨体的形状和材料有各种不同的形式，⼀般为钢球，也有⽤钢柱（钢段），钢棒，鹅卵⽯，砾⽯，瓷器等。为了防⽌筒体被磨损坏，在筒体内壁装有衬板。当球磨机回转时，研磨体由于惯性离⼼⼒的作⽤贴附在磨机筒体的衬板上，与筒体⼀起回转，并被带到⼀定的⾼度。在这样的⾼度下，接重⼒作⽤⾃由下落，下落时象抛射体⼀样，将筒体内的物料击碎，研磨体上升，下落时的循环运动是周⽽复始的。除此之外，在球磨机回

转过程中，研磨体还产⽣滑动和滚动，因⽽研磨体，衬板与物料之间发⽣研磨⽽使物料磨细。物料在受到冲击击碎和研磨磨碎的同时，由于在进料端不断的强制进料，⽽物料⼜随筒体⼀起回转运动，再借进料端和出料端之间物料本⾝的料⾯⾼度差，因⽽磨机筒体虽然是⽔平放置，但物料却由进料端缓慢的流向出料端，完成粉磨作业。

在球磨机筒体中研磨体装填的越少，筒体转速愈⼤（在极限范围之内），则研磨体滚动和滑动也愈⼩；当研磨体装填的数量很多时，分布在靠近球磨机筒体横断⾯中⼼部分的研磨体，不⾜以形成抛射运动，⽽产⽣较多的滑动和滚动，致使物料受到研磨作⽤⽽磨细。所以，在细磨粒径较⼤和较细的物料时，研磨的平均尺⼨要⼤些，装填的数量要⼩些，这样就能保证研磨体抛射后具有⾜够的降落⾼度，冲击击碎物料的作⽤将会加⼤，对于⼩粒径物料的细磨是有益的。有此可见，研磨体的装填量，尺⼨⼤⼩的配合都直接影响着球磨机操作的好坏。

球磨机筒体回转速度对于粉磨物料的作⽤影响很⼤，当筒体具有不同的转速时，研磨体的运动就出现的三种基本情况：

①转速过低。当筒体转速过低时，研磨体被提升的力度不够，研磨体呈现倾泻状态，只有滚动和滑动，⽽没有足够的冲击力去击碎物料,磨机的产能就会降低。

②转速过快。当筒体转速过⾼时，由于惯性离心力的作用，研磨体贴附在筒体内壁上，与筒体共同回转不下落，也就不能发挥冲击击碎物料的作用，磨机的工作效率很低。

③转速适宜，当筒体转速适宜时，由于惯性离心力作用的影响，研磨体贴附在筒体内壁上，与筒体⼀起回转做圆弧上升运动，并被带到适宜的⾼度，然后象抛射体一样下降，研磨体呈瀑布状态，以最大的冲击⼒将物料击碎;同时在筒体回转过程中，研磨体的滑动和滚动，也给与物料以研磨磨碎作⽤。很显然，在转速过快和转速过慢的情况是得不到理想的粉磨的，只有在转速适宜中的情况才能得到良好的粉磨效果。因此，在设计磨机时，正确的选择转速，对于球磨机操作时有重要意义的。

六 结束语

磨煤机应用范围广，分类较多，工程实际中需要根据具体的工程项目选择合适的磨煤机。虽然不同行业领域的磨煤机工作原理相同，但是，针对不同的磨煤机应该选择合适的转速、控制球磨机筒体中研磨体装载量及球磨机筒体的尺寸，这对粉磨的效果影响至关重要。

参考文献

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作者简介：文绍秋（1989.12），男，汉族，贵州贵阳人，本科，工程师，主要从事火力发电厂设备检修工作。