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1、河北理工大学材料学院水泥机械设备第二章：粉磨设备-球磨机第二章：粉磨设备-球磨机第一节：概述球磨机的优点l1）对物料的适应性强，能适应各种性质物料的 粉磨，如硬的，软的、脆的、韧性的物料等；且 生产能力大；l2）粉碎比大，可达300以上，能将入磨粒径为 2540mm的物料粉磨到1.50.07mm以下，产品 细度比较稳定，且容易调节；l3）可在多种条件下操作，既可干法作业也可湿 法作业，既可间歇操作也可连续操作，还可以实 现粉磨兼烘干；l4）结构简单、坚固，操作可靠，维护方便；l5）有很好的密封性，可以负压操作，防止灰尘 的飞扬。球磨机的主要缺点 l1）工作效率低，耗电大。电能利用率低， 其能源
2、有效利用率只有27%左右；l2）机体笨重，大型磨机可达几百吨，初次 投资巨大；l3）由于筒体转速很低，如用普通电动机驱 动，则需配置昂贵的减速装置；l4）粉磨介质和衬板消耗量很大；l5）操作时噪音大。球磨机的工作原理l球磨机是水平放置在两个大型轴承上的低速回转 的筒体，它工作时依靠电动机经减速装置驱动筒 体以一定的工作转速旋转。筒体内装有各种型式 的衬板，用以保护筒体并将磨内粉磨介质提升到 一定的高度；由于介质本身质量的作用，产生抛 落或泻落，冲击筒体底部的物料，同时在磨机筒 体回转过程中，粉磨介质还有滑动和滚动，使介 于其间物料受到磨剥作用，这样不断地冲击和磨 剥而将物料粉磨成细粉。磨内物料
3、在承受粉磨介 质冲击与研磨的同时，又由于筒体相邻两个横断 面上的料面高差所形成的粉体动压力，物料缓慢 地向磨机卸料端移动，直至卸出磨外，完成粉磨 作业。 l球磨机的规格一般用不带磨机衬板的筒体 内径和筒体长度（DL）来表示。有时间 歇式球磨机以装填物料的吨数来表示。 球磨机的分类球磨机的种类很多，分类也极不统一，主要的分类 方法有： （1）按筒体的长度与直径之比分：l1）短磨机：长径比在2以下时为短磨机。一般为 单仓，用于粗磨或一级磨，或将23台球磨机串联 使用。l2）中长磨机：长径比在3左右时为中长磨机。l3）长磨机；长径比在4以上时为长磨机或称管磨 机。中长磨和长磨，其内部一般分成24个仓
4、。l磨机的筒身越短，物料在磨内停留时间越短，有 些粗大颗粒还未经粉碎就从卸料端排出，产品粒 度的均匀性差。短磨机一般配有分级设备，组成 圈流粉磨系统。球磨机的分类（2）按筒内仓室数目分：l1）单仓球磨机：在单仓磨机内，粉磨介质 在筒体内分布与物料粉磨过程不相适应。l2）多仓球磨机：多仓球磨机是将单仓管磨 机用隔仓板分隔成几个仓室，从喂料端开 始，各个仓装入的粉磨介质的尺寸依次缩 小，以适应磨内物料粒度的变化，这样， 头仓以冲击为主粉碎物料，最后一仓以磨 剥方式为主进一步将物料磨细。球磨机的分类l（3）按磨内的粉磨介质形状分：l1）球磨机：磨内装入的粉磨介质主要是钢球或钢 段。这种磨机使用最普遍
5、。使用钢段，增加粉磨介 质与物料接触面积，以增强粉磨介质对物料的磨剥 作用。l2）棒球磨机：这种磨机通常具有24个仓。在第一 仓内装入圆柱形钢棒作为粉磨介质，以后各仓则装 入钢球或钢段，也称棒球磨机。l棒球磨的长径比L/D5为宜，棒仓长度与磨机有效 直径之比应在1.21.5之间，棒长较棒仓长度应短 100mm左右为宜，以利于钢棒平行排列，防止交叉 和乱棒。l3）砾石磨：磨内装入的粉磨介质为砾石、卵石、 瓷球等。用花岗岩、瓷料等作衬板，用于生产白色 或彩色水泥以及陶瓷工业。球磨机的分类l（4）按卸料方式分；l1）尾卸式磨机：物料由磨机的一端喂入， 由另一端卸出，称为尾卸式磨机。l2）中卸式磨机：
6、物料由磨机的两端喂入， 由磨体中部卸出，称为中卸式磨机。相当 于两台球磨机串联使用，这种磨机设备紧 凑，流程简化。球磨机的分类（5）按传动方式分：l1）中心传动式磨机：这种磨机的传动装置 是电动机经过减速器驱动传动轴，传动轴 的轴心与磨机筒体的中心线一致。l2）边缘传动式磨机：这种磨机的传动装置 是电动机经过减速器驱动与磨机筒体中心 线平行的传动轴，再通过这根轴上的齿轮 带动固装在磨机筒体端盖上的大齿环，使 磨机筒体回转。球磨机的分类l（6）按操作方式分：l1）间歇操作式磨机：间歇式球磨机构造简 单，装料卸料是不能同时进行。粉磨效率 和生产能力都较低，在陶瓷工业普遍用来 粉磨坯料和釉料。l2）
7、连续操作式磨机：装料、卸料连续进行 ，生产能力大。球磨机的分类l（7）按生产方式分：l1）干法磨机：干法粉磨喂入物料的水分不能高 ，否则物料发生粘结，排料不畅，干法粉磨的产 品为粉料。l2）湿法磨机：湿法粉磨物料与水混合一起粉磨 ，粉磨产品为料浆。湿磨时物料容易流动，水能 及时将细粒冲走，防止过粉碎现象。另外，水和 溶解在水中的表面活性物质，渗入物料显微裂缝 ，有助于物料的细磨。因此，湿磨较干磨生产能 力高，单位电耗低，但介质磨耗较高。第二节 球磨机的构造l球磨机的类型和规格较多，但是它们的结构基本相同 ，主要由筒体，衬板，隔仓板、轴承、进卸料装置和 传动装置等组成。3m11m的球磨机（中心传
8、动） 一、筒体l筒体工作时，除受静载荷作用外，还受到 研磨体的冲击作用。筒体是薄壁圆筒，承 受交变重载荷，并长期低速连续运转。筒体l筒体属于不更换的零件，要保证工作中安 全可靠，并能长期连续使用，所以要求制 造筒体的金属材料的强度要高，塑性要好 ，且应具有一定的抗冲击性能。筒体是由 钢板卷制焊接而成的，要求可焊性要好。l16Mn 是当前制造简体的较优先采用的材 料。 筒体l筒体上的每一个仓都应开设一个磨门（又 称人孔门）。各仓磨门的位置应在筒体两 边的直线上交错排列，平衡磨门重量产生 的惯性离心力。为保证筒体强度，磨门的 形状一般是圆形、椭圆形或圆角方形，避 免应力集中产生裂纹，引起筒体的破坏
9、。人孔盖（磨门）类型l外盖式：磨门衬板和筒体衬板完全一样。l内提式：多用于椭圆形人孔上。 磨门的结构形式 （a）外盖式；（b）内提式二、衬板l衬板的作用：衬板是用来保护筒体，使筒体免受 粉磨介质和物料的直接冲击和摩擦，同时也可利 用不同形式的衬板来调整各仓粉磨介质的运动状 态。l物料在进入磨机时颗粒较大，这要求有较大的粉 磨介质以冲击作用为主，以后物料粒度逐渐递减 ，要粉磨到要求的产品细度，粉磨介质尺寸应相 应减小，研磨作用增加。但由于磨机转速是恒定 的，这就要利用不同表面形状的衬板，使之与粉 磨介质产生不同的摩擦系数，来改变粉磨介质的 运动状态，以满足物料粉磨过程的要求。衬板l球磨机的衬板大
10、多数采用金属材料制造， 粗磨仓的衬板应具有良好的抗冲击性。多 数采用高锰钢制造，亦有采用镍硬质合金 钢，高铬硬质合金钢或铬，锰，硅合金钢 制造，它们的强度和耐磨性更好。细磨仓 的衬板应具有良好的耐磨性，可采用耐磨 白口铁、冷硬铸铁，中锰稀土球墨铸铁等 材料制造。l衬板也可用非金属材料制造，如橡胶衬、 石衬等，但应用较少。衬板的主要类型衬板的主要类型 a-平衬板，b-压条衬板，c-凸棱衬板，d-波形衬板，e-阶梯衬板， f-半球形衬板，g-小波纹衬板，h-沟槽衬板，i-端盖衬板abcde fghi衬板的主要类型l1）平衬板l图6-1a为平衬板。平衬板不论是弯曲光滑 的表面，还是在表面上铸有一些花
11、纹，它 对粉磨介质的作用基本上都是依靠衬板与 粉磨介质之间的静摩擦力。容易出现滑动 现象，降低粉磨介质的上升速度和提升高 度，但也正因为有滑动现象，才增加了粉 磨介质的研磨作用。因此，平衬板用于细 磨仓较为适宜。衬板的主要类型l2）压条衬板l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。l压条衬板对粉磨介质的作用不仅包括平衬板部分和粉 磨介质的摩擦力，还有压条侧面对粉磨介质的直接推 力，因而，使粉磨介质升得较高，具有较大的冲击能 量。所以压条衬板适合于作为头仓的衬板，尤其是对 物料粒度大、硬度高的情况更是合适。因压条衬板是 组合件，可根据不同的磨损状况及使用寿命进行更换 。压
12、条衬板最大的缺点是提升能量的不均匀，压条前 侧面附近的粉磨介质被带得很高，但在远离压条的地 方又相似于平衬板那样出现了局部滑动。当磨机转速 过高时，被压条前侧带得过高的粉磨介质抛落到对面 衬板上面，冲击不着物料，反而加速了衬板与粉磨介 质的磨损。所以，对于转速较高的磨机不适于安装压 条衬板。 衬板的主要类型l3）凸棱衬板l图6-1c为凸棱衬板。它是在平衬板上铸成 断面为半圆的或梯形的凸棱。凸棱的作用 与压条相同。由于是一体的，所以当凸棱 磨损后需更换时，平衬板部分也随之报废 。凸棱衬板的优点是衬板的刚性大，不易 变形。衬板的主要类型l4）波形衬板l图6-1d为波形衬板。使凸棱衬板的凸棱平 缓化
13、就形成了波形衬板。对于一个波节， 上升部分对提升粉磨介质是很有效的，而 下降部分却有些不利的作用。这种衬板的 带球能力较凸棱衬板显著减少。使粉磨介 质产生一些滑动，避免将某些粉磨介质抛 起过高，防止产生过大的冲击力而损伤衬 板。衬板的主要类型l5）阶梯衬板l阶梯衬板由于表面有一个倾角，加大了其对粉磨 介质的带动能力。阶梯衬板工作表面做成阿基米 德对数螺线，能够均匀地增加提升介质。沿衬板 表面均形成相同的倾角，对同一球层被提升的高 度均匀一致，衬板表面磨损均匀，磨损后不致显 著地改变其表面形状。各层介质会按倾角排列， 这不仅减少了衬板与最外层介质之间的滑动和磨 损，而且还防止了不同层次的介质之间
14、的滑动和 磨损。阶梯衬板常用于磨机的粗磨仓。安装阶梯 衬板这种衬板时，应使薄端处于磨机转向的前方 。衬板的主要类型l6）半球形衬板l图6-1f为半球形衬板。应用半球形衬板可 以完全避免在衬板上产生环向磨损沟槽， 能大大降低粉磨介质及衬板的磨损，介质 和衬板的使用寿命延长，磨机产量提高。 半球体的直径一般为该仓最大球径的左右 ，半球的中心距不大于该仓平均球径的两 倍，半球成三角形排列，以利阻止钢球沿 筒体滑动。衬板的主要类型l7）小波纹衬板l图6-1g为小波纹衬板。这是一种适合细磨仓装设的无 螺栓衬板，其波峰和节距都较小。l8）槽沟衬板l图6-1（h）为槽沟衬板。在粉磨介质与磨机衬板之间 的滑动
15、摩擦是使衬板磨损并产生环向槽沟的主要原因 ，但使得粉磨介质在槽沟衬板上进行特定运动，就会 有利于磨体的粉磨过程，减少衬板的磨损。粉磨介质 由槽沟衬板规定的特定运动，使得衬板或者螺栓不会 发生断裂现象，避免粉磨介质对磨机衬板暴露面的无 效撞击。l9）端盖衬板l图6-1h为端盖衬板。其表面都是平的，用螺栓固定在 磨机的端盖上，以保护端盖不受粉磨介质和物料的磨 损。衬板的规格l确定衬板的规格时应该考虑到装卸和进出磨门时 方便。通常衬板的宽度约为314mm，整块衬板长 为500mm，半块衬板长为250mm，平均厚度为 50mm左右。l衬板排列时环向缝不能贯通，要互相交错，以防 止粉磨介质残骸及物料对筒
16、体内壁的冲刷作用l考虑到衬板的整形误差，衬板四周都预留510mm 间隙。 衬板铺设示意图衬板的固定l衬板的固定有用螺栓连接和镶砌两种方式。l螺栓连接应加双螺母或防松垫圈，以防磨机在运 转中因研磨体冲击使螺栓松动。在筒体与垫圈之 间配有带锥形面的垫圈，锥形面内填塞麻丝，以 防物料或料浆从螺栓孔流出。l所用螺栓有圆头，方头或椭圆头多种。l螺栓连接固定的优点是：抗冲击、耐振动，比较 可靠。其缺点是：需要在筒体上钻孔，削弱了筒 体强度，且可能导致漏料。l大型磨机和中小型磨机的一、二仓的衬板一般都 用螺栓固定，l 镶砌法 镶砌时衬板与筒体之间加一层l：2的水 泥砂浆或石棉水泥，在衬板的环向缝隙中用铁板 楔紧，再灌以1：2的水泥砂浆。将衬板相互交错 地镶砌在筒体内，彼此挤紧时就形成“拱”的结构 ，再加上水泥砂浆的凝结硬化，在衬板的环向方 向用铁板楔紧，一般是十分牢固的。l一般用于细粉仓的衬板固定。无螺栓衬板的固定方法 1-楔形销钉；2-特殊楔形销钉；3-衬板；4-磨机筒体；5-衬垫 三、隔仓板隔仓板的作用l1）分隔研磨体（分仓）l使磨内不同直径的钢球分开，以适应
