連續(xù)式球磨機(jī)的研究與應(yīng)用

連續(xù)式球磨機(jī)的研究與應(yīng)用

1球磨機(jī)在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展自1893年出現(xiàn)以來，該算法已在礦業(yè)、冶金、建材、化工、能源等基本行業(yè)的原料粉末中得到廣泛應(yīng)用。隨著陶瓷工業(yè)的發(fā)展,球磨機(jī)也成為了陶瓷工業(yè)中粉磨工序中不可缺少的機(jī)械設(shè)備。從長遠(yuǎn)來看,今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)球磨機(jī)仍將是陶瓷工業(yè)中原料磨碎作業(yè)的主要設(shè)備,因此對球磨機(jī)的研究也受到了相關(guān)專家的高度重視,近年來國內(nèi)外也取得了許多成果。本文對目前球磨機(jī)中的新技術(shù)做了簡要介紹。2新型球磨機(jī)的開發(fā)2.1連續(xù)明確球磨機(jī)八十年代中期,意大利I.C.F公司的科研人員借鑒水泥工業(yè)中的連續(xù)式球磨機(jī)的粉磨原理,設(shè)計(jì)制造了世界上第一臺(tái)陶瓷工業(yè)連續(xù)式球磨機(jī)。由于具有產(chǎn)量大、研磨效率高、單位產(chǎn)品功耗低、占地面積小及生產(chǎn)管理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),連續(xù)式球磨機(jī)在國內(nèi)外已經(jīng)得到大量的應(yīng)用。意大利Bologna陶瓷中心研發(fā)的陶瓷原料連續(xù)錐形球磨機(jī)近年來在我國的陶瓷工業(yè)中也得到一定的應(yīng)用,它的優(yōu)點(diǎn)主要有:(1)節(jié)省隔板及停機(jī)時(shí)間,使得球磨機(jī)的原料年產(chǎn)量增加;(2)節(jié)省能耗。2.2球磨罐和磨料研磨德國一家公司最近研制出一種新型行星式球磨機(jī),該設(shè)備根據(jù)原料試樣可控制其運(yùn)轉(zhuǎn)速度,故能獲得最佳均勻的研磨效果。該球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可提供最大能量的傳遞,所以能研磨硬度較大的原料。南京大學(xué)儀器廠最近推出一種臥式行星球磨機(jī)。該機(jī)的特點(diǎn)是四只球磨罐被臥式安裝在一豎直平面放置的大盤上作行星運(yùn)動(dòng)。在這種運(yùn)動(dòng)過程中,球磨罐沒有固定的底面,罐內(nèi)磨球和磨料在豎直平面內(nèi)受到公轉(zhuǎn)離心力、自轉(zhuǎn)離心力、重力三個(gè)力的共同作用。機(jī)器旋轉(zhuǎn)時(shí),罐內(nèi)各點(diǎn)所受力的大小與方向都在不斷變化,運(yùn)動(dòng)軌跡雜亂無章,這就使得磨球與磨料在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中相互之間猛烈碰撞、擠壓,大大提高了研磨效率和研磨效果。特別是球磨罐處于水平臥放方式,由于自轉(zhuǎn),球磨罐沒有固定的底面,避免了一部分材料的結(jié)底現(xiàn)象。Retsch有限公司最近展示了其最新的PM100行星磨,PM100行星磨的球磨罐從l2到500毫升,有6種不同的材料,在轉(zhuǎn)速增加到了650rpm以后,樣品可以進(jìn)行連續(xù)球磨到微米級別甚至微米以下。由于增加了振動(dòng)補(bǔ)償,球磨機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)工作。此外,PM100行星磨還有方便的參數(shù)設(shè)置和控制屏、負(fù)載、能量輸入和參數(shù)記憶功能及外帶鎖。2.3球磨機(jī)的應(yīng)用愛立許(Eirich)機(jī)械廠研制了一種新型的干濕兩用的攪拌球磨機(jī)--馬斯(Maxx)磨機(jī)。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是能量分布非常好,單位能耗低,破碎比大,設(shè)備小但處理能力大;即使球裝的很密實(shí)也沒有堵塞的危險(xiǎn);可用于很粗的顆粒;研磨效果很好;可靠性高;物料不受溫度應(yīng)力;沒有粉磨死角;同一臺(tái)磨機(jī)可用于干、濕研磨;可以實(shí)現(xiàn)自磨;干、濕的產(chǎn)品可不經(jīng)預(yù)先混合分別加入;在筒壁和底上沒有物料層。河南省滎陽市微粉設(shè)備廠研發(fā)成功SBM系列立式攪拌球磨機(jī)。該機(jī)采用螺旋裝置,高耐磨聚氨酯襯里,對物料無污染,操作性能良好,粒度分布范圍窄,出料方便,能把多種物料均勻混合研磨,自動(dòng)化程度高。在相同條件下,效率是滾桶磨、振動(dòng)磨的10~20倍。通過實(shí)踐驗(yàn)證,可替代進(jìn)口產(chǎn)品。2.4溢流型球磨機(jī)Stedman最近推出了其H系列多籠式球磨機(jī),可以有2、4、6組不同的型號,最高功率可達(dá)250t/h。該機(jī)采用了新型的輸送器、加熱器以及水壓機(jī)活塞。空氣輸送器安裝在進(jìn)口以及出口,用來防止?jié)裾巢牧献枞?加熱器安裝在研磨室,水壓機(jī)活塞則代替了齒輪等,可以降低維護(hù)成本。中信重型機(jī)械公司成功研制了Φ5.5m×8.5m溢流型球磨機(jī)。該機(jī)是目前國內(nèi)最大的球磨機(jī),電機(jī)功率、設(shè)備重量、裝球載荷增加35%,對設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度,使用壽命提出了更高要求,主電機(jī)采用4500kN國產(chǎn)無刷勵(lì)磁低速同步機(jī),主軸承單個(gè)載荷4000kN,采用銅瓦的全靜壓軸承,具有潤滑良好、工作可靠、調(diào)心靈活、保護(hù)完善等優(yōu)點(diǎn)。北京貝思達(dá)工貿(mào)有限公司研制了一種新型的節(jié)能球磨機(jī)。這種新型節(jié)能球磨機(jī)用滾動(dòng)軸承代替滑動(dòng)軸承,減少了球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的阻力,降低了能耗。因此,與傳統(tǒng)的球磨機(jī)相比,該球磨機(jī)配用電功率減少了20%以上,綜合節(jié)能達(dá)20%,且10年不用更換軸承,延長了球磨機(jī)使用壽命。3研磨體的作用球磨機(jī)襯板除了承受研磨體與物料的沖擊和磨損之外,還有提升研磨體的作用。隨著物料粉磨技術(shù)的快速發(fā)展,球磨機(jī)趨于大型化,對襯板材料的性能也提出了更高的要求,提高其耐磨性是研究的重點(diǎn)。目前球磨機(jī)中廣泛應(yīng)用的襯板材料主要有以下幾類:3.1石堿性涂料的制備蘭州理工大學(xué)甘肅省有色金屬新材料省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的李常鋒采用金屬型板和鎂橄欖石堿性涂料,利用石灰和螢石對熔煉爐進(jìn)行保護(hù),先用高碳錳鐵預(yù)脫氧,再加合金化錳鐵和加鋁終脫氧的熔煉工藝,以及常規(guī)和直接水韌處理的高錳鋼球磨機(jī)襯板的生產(chǎn)工藝,有效地提高了產(chǎn)品的尺寸精度、表面品質(zhì)、鑄件內(nèi)在品質(zhì),生產(chǎn)出了高品質(zhì)的球磨機(jī)襯板鑄件。3.2微量金屬鑄造用2.2~2.8%C、13~16%Cr、0.5~1.O%Si、0.6~1.2%Mn、0.5~1.3%Mo并適當(dāng)加入Cu、Ti、V等多種微量金屬,采用砂型或半金屬型的鑄造工藝,進(jìn)行空冷加強(qiáng)制風(fēng)冷淬火,配合適當(dāng)?shù)牡蜏鼗鼗鸸に?得到基體組織為馬氏體加少量殘余奧氏體,碳化物以M7一C3型為主的高鉻鑄鐵合金。用該合金制造球磨機(jī)襯板,襯板使用壽命較長。3.3表面活性劑的種類西安建筑科技大學(xué)的朱軍等人成功開發(fā)了一種適合于制造大型球磨機(jī)襯板的耐磨新材質(zhì),其成分為(WT):C:0.4~0.7%,Si:0.89~1.2%,Mn:0.8~1.5%,Cr:1.0~1.5%,加入微量Ti、Ca、B、Y、Ka和Na;襯板材料經(jīng)油淬和中溫回火后,硬度大于55HRC,抗拉強(qiáng)度大于1300MPa,沖擊韌性大于25J/cm2,斷裂韌性大于40MPa·m1/2;新材質(zhì)襯板在Φ4.5m的大型球磨機(jī)上應(yīng)用,安全可靠,使用壽命比高錳鋼襯板提高1倍以上,價(jià)格比高錳鋼降低15%以上。3.4同型號球磨機(jī)主要原理為3.橡膠內(nèi)襯選用耐磨橡膠,厚度約為50mm,比石質(zhì)襯板薄(約1/3~1/4),同時(shí)橡膠比重較小,故橡膠內(nèi)襯總重量只有石質(zhì)襯板的1/6左右。且具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)同型號球磨機(jī)內(nèi)部有效工作空間增加l0-20%;(2)球磨機(jī)自重小,為石質(zhì)襯板的50%左右,工作電耗大大降低;(3)工作噪音低;(4)使用壽命長,更換容易。4其他相關(guān)技術(shù)4.1潤滑機(jī)構(gòu)及潤滑球磨機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣,負(fù)荷較大,其使用效率及壽命一定程度上決定于傳動(dòng)裝置,而傳動(dòng)裝置主要由相互嚙合的大小齒輪組成,齒輪的使用壽命除與運(yùn)行工況、負(fù)荷、材質(zhì)、熱處理、安裝精度等有關(guān)外,還與潤滑狀況有著密不可分的關(guān)系。球磨機(jī)傳統(tǒng)的潤滑方式有:軸承油杯潤滑、大齒圈帶油潤滑、油輪帶油潤滑、稀油集中潤滑、瀝青涂抹潤滑、人工定期涂抹潤滑等。近年來有關(guān)專家在這方面取得了一定成果。中小型球磨機(jī)滑動(dòng)軸承與空心軸之間的潤滑常采用油杯滴油潤滑和毛線潤滑,若油漏或供油不及時(shí),易造成軸瓦燒毀。通過分析,采用二硫化鉬固體潤滑劑代替滴油潤滑具有可靠性高,消耗油少的特點(diǎn),使用效果良好。文獻(xiàn)報(bào)道一種ZPGR-2000型干稀油智能潤滑裝置在球磨機(jī)上有較好的應(yīng)用效果。長期的實(shí)際應(yīng)用效果表明,該裝置良好的潤滑延長了球磨機(jī)的運(yùn)行周期和齒輪的更換周期,傳動(dòng)軸承的實(shí)際壽命提高1~2倍,減小了維修工作量,使停機(jī)檢修頻率降低,提高了生產(chǎn)效益。另外,由于該裝置定期定量霧狀噴射潤滑脂,數(shù)量少,效率高,節(jié)油效果也較為顯著。4.2助磨劑的分類助磨劑是一種粉磨助劑,由于助磨劑在粉磨過程中只需少量合理地添加,便能達(dá)到提高粉磨效率、降低粉磨電耗的作用,而又不需大量的設(shè)備投資,是一項(xiàng)投資少、見效快的實(shí)用技術(shù),因此在陶瓷生產(chǎn)中大有推廣應(yīng)用價(jià)值。助磨劑種類較多,根據(jù)助磨劑的作用機(jī)理,以及從助磨劑的結(jié)構(gòu)和性能上考慮,可將助磨劑分為以下3類:(1)單一改善流變性的助磨劑:這類助磨劑僅改善料漿的流變性,對顆粒表面自由能基本沒有影響,如無機(jī)分散劑等;(2)單一降低顆粒表面自由能及硬度的助磨劑:這類助磨劑對料漿流變性幾乎無影響,如一些氣體助磨劑等;(3)既能降低顆粒表面自由能和硬度,又能改善料漿流變性的助磨劑,如親水性長分子有機(jī)化合物等。第三種助磨劑便是逐漸引起人們重視的復(fù)合助磨劑,它代表著助磨劑的一種發(fā)展方向。陜西科技大學(xué)的黃劍鋒、曹麗云等人應(yīng)用曼尼奇反應(yīng)制備了多胺基磷酸鈉陶瓷助磨劑,采用紅外光譜、差熱分析等對合成的助劑進(jìn)行了表征,該助劑用于對氧化鐵以及石英滑石等原料的助磨測試表明,它是一種高效的陶瓷助磨劑,同時(shí)它還具有減水作用。4.3補(bǔ)加對磨礦的影響球磨機(jī)的裝球量、裝球種類(裝幾種球)、裝球比例(各種球的重量百分?jǐn)?shù))以及日常生產(chǎn)中的補(bǔ)加球量、補(bǔ)加種類(補(bǔ)加幾種球)、補(bǔ)加比例等等,這些都對磨礦處理量和它的產(chǎn)品質(zhì)量有很大形響。目前我國的陶瓷工業(yè)中球磨機(jī)主要以鋼球?yàn)橹?近年來我國的相關(guān)研究人員對球磨機(jī)的合理配球做了較為系統(tǒng)的研究,各陶瓷企業(yè)都能根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇合理的配球方式。4.4噪聲控制技術(shù)球磨機(jī)既是陶瓷企業(yè)能耗的重要來源,也是企業(yè)噪聲主要制造者。在對環(huán)境要求越來越嚴(yán)峻的21世紀(jì),如何控制和減少球磨機(jī)的噪聲也受到了科技工作者的重視。目前我國陶瓷企業(yè)的噪聲控制技術(shù)主要有下面幾類:(1)減少工作時(shí)間和勞動(dòng)過程。另外對操作工人采取防護(hù)措施,常用的防聲用具有耳塞、防聲棉、頭盔等;(2)合理布置或調(diào)整安裝布局,將球磨機(jī)一側(cè)的護(hù)欄全部換成能活動(dòng)的隔聲屏,這樣不僅可以吸收球磨機(jī)的噪聲,而且可以起到隔聲作用,保護(hù)檢修人員。另外將工人值班室改成隔聲室,隔聲室四周加裝隔聲板;(3)加強(qiáng)對球磨機(jī)的維修和管理,球磨機(jī)在年久失修,帶故障運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,噪聲就會(huì)加大,因此對球磨機(jī)搞好日常的保養(yǎng)、維修就會(huì)減小其運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出的噪聲。5球磨機(jī)的發(fā)展前景球磨機(jī)是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中能耗的大戶,因此積極的研發(fā)球磨機(jī)及其相關(guān)技術(shù),對于提高陶瓷產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是非常有意義的。當(dāng)今機(jī)械科學(xué)的發(fā)展日新月異,筆者認(rèn)為,我國的球磨機(jī)發(fā)展應(yīng)在以下