高效大型球磨机在矿业中的应用

高效大型球磨机在矿业中的应用

1国内磨矿作业研究与拓展旋转磨损机是一种传统的材料研磨设备，已有100多年的历史。19世纪初期出现了用途广泛的球磨机,1870年在球磨机的基础上发展出排料粒度均匀的棒磨机,1908年又创制出不用研磨介质的自磨机。20世纪30~50年代,美国和德国相继研制出辊碗磨煤机、辊盘磨煤机等立轴式中速磨煤机。球磨机作为将固体物料细化制粉的重要设备,广泛应用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、电力、医药以及国防工业等部门,对各种矿石和其他可磨性物料进行干式或湿式粉磨。尤其是冶金工业中的选矿部门,磨矿作业更是具有十分重要的地位。近年来我国的房地产业发展迅速,城市化建设进程的加快也带动了相关行业的快速发展,其中一个突出的体现就是水泥制造业。总部位于英国的《InternationalCementReview》(国际水泥评论)刚刚发布其最新的《GlobalCementReport》(全球水泥报告),该报告覆盖了160多个国家。报告指出,全球水泥消费量2008年为28.3亿t,2009年为29.98亿t,2010年更是增至32.94亿t,2012年全球水泥消费量预计将达到38.59亿t。中国目前在全球水泥数据统计中独占鳌头,2010年的消费量为18.51亿t,几乎是2004年水平的两倍,水泥消费的旺盛增长趋势促进了国内对球磨机的需求量的增加。2010年全球水泥消费量如图1所示。由于球磨机的处理能力和球磨后的粒度对后续作业的效率和整体生产流程的技术经济指标影响显著,有关球磨机的研究在国内外一直受到广泛的关注和高度重视。近几年来,由于能源费用的增长和矿石品位的下降,降低建设投资和生产费用是世界各国矿山工业面临的一个严峻问题,采用高效大型设备是现代选矿厂建设的主要倾向,球磨机的大型化已成为技术发展的方向。2旋转磨损机的工作原理和分类2.1制衬板、筒体球磨机由给料部、出料部、回转部(水平的筒体)、传动部(减速机、小传动齿轮、电机、电控)等主要部分组成。筒体为长的圆筒,筒内装有研磨体,筒体为钢板制造,由钢制衬板与筒体固定。研磨体一般为直径25~150cm的钢制圆球或钢棒(也称磨介),按整个筒体有效容积的比例装入筒中。根据研磨物料的粒度加以选择,物料由磨机进料端空心轴装入筒体内。当球磨机筒体转动时候,研磨体由于离心力和摩擦力的作用,被筒体带到一定高度,由于其本身的重力作用而被抛落,下落的研磨体像抛射体一样对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后,经单层隔仓板进入第二仓,该仓内镶有平衬板,内有钢球将物料进一步研磨。粉状物通过卸料筛板排出,完成粉磨作业。2.2按磨介形状分类(1)按冲击分:轻型,重型;(2)按长度分:短磨机、中长磨机、长磨机;(3)按磨介形状分:球磨机、棒磨机、棒球磨机、砾石磨;(4)按卸料方式分:尾斜式磨机、中卸式磨机、尾卸式磨机;(5)按传动方式分类:中心传动磨机、边缘传动磨机;(6)其他分类:根据工艺操作又可分为干法磨机、湿法磨机、间歇磨机和连续磨机。2.3利用自然地形条件制备工艺物料球磨机是物料粉碎的关键设备,广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业,对各种矿石和其他可磨性物料进行干式或湿式粉磨。3滑动轴承的特点轴承作为球磨机的重要零件之一,目前国内生产的球磨机采用的主要形式是滑动轴承。巴氏合金因具有良好的摩擦相容性、顺应性和嵌入性,用其做轴承衬的滑动轴承非常适合低速、重载、工作环境恶劣并伴有冲击的球磨机。滑动轴承主要有以下缺点:(1)高能耗。滑动轴承支承的球磨机,轴颈与轴瓦的接触面积最少达75%,传统的球面瓦滑动轴承的摩擦功耗理论上约占总装机容量的1/3。(2)维修困难。(3)轴承保养困难。由于主轴承工作时,滑动摩擦以及热物料通过空心轴的结果不断产生热量,因此主轴承还必须安装一套冷却装置,此外滑动轴承的润滑分为动压润滑和静压润滑,保养与维护工作量大且价格昂贵。综合考虑滑动轴承的优缺点,在国家大力提倡节能减排的前提下,为进一步提高企业竞争力和降低生产成本,从企业的长远发展角度考虑,越来越多的厂家开始在球磨机中采用滚动轴承形式。4出的要求和一般要求球磨机负荷的特点是低速重载并伴有冲击,工作环境恶劣。滚动轴承的选型、性能及轴承座的结构必须适应球磨机的特点。为此提出的要求主要有:(1)要有足够的寿命;(2)轴承内外圈的配合要求轴承既要能在轴承座内轴向窜动(适应筒体的热胀冷缩),又要能够传递扭转力矩,同时要能补偿筒体在动(静)载荷下变形产生的轴颈偏角;(3)轴承座的结构要便于安装、润滑、清洗、检查及维护。综合考虑以上因素,在球磨机中可以选用双列调心滚子轴承(如瑞典SKF公司的双列调心滚子轴承,见图2)。4.1确定轴承的规格尺寸球磨机的轴承安装在两端盖的轴颈上,根据球磨机的工作结构特点、轴颈的大小决定了轴承的内径尺寸,尽可能选用中宽系列规格。按轴颈大小选出的轴承一般承载能力均偏大,可保证使用寿命。4.2冲击面确定轴承类型在选定了双列调心滚子轴承类型的基础上,载荷计算的目的是为了确定适合的型号和尺寸规格,以确保所选轴承在轴向和径向能承受粉碎物料过程造成的冲击,选定轴承后按照轴承额定寿命计算公式进行校核,以确定轴承寿命是否满足球磨机要求。滚动轴承载荷计算可按以下步骤进行:(1)确定主传动系统作为外载荷在圆周方向、径向和轴向的分力;(2)将这些力按平行四边形法则整列为轴向力和向心力;(3)求出轴承所受外载荷;(4)根据轴向力和向心力确定轴承类型;(5)将外力折算为当量动载荷,进行轴承疲劳寿命计算。4.3轴承引起的功率损耗功率等于力乘以速度或力矩乘以转速,因此由于轴承摩擦引起的功率损耗可用下式计算:H=1.047×10-4M·n式中,H为功率W;M为力矩,N·mm;n为轴承转速,r/min。5轴承连接、密封、润滑剂和安装5.1旋转不平衡负荷球磨机工作时,研磨体在旋转筒体离心力的作用下处在一个“上升→抛物线下落”的循环过程中,轴承套圈承受的载荷为旋转不平衡负荷。在选择配合时,内圈与轴颈必须采用过盈配合,过盈配合大小以轴承在负荷下工作时,在配合表面上不产生“蠕动”现象为准则。而轴承外圈与轴承座的配合可采用过渡配合。5.2球磨机的润滑主要来源于油滚动轴承实际使用中80%以上的失效是由于过度磨损而非疲劳剥落引起的,因而润滑往往是轴承应用成败的关键,考虑到球磨机的工作环境,润滑剂还应起到一定的密封作用,具有良好的冷却效果,并满足边界润滑特性好的要求。对于工作转速较低、伴有冲击振动和重载荷、粉尘较多的球磨机来说,润滑脂是轴承首选的润滑剂类型。建议采用非皂基极压型脂。可将润滑脂填满轴承和座孔的全部空间,这样防尘和防潮性都较好,长时间不需补充加脂,使得轴承寿命高的同时维护工作简化,最好设置弹簧板类密封装置防止润滑脂流失。目前国内外常用球磨机转速多在18~41r/min之间,大型球磨机转速更低,以某国内厂家生产的大型球磨机为例,采用球面滚子轴承润滑脂的换脂周期≥6000h。球磨机轴承部位的密封可采用密封圈密封形式。5.3轴承钢制共享关系球磨机轴承内圈配合过盈较多,应采用加热法安装。加热安装的温度要控制得当,温度过高轴承会受到损伤,温度过低则套圈膨胀量不足,轴承钢制内圈热膨胀量可查阅轴承厂家提供的技术资料或查阅