粉磨机械及其原理

1、,第四章 粉 碎,4.5 粉磨机械 粉磨设备也有多种类型，按照施力方式可分为摩擦式、挤压式和冲击式。根据工作速度可分为慢速磨和快速磨两大类。前者各类球磨机、砾磨机和自磨机，后者辊式磨、振动磨、搅拌磨、气流磨等。 4.5.1滚筒式球磨机 滚筒式球磨机广泛应用做电子材料、磁性材料、生物医药、陶瓷秞浆、新型材料等粉磨设备，主要用于对物料进行细磨。对两种以上原料共磨时，既有混合作用，又有粉磨作用。,第四章 粉 碎,滚筒式球磨机的规格：用筒体直径(mm)长度L(mm)来表示。 4.5.1.1 滚筒式球磨机分类 （7种分类方法） 1、按照球磨机的长度与直径之比分为三种： 短磨机 长径比小于2球磨机，一般为单仓。 中长磨机 长径比为3左右，内部一般分24个仓。 长磨机 长径比大于4，内部一般分为24个仓。,第四章 粉 碎,2、按照是否连续分为连续磨机和间歇磨机两种。 3、按照传动方式分为中心传动磨机和边缘传动磨机两种。 4、按照卸料方式分为尾卸式磨机和中卸式磨机两种。 5、按照研磨介质形状分为球磨机、棒磨机和砾石磨三种。 6、按照操作工艺分为干法磨机和湿法磨机两种。,4.5-3磨机中心单传动图,第四

2、章 粉 碎,4.5-1高速电动机传动的边缘双传动图,4.5-2低速电动机传动的边缘双传动图,4.5-4磨机中心双传动图,（a）周转状态； （b）卸落状态； （c）抛落状态 图4.5-1 研磨体的运动状态,第四章 粉 碎,4.5.1.2 研磨体粉碎物料的基本作用 磨机以不同的转速回转时磨内研磨体可能出现三种基本运动状态，如图4.5-5所示。,第四章 粉 碎,(a) 转速太快，研磨体与筒体一起转动，称为“周转运动”，研磨体对物料无任何冲击和研磨作用。 (b)转速太慢时，研磨体和物料因摩擦力被筒体带至等于运动摩擦角的高度，然后在重力作用下下滑，称为“卸落状态”，此式研磨体对物料有较强的研磨作用，但无冲击作用。 (c)当转速适中时，研磨体被提升到一定的高度以后以近似抛物线落下，称为“抛落状态”，此时研磨体对物料有较大的冲击作用，周而复始作用，使研磨体之间的物料受到冲击而粉碎。滚筒式球磨机中研磨体主要以冲击和研磨粉碎作用为主来粉碎物料的。,第四章 粉 碎,研磨和磨削粉碎本质上均属于剪切摩擦粉碎，包括研磨介质对物料的粉碎和物料相互间的摩擦作用。振动磨、搅拌磨及球磨机的细磨仓等都属于以此为主的粉碎原

3、理。 与施加强大粉碎力的挤压和冲击粉碎不同的是，研磨和磨削是靠研磨介质对物料颗粒表面的不断磨蚀而实现粉碎的。 4.5.1.3 球磨机构造 各类滚筒式球磨机基本结构大体相同，一般均由筒体、衬板、给料器、中空轴、轴承、传动装置和润滑系统组成。,第四章 粉 碎,1）筒体 球磨机筒体是主要工作部件之一，被粉磨物料就是在筒内被研磨介质冲击和粉磨作用磨成细粉末的。 （1）筒体材料要求： 强度高，韧性好；可焊接性好；有良好的耐磨性、耐蚀性和耐疲劳性；良好的切削加工性；大型磨机用16Mn钢制造。 （2）轴向热变形： 筒体在进料端设有适应于筒体轴向热变形机构，常见的有两种方式，轴肩与轴承之间预留间隙；轴承座与底板间安装数根钢辊。 （3）磨门： 每个仓一个磨门，便于更换衬板、研磨体和检查磨机工作情况。,第四章 粉 碎,2）衬板 （1）衬板的作用（2个作用） 衬板安装在筒体内，保护筒体不被研磨介质和物料直接冲击和磨损；,第四章 粉 碎, 利用不同形状衬板调节各磨仓研磨体的运动状态，实现物料在不同磨仓内的研磨粉碎方式不同的粉磨目的。在物料进入磨内之初，粒度较大，物料以抛落状态运动，以冲击粉碎为主；随着粒度的减

4、小，研磨体应以卸落运动状态为主增加研磨作用。由此看来筒体中不同格仓内的研磨体应以不同的运动状态运动，这与筒体的转速是相同的相矛盾，解决这一矛盾的方法是在不同格仓内采用不同形状和摩擦系数的衬板来改变研磨体的运动状态，实现各磨仓物料粉磨方式不同的要求，达到提高粉磨效率、增加产量、降低单耗的目的。,第四章 粉 碎,金属衬板的厚度为50150mm，寿命为0.51年；橡胶衬板厚度为4080mm，寿命为3年左右。 （2）衬板的材质 由于衬板直接接受研磨体和物料的冲击和摩擦，因此衬板必须耐磨，形状适宜，便于制造和装卸。大多数采用金属材料制作，也可采用非金属材料制作。普通球磨机常采用花岗岩内衬，先进陶瓷球磨机采用高性能瓷质内衬，近年来出现了聚氨酯内衬，而且是理想的换代产品。,第四章 粉 碎,聚氨酯内衬具有许多优异的特点： 耐磨性好，是瓷内衬的1.5倍，橡胶内衬的10倍； 增大了球磨机的容积； 噪音低，节能效果显著； 使用寿命长，维修方便； 被磨物料不受污染。 常用的研磨介质为氧化铝磨球、氧化锆磨球和ZTA磨球等。不同运动状态，衬板的材质不同。,第四章 粉 碎,（3）衬板类型：衬板的几何形状和配置方式对

5、磨机生产效率有直接的影响。衬板有平滑和不平滑两种衬板。平滑衬板磨剥作用强，适用于细磨仓；不平滑衬板冲击作用较强，适用于粗磨仓，形式有压条衬板、凸棱衬板、波形衬板、阶梯衬板、半球形衬板、小波纹衬板、 端盖衬板等多种形式。 衬板类型如图4.5-6所示。,第四章 粉 碎,（a） （b） （c） （d） 平衬板 压条衬板 凸棱衬板 波形衬板,（e） （f） (g) （h） 阶梯衬板 半球形衬板 小波纹衬板 端盖衬板 图4.5-6 衬板类型,第四章 粉 碎,3）隔仓板 （1）作用 分隔研磨体。在粉磨过程中，物料的粒度向磨尾方向逐渐减小，因此研磨体尺寸也逐渐减小，加隔板使不同尺寸的研磨体不混合，执行各自的粉磨作业。 防止大颗粒物料窜向出料口。隔仓板对大颗粒物料有筛析作用，防止大颗粒进入冲击力较弱的细磨仓，从而使产品大颗粒组分较少。 控制磨内物料流速。 隔仓板箅孔的大小及开孔率决定了磨内物料的流动速度，从而影响物料在磨机内经受粉磨的时间，控制了物料流的通过速度。,第四章 粉 碎,（2） 类型：隔仓板分单层和双层两种。双层隔仓板又分为过渡仓式、提升式（适用于干法磨机中的粉碎仓内使用）和分级式（开路磨系

6、统中应用效果更好）几种。 （3） 箅板孔：隔仓板上开有一些孔，称箅板孔。箅板孔的排列较多，主要有同心圆（孔平行于物料的运动路线，阻力小，不易堵塞，但物料易返回）和辐射状排列两大类应用较多。双层箅板孔多以同心圆排列，常以近似圆的多边形代替。,第四章 粉 碎,（4）箅板孔形状：放射形和切线形两种。要求箅孔在隔仓板磨损后仍保持不变。箅板孔宽度为8mm、10mm、12mm、14mm、16mm等规格，孔间距一般为40mm，箅板厚度为40mm和50mm两种。箅板孔宽度决定物料通过量和最大颗粒尺寸，对第一道隔仓板较重要，所以箅板孔不能过大。干法水泥开路磨机第一道隔仓板箅板孔宽度为8mm。闭路磨机稍大，为1012mm。湿法磨机箅板孔可小些。,第四章 粉 碎,（5）通孔率：隔仓板上所有箅板孔面积之和与其整个箅板面积之比的百分数称为隔仓板通孔率。箅板的通孔率在保证机械强度的基础上，应尽可能大，以利于物料通过和通风。干法通孔率一般在79%以上。隔仓板箅板孔的大端必须朝向出料端。,第四章 粉 碎,4.5.1.4 球磨机的特点 1、球磨机优点（4点） 对物料适用性强，生产能力大，满足大规模生产要求； 粉碎比大，

7、可达到300以上，易于调整产品细度； 结构简单、坚固，操作可靠，维护简单，能长期连续运转； 密封性好，可负压操作，防止粉尘飞扬。,第四章 粉 碎,2、球磨机缺点（5点） 工作效率低，电能利用率仅为2%左右，余下大部分转变为热能损失掉； 机体笨重，大型磨机重达几百吨，投资大； 筒体转速低，一般为1520r/min，需用昂贵的减速装置； 研磨体和衬板消耗量大； 工作时造音大。,第四章 粉 碎,4.5.2 雷蒙磨 4.5.2.1结构及工作原理 雷蒙磨又称为旋辊式磨机，其结构如图4.5-7所示。雷蒙磨主要构成部分是固定不动底盘和作旋转运动磨辊。在底盘的边缘上装有磨环。磨辊绕垂直轴旋转时由于离心力作用紧压在磨环上，与磨辊一起旋转的刮板将底盘上物料散到磨辊与磨环之间，物料在磨辊与磨环之间受到挤压和研磨作用而被粉碎。被粉碎至一定粒度的物料由进风口气流吹起，当经过磨机顶部的分级机叶片时，气流中的粗颗粒被分出，回落到底盘上被再粉碎，达到要求粒度的物料随同气流离开磨机进入如图4.5-8所示的旋风分离系统。,第四章 粉 碎,在旋风分离系统中，大部分物料从旋风分离器底部收集，空气则从顶部出风管排出，经过风机后

8、大部分空气重新进入磨机内。为了防止粉尘飞扬，磨机和旋风分离器在负压下工作，少部分空气经由通风机出口处的支风管进入几个旋风分离器和袋式除尘器，将固体颗粒再次收集后排入大气中。产品的粒度通过改变空气分级机转速的方法来调节。分 级机转速大分级后的物料粒度小，反之，粒度大。,第四章 粉 碎,1-电动机；2-三胶带轮； 3-底座；4-磨环；5-磨辊； 6-短轴；7-罩筒；8-滤气器； 9-管子；10-空气分级机叶片 11-三角带轮； 12-电磁转差离合器； 13-电动机； 14-风筒； 15-进风口； 16-刮板 17-刮板架； 18-联轴器； 19-减速器； 20-进料口； 21-梅花架； 22-主轴； 23-空心立柱；24-三角带轮； 25-辊子； 26-辊子轴,图4.5-7 雷蒙磨示意图,第四章 粉 碎,1-颚式破碎机； 2-斗式提升机； 3-袋式收尘器； 4,5-旋风分离器 6-通风机； 7-雷蒙磨； 8-给料机； 9-料斗,图4.5-8 旋风分离系统示意图,第四章 粉 碎,4.5.2.3 雷蒙磨规格 磨辊数量R磨辊直径(cm)磨辊高度(cm)。如4R3216，4表示磨辊的数量为4个，3

9、2表示磨辊直径为32cm，16表示磨辊高度为16cm。雷蒙磨的规格及主要性能如表4.5-1所示。,表4.5-1 雷蒙磨的规格及主要性能,第四章 粉 碎,续表4.5-1,第四章 粉 碎,4.5.2.3 雷蒙磨的特点及应用 优点： 性能稳定； 操作方便； 能耗较低； 产品粒度可调范围较大等。 缺点： 不能粉碎硬质物料，否则磨辊、磨环磨损大； 不能空车运转，否则磨辊直接压在磨环上甚至发生强烈的碰击，加快磨损。 多用于粉磨煤、焦炭、石墨、石灰石、滑石、膨润土、陶土、硫磺等非金属矿物及颜料、化工原料、农药、化肥等。应用比较广泛。,第四章 粉 碎,4.5.3 振动磨 4.5.3.1振动磨的类型（3种分类） 振动磨的类型很多。 按振动特点可分为惯性式和偏旋式； 按筒体数目可分为单筒式和多筒式； 按操作方法可分为间歇式和连续式等。 4.5.3.2构造和工作原理 1、构造 振动磨的基本构造是由磨体筒体、激振器、支承弹簧及驱动电机等主要部件组成，图4.5-9为M200-1.5惯性式振动磨的示意图。,图4.5-9 M200-1.5惯性式振动磨示意图 1-附加偏重；2-筒体；3-耐磨橡胶衬；4-锥形环；5-电动机； 6-弹性联轴器；7-滚动轴承；8-偏心轴激振器； 9-振动器内管；10-振动器外管；11-弹簧；12-支架。,第四章 粉 碎,第四章 粉 碎,2、工作原理 如图4.5-10所示。,图4.5-11 研磨介质运动行径 (a)静止时；(b)介质运动时； (c)干燥物料投入时；(d)连续运转时,图4.5-10振动磨工作原理图 1-磨筒体；2-偏心激振装置,

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