管磨机的总体与结构设计(2)

不变的情况下，小钢球比大钢球的总面积大，与物料的接触机会多，故增加小钢球的

数量有助于提高粉磨能力，但从另一方面需要将大块的物料击碎才能进行有效的粉

磨，此所以就必须增大钢球的直径，提高破碎效率。

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所以，钢球的分配从进料端向出料端球径逐渐递减，磨机的最大钢球直径 参考建材部水泥工业技校发行的《粉磨工艺与设备》拉珠费夫经验公式

Dmax=28×dmax （2-4）

式中：d max—进料物料的最大粒径，根据要求dmax=10mm

所以Dmax=28×dmax=28×=60.132mm

圆整取Dmax=70mm.

各级钢球的比例：可按二头小中间大的原则配合。在满足物料粒度要求的前提下，平均球径应该小些，以增加接触面积，提高粉磨效率，前仓的最小球径等于后仓的最大球径。物料经过长期的研磨后，研磨体的级配组合如下图2-2所示：

图2-2 使用后的钢球级配组合

未使用过的研磨体加入球磨机前的形状如下图1-3所示：

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图2-3 新研磨体级配组合

根据研磨体在各仓内的大小组合情况，级配分配如下： 第一仓Dmax=70mm

一仓: 钢球 Φ70 Φ60 Φ50

级配 25% 40% 35%

二仓: 钢球 Φ50 Φ40 Φ30 级配 30% 40% 30% 三仓: 钢球 Φ30 Φ20 Φ10 级配 30% 40% 30% 磨机有效容积

V = π D2

0L0/4 = π×(2.6-2×0.03)2 ×13/4 =65.84(m3)

各仓有效容积:

一仓:v3

1=65.84×3.9/13=19.75 (m) 二仓:v2=65.84×3.25/13=16.46(m3) 三仓:v3=65.84×5.85/13=29.63(m3) 一仓钢球重量:

G1=γv1ψ1=4.5×19.75×0.3=26.66(T) 各级球重:

Φ70: 26.66×25%=6.67(T)

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2-5） （2-6） （

Φ60: 26.66×35%=9.33(T)

Φ50: 26.66×40%=10.66(T)

一仓平均球径:

DⅠ= (D1G1+D2G2+D3G3)/(G1+G2+G3) （2-7） =(70×6.67+60×9.33+50×10.66)/(6.67+9.33+10.66)

=58.5(mm)

二仓钢球重量:

GⅡ=γv2ψ2=4.5×16.46×0.27=20(T)

各级球重:

Φ50: 20×30%=6(T)

Φ40: 20×40%=8(T)

Φ30: 20×30%=6(T)

二仓平均球径:

DⅡ= (D1G1+D2G2+D3G3)/(G1+G2+G3)=(50×6+40×8+30×6)/20

=40(mm)

三仓钢球重量:

GⅢ=γv3　ψ

各级球重:

Φ30: 32×30%=9.6(T)

Φ20: 32×40%=12.8(T)

Φ10: 32×30%=9.6(T)

三仓平均球径:

DⅢ= (D1G1+D2G2+D3G3)/(G1+G2+G3)

=(30×9.6+20×12.8+10×9.6)/32

=20(mm)

（2）研磨体的补充

磨机中运行的研磨体被逐渐磨损，体积减小，形状变异，研磨体的装载量和级配都发生了变化。为了维持正确合理的级配和装载量，保持较高的粉磨效率，就得定期补充和更换研磨体，清仓和补球时间应视研磨体的机械性能（形状、硬度和韧性、物料的物理机械性能、易磨性、温度水分等）和磨机的运行状况而定。例如，钢球比钢锻消耗快，比钢棒也消耗大些，磨水泥比磨生料消耗快，而磨生料的钢锻消耗却大于磨水泥的钢锻消耗。 3　=4.5×9.63×0.24=32(T)

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按我国经验，对水泥磨来说：第一仓通常5-7天从磨头喂料口补球一次，每次补球量约为该仓球量的1-2%（一般只补入大球），第二仓每隔10-15天补球一次，补充量约为2%，每次补球的数量应结合具体情况而酌情确定。一般每粉磨一吨的物料，研磨体的消耗大致如表（2-1）所示：

表2-1 粉磨一吨物料研磨体的消耗量

同时由于研磨体长期使用磨损，所以必须对钢球进行处理，大体清仓时间可参照下列时间而定：

粉磨矿渣水泥：http:///
一、二仓钢球每月清理一次

生料磨：二仓钢球每两个月清理一次

重新配球时，表面被磨光、尺寸变小的研磨体可选作相应规格磨体继续使用。

2.5 磨内研磨体运动状态分析

2.5.1 研磨体运动状态的三种基本情况

a 泻落式运动状态

当筒体的转速过低，且研磨体太少时，研磨体顺筒体旋转一定的角度。当研磨体超过自然休止角时，则象雪崩一样泻落下来，这样不断地反复循环，研磨体被提升的高度不高，只有滚动和滑动，基本上没有冲击作用，因而粉磨效果不佳。

b 抛落式运动状态

当筒体的转速适宜时，由于离心力作用的影响，研磨体贴附在筒体内壁上，与筒体作圆弧上升运动，并被带到适宜的高度，然后象抛射体一样降落，研磨体呈瀑布状态以最大冲击力将物料击碎，同时在筒体回转的过程中，研磨体的滚动和滑动也对物料起到研磨作用。

c 离心力运动状态

当筒体转速过高时，由于离心力作用的影响，研磨体贴附在筒体内壁上与筒体一起回转，而不降落则研磨体不发挥冲击和研磨作用，也就不能粉磨物料。

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2.5.2球磨机中研磨体的运动分析

球磨机的粉磨作用主要是研磨体对于物料的冲击和研磨。为了确定磨机的主要工作参数，必须对研磨体的运动状态加以分析。

研磨体运动的实际状态是很复杂的，为了使分析问题简化，作如下基本假设：

a磨机在正常操作时，研磨体在筒体内按其所在位置是一层一层地进行循环运动。在轴向各个不同的横断面上，研磨体的运动状况完全相似。

b研磨体在磨机筒体内在工作轨迹只有两种，一种是一层层地以磨机筒体横断面的几何中心为圆心，按同心圆弧轨迹随着筒体回转作向上运动，另一种是一层层地按抛物线轨迹降落下来。

c研磨体与磨机筒壁间及研磨体层与层之间的相对滑动极小，可忽略。

d磨机筒体内物料对于研磨体运动的影响略去不计。

e略去研磨体直径不计

取紧贴筒体衬板内壁的最外层研磨体作为研究对象，研磨体在随筒体作圆弧向上运动过程中，当达到某一位置时，其离心力Pc小于或等于本身重力的径向分力，研磨体就开始离开圆弧轨迹，作抛射体运动，即按抛物线轨迹运动。由此可见，研磨体在脱离点开始脱离应具备的条件为：

cosα ≥Rn2/900 （2-8）

以上的公式为研磨体运动的基本方程式，研磨体的脱离角与筒体的转速和有效半径有关，而与研磨体的质量无关。

2.5.3 磨体运动脱离点的轨迹

当磨机在一定的转速下进行操作时，研磨体的基本方程式代表任一层脱离点诸因素之间的关系，它有着普遍意义，把上式改写为：

R=900cosα/ n2 （2-9）

此式即为脱离点轨迹的曲线方程，它是一段圆弧。

2.5.4最内层研磨体的半径

若要求各层研磨体恒在同一轨迹上做循环回转运动而又不产生互相干涉，就必须确定最内层研磨体的半径R2，否则就会使上升和下落的研磨体在中途相碰而互相干

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涉其运动规律，只要降落点处于极限位置，此处即为由降落曲线求得的横坐标X的最小值，根据代数公式解得X为最小值时的脱离角为α

的最内层研磨体的半径为：

R=900cosα22 =73 °441 与此脱离角相当/ n2=252/ n2

因此在确定研磨体的装载量时，务必使最内层研磨体的半径比252/n2要大，否则研磨体在降落时会互相干扰、碰撞，损失其能量，降低粉磨效率。

2.5.5 研磨体动态作用力：

磨机在正常运转时，研磨体所产生的动态作用力有以下三个方面：

a 与筒体一起回转上升部分研磨体产生的离心力Pc

b 与筒体一起回转上升的那部分研磨体的重力G

c 作抛落运动那部分研磨体产生的冲击力Ps

[1]3 球磨机主要参数的确定

3.1 磨机工作转数的确定

1磨机的临界转速n0

假定钢球与研磨体无滑动时，最外层钢球产生临界运转时的理论临界转数公式:

n0=42.4/D0(rpm) （3-1）

式中：n0---磨机的理论临界转数，(rpm)；

D0---磨机的净空直径，(m)；

故 n0=42.4/2.54=26.6（rpm）

2 球磨机的理论适宜转数n

最外层钢球具有最大降落高度时的理论最适宜转数公式(即为列文松公式)： n =32.2/D0=32.2/2.54= 20.2(rpm) （3-2）

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式中：Ψ =n/ n0=20.2/26.30=0.76

n--磨机理论适宜转数，(rpm)；

Ψ-转数比；

3球磨机的实际工作转速ng

确定磨机合理的工作转数，它与衬板形状、研磨体的装载量，被磨物料的物理性质磨机的生产工艺流程等均有着密切的关系，且直接影响到提高磨机产量，降低电耗和减少钢球和衬板的损耗磨机的工作转数有三种工作制度：

（1）高转数的工作制度--ng接近或超过（微超或大些）理论临界转速

磨机可以超过理论临界转数运行而不发生临界现象，即使最外层钢球接近或超过临界运行时，其各层钢球仍能正常运行，且由于转速的提高， 研磨体的周转率提高，故粉磨效率提高。

（2）低转速工作制度

ng=（0.58-0.62）n0，它使用于湿法生产溢流卸流的二级磨机

（3）中等转数的工作制度

对中等转数适用范围等二种不同意见：

a 当球磨机工作转数为0.76n0时，磨机效率最高，也就是比生产效率高（每一马力吨/小时），而工作转数为临界转速的68%，绝对生产率提高，但电耗比前者大2-3倍，从经济观点出发，推荐采用 ng=0.76n0

b在一定转速范围内，生产率随转数的增加功率并不快，为提高磨机生产率可以采用ng=0.88 n0。

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5.5 控制并缩小入磨物料的粒度

生料磨的入磨石灰石粒度一般都应控制在25mm以下，设有三级破碎设备的工厂应控制在15mm以下。

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5.6 合理选择磨机衬板

选择合适的衬板形式，其目的是调整磨内钢球的运动形式，使钢球产生的冲击力和研磨体得到合理分配和调整，并避免磨内钢球大小分布的逆分离，尽可能使钢球沿磨内物料运动方向按大小次序进行分级，改变衬板的表面形状，还能改变磨内每一段钢球运动的抛物线轨迹，使脱离点位置多变，形成交叉配合的钢球抛物状态，本设计采用了阶梯衬板，利于提高磨机效率和降低电耗。

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