粉磨是將小塊物料磨成粉狀物料的過程。磨機是目前工業(yè)上廣泛使用的細磨機械，能粉磨各種硬度的物料，在選礦場中被廣泛用來細磨各種礦石；在發(fā)電廠用來制備煤粉；在水泥廠用來粉磨原料、熟料、煤和其他混合料；在陶瓷制品和玻璃等生產中，粉磨作業(yè)都占有一定的地位。歸納起來，粉磨的目的如下：
?、僭黾游锪系谋砻娣e在水泥生產中，保證生料在窯中得到充分的化學反應，使煤粉能夠充分完全燃燒，使水泥有利于水化產生較高的強度。為此，需將水泥生料的細度控制在0.08mm方孔篩篩余在10%以下，水泥細度控制在8%以下，煤粉控制在14%以下（物料經過粉磨后的細度以篩余百分數(shù)表示）。
?、谑垢鞣N物料混合均勻水泥生產中，生料中的石灰石、黏土和鐵粉，水泥中的礦渣、石膏和熟料等經過磨機粉磨后不但能磨細，還能混合均勻，以保證水泥的質量。
由于物料被粉磨的方式不同，因此是否采用研磨介質以及磨機結構、磨機運動方式、操作方法和生產特點等不同，粉磨設備也各式各樣，有的彼此差別還很大。建材工業(yè)中一般常見的有球磨、棒磨、立式磨（輥磨）、自磨磨機、輥壓機、陶瓷磨等。有時在生產和科研中還使用振動磨、氣力磨等超細磨設備。
磨機的分類方法如圖1-1所示，其中（a）~（c）類是靠研磨介質的沖擊和研磨作用粉磨物料的有介質磨；（d）類是無介質磨；（e）類是靠擠壓研磨粉磨物料的立式磨；（f）和（g）類磨機借錘與料、料與料間的撞擊、摩擦來粉磨物料；（h）類磨機靠兩個相對回轉的輥子對物料擠壓來進行粉磨。在結構上，（a）～（c）類為圓筒形。
建材工業(yè)中以球磨（包括棒磨）應用最普遍，近年來輥磨機（又稱立磨）和輥壓機在新型干法水泥生產線上大量采用。但由于球磨機等粉磨設備的工作效率相對較低、能耗較高、金屬消耗量大，因此為了降低生產成本，就必須在了解粉磨作業(yè)的前提下，根據物料的性質、入料粒度和出磨產品的細度要求，合理選擇粉磨工藝流程和粉磨設備。
球磨機是建材、冶金、選礦和電力等工業(yè)中廣泛應用的一種粉磨設備。其優(yōu)點有：①對物料的適應性強，可制成規(guī)格大小不同的磨機，因而能適應各種生產能力的要求，每小時產量從幾百克到幾百噸，尤其是能連續(xù)生產，且生產能力大，可滿足現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)生產的需要；②粉碎比大，可達300以上，并易于調整產品的細度；③結構簡單，堅固，操作可靠，維護管理簡單，能長期連續(xù)運轉；④密封性好，可負壓操作，防止粉塵飛揚；⑤能適應干法、濕法作業(yè)操作，還可將干燥和粉磨作業(yè)同時進行。其缺點是：①工作效率低，有效電能利用率僅2%左右，其余大部分電能都轉變?yōu)闊崃慷鴵p失；②機體笨重，大型磨機重達幾百噸，投資大；③由于筒體轉速較低，一般為15～20r/min，因此一般需配置減速裝置；④研磨體和襯板的消耗量大，粉磨每噸水泥約耗鋼材1kg；⑤工作時噪聲大。
一、工作原理與研磨體的運動狀態(tài)
球磨機的主體是一個由鋼板卷成的水平支承的回轉圓筒體，筒體內壁裝有襯板，內部裝有不同規(guī)格的鋼球、鋼段或瓷球、剛玉球等研磨體（或稱研磨介質）。當磨機以適當速度回轉時，簡體內的研磨體由于慣性離心力的作用，貼附在磨機筒體內壁的襯板上，與筒體一起回轉，被帶到一定的高度后，因其本身的重力作用，會像拋射體一樣落下，將筒體內的物料擊碎。
研磨體在磨機回轉過程中，除有上升、下落的循環(huán)運動外，還有滑動和滾動運動，致使在研磨體、物料、襯板之間產生研磨作用，將物料磨細，如圖1-2所示。物料在受到沖擊破碎和研磨磨細的同時，從進料端連續(xù)喂入的物料對磨內的物料形成向出料端的擠壓作用，加上進料端物料與出料端物料本身的料面存在著高度差，因此磨機筒體雖然是水平安裝的，但磨內物料仍能夠由進料端向出料端緩慢移動；干法粉磨時的通風作用或濕法粉磨時的加水作用，能夠將粉磨細的物料帶向出料端，完成粉磨作業(yè)。
顯然，磨機在正常運轉時，研磨體的運動狀態(tài)對物料的粉磨作用有很大的影響。能被磨機帶到較高處、像拋射體一樣落下的研磨體，因其具有較高動能，故對物料有較強的沖擊破碎作用；不能被磨機帶到高處的研磨體，則和物料一起滑下，對物料具有較強的研磨作用。
研磨體在磨內的運動狀態(tài)與磨機轉速、磨內存料量及研磨體的裝填數(shù)量有很大關系。因為筒體的轉速決定著研磨體能產生的慣性離心力的大小，當筒體具有不同的轉速時，研磨體的運動狀態(tài)便會出現(xiàn)如圖1-3所示的三種情況。
當筒體轉速過低時，不能將研磨體帶到較高高度，研磨體和物料隨即因重力作用產生下滑，研磨體呈傾瀉運動狀態(tài)，對物料的沖擊作用很小，幾乎只起到研磨作用，因而粉磨效果不佳，生產能力降低。當筒體轉速過高時，由于慣性離心力大于研磨體自身的重力，因此研磨體和物料貼附在筒體內壁上隨筒體一起回轉不降落，研磨體呈圓周運動狀態(tài)，對物料起不到任何沖擊和研磨作用。只有在筒體轉速適中，研磨體被提升到一定高度后拋落下來，呈拋落運動狀態(tài)時，才對物料有較大的沖擊和研磨作用，粉磨效果較好。
在球磨機筒體中，研磨體裝填數(shù)量較少，筒體轉速較高，研磨體的滾動和滑動則較小，由此引起的對物料的研磨作用就小；當研磨體裝填的數(shù)量較多時，分布在靠近筒體橫斷面中心部分的研磨體不足以形成拋射運動，而是產生較多的滾動和滑動，致使物料受到研磨作用而磨細。所以，在粉磨粒度較大或較硬的物料時，研磨體的平均尺寸要大些，裝填數(shù)量可少些，從而保證研磨體具有足夠的拋射降落高度，加強沖擊破碎作用；反之，在粉磨粒度較小或較易粉磨的物料時，研磨體的平均尺寸可以小些，但裝填數(shù)量應多些，使之與物料接觸的表面積大些，以加強研磨作用。
在實際生產中，為了有效利用研磨體的能量，一般用隔倉板將磨機筒體分隔為2~4個倉，前倉裝的研磨體（鋼球和鋼棒）主要對物料起沖擊破碎作用，后倉裝的研磨體（鋼段）主要對物料起研磨作用。
球磨機的規(guī)格用筒體的內徑（m）X長度（m）來表示，例如￠4.2m X13m。
二、球磨機的分類
球（棒）磨機的主要工作部分是一個水平放置的回轉圓筒，差別在于筒體的形狀、研磨體的形狀、筒體支承方式、傳動方式、卸料方式、操作方法和生產特點不同。
?。?）按所裝研磨介質的不同來分
球磨機：筒體內裝鋼球或鋼段，這種磨機使用最普遍。
棒球磨：筒體內第一倉裝鋼棒作為粗磨介質，這種磨機產品均勻，多用于濕法粉磨水泥生料。
礫石磨：用礫石、卵石、瓷球等為研磨介質，花崗巖、瓷料等作襯板，用于生產白色或彩色水泥以及陶瓷工業(yè)原料。
?。?）按筒體的形狀分
短筒磨機：筒體長度和直徑之比L/D≤1.5［圖1-4（a）、（c）］，一般用于粗磨或一級磨。
長筒形磨機：筒體長度和直徑之比L/D＞1.5［圖1-4（b）、（d）、（e）］，當L/D值為3～7時，則稱為管磨機；管磨機內部常分隔為幾個倉，稱為多倉式管磨機，這種磨機在水泥廠用得較多。
?。?）按卸料方式分
①中心卸料式磨機這種磨機是在中空軸上開孔作為出料口，其中又分為：
a.溢流式中心卸料式磨機如圖1-4（a）、（c）所示，這種磨機在粉磨時，磨內料面必須高出卸料口，使物料溢流而出，工作時料球裝得多，磨內結構簡單，但操作不靈活，粉磨過程不能調整。
b.格子式卸料式磨機：為克服上述卸料缺陷，在磨尾裝有格子式提升板以幫助卸料，如圖1-4（b）、（d）、（e）所示，這類磨機在水泥廠應用較多。
②中部卸料式磨機這種磨機在筒體中部的周壁上開孔以卸料，如圖1-4（f）所示。實際上它相當于兩臺端部周邊卸料磨機的合成，因而使設備緊湊、省材料、單位動力產量高，多用于圈流粉磨生料系統(tǒng)。
?。?）按傳動方式分
中心傳動式磨機：由卸料端經空心軸直接與減速機連接，由電動機帶動，傳動軸中心與筒體線一致，如圖1-5（a）所示。
邊緣傳動式磨機：將電動機的動力經過減速機后傳到與磨機筒體中心線相平行的傳動軸。上，再經過軸上的小齒輪帶動裝在磨筒體上的大齒輪，使磨機回轉，如圖1-5（b）所示。
?。?）按支承方式分
主軸承支承式磨機：球磨機兩端的中空軸支承在主軸承上，如圖1-6（a）所示，這種支承方式比較普遍。
滑履支承式磨機：通過緊固在磨機筒體上的輪帶支承在滑履上運轉，如圖1-6（b）所示。
（6）按其他形式分
按生產特點又分為干式和濕式球磨機，間歇磨和連續(xù)磨。其中濕式球磨機多用于濕法生產，間歇磨多用為化驗室的試驗磨以及陶瓷磨機。工業(yè)生產都用大型連續(xù)磨。
三、球磨機的構造
球磨機雖然有多種類型，但主要構造大體相同，都是由筒體（含隔倉板、襯板、研磨體、磨門）、進料裝置、卸料裝置、支承裝置和傳動裝置等部分組成。圖1-7～圖1-9所示為幾種球磨機的構造。
?。?）筒體
球磨機的筒體是一個空心圓筒，被粉磨物料就是在筒體內受到研磨體的沖擊和研磨作用而被粉磨細的。除承受襯板、隔倉板、研磨體和物料的重量外，筒體工作時還受到研磨體的沖擊，運轉起來會產生巨大的轉矩，所以在筒體上產生的是交變應力。這就要求制造筒體的金屬材料強度要高，塑性要好。一般用于制造筒體的材料是普通結構鋼，大型磨機的筒體一般用16Mn鋼制造。
筒體上的每個倉都設有一個磨門（又稱人孔）。開設磨門是為了便于安裝或更換襯板、隔倉板，裝填或倒出研磨體，以及人員進入磨內檢修。但開設磨門會降低筒體的強度，因此磨門不能開得過大，只要能滿足零部件和檢修人員的進出即可，且磨門周圍要焊接加強鋼板。
筒體兩端有端蓋。端蓋有焊接和鑄造兩種結構。一種結構焊接端蓋是鋼板直接焊在筒體上使其成為一體的，其特點是用料少，機件輕，制造簡單，質量容易保證。另一種結構是把端蓋和中空軸分別鑄造，加工后再把兩部分組裝在一起，用螺栓連接，這種結構消耗材料多，加工量大。
（2）襯板
襯板的作用是保護磨機筒體，使筒體免受研磨體與物料的直接沖擊與摩擦；利用不同工作表面形狀的襯板可以調整磨內各倉研磨體的運動狀態(tài)；分級襯板還能使磨內的研磨體按照從進料端到出料端方向由大到小自動分級。
球磨機的襯板大多用金屬制造，也有少量用非金屬材料制造的。由于各倉內研磨體的工作狀態(tài)不同，與之相應的各倉襯板的材料也不同。在粉碎倉，襯板應具有良好的抗沖擊性能。高錳鋼抗沖擊韌性好，且在受到沖擊時其表面可冷作硬化，變得愈加堅硬耐磨，因此，大多數(shù)磨機粉碎倉的襯板都采用高錳鋼制造。在細磨倉中，要求襯板主要具有良好的耐磨性能。襯板材料多為耐磨的冷硬鑄鐵、合金鋼等。
確定襯板的規(guī)格應考慮搬運、裝卸和進出磨門時方便。目前，磨機襯板尺寸已經基本統(tǒng)一，其寬度為314mm，整塊襯板長度500mm，半塊襯板長度為250mm，平均厚度在50mm左右。
（3）隔倉板
隔倉板分單層和雙層兩種，其作用是：分隔研磨體；篩析物料；控制磨內物料流速；調控磨內通風量。
?、賳螌痈魝}板如圖1-10（b）所示，由扇形箅板組成，用中心圓板將這些扇形箅板連接成一個整體。隔倉板外圈箅板用螺栓固定在磨機筒體的內壁上，內圈箅板裝在外圈箅板的止口中。中心圓板與環(huán)形固定圈用螺栓與內圈算板固定在一起。單層隔倉板的另一種形式是由若干塊弓形箅板組成的，如圖1-10（a）所示。
已磨至小于箅板孔的物料在新喂人物料的推動下，穿過篩板孔進入下一倉。單層隔倉板的通風阻力小，占磨機容積小。
?、谶^渡倉式雙層隔倉板圖1-11所示為棒球磨過渡倉式雙層隔倉板，由一組盲板2和一組箅板7組成，隔倉板朝進料方向的一面是盲板，當一倉內料漿面高于環(huán)形固定圈時，料漿就流進雙層隔倉板中間，然后再經箅板進入二倉。大塊物料和碎研磨體被阻留在雙層板之間，定時停磨清除。倉板座3用螺栓4固定在磨機筒體5上，盲板2裝在倉板座3上，環(huán)形固定圈1裝在盲板上，箅板7裝在倉板座3上，盲板2與箅板7的中間有定距管5用螺栓擰緊，在箅板7上裝有中心圓板9。
③提升式雙層隔倉板如圖1-12所示，物料通過算板3進入雙層隔倉板中間，由揚料板4將物料提升至圓錐體2上，隨著磨機回轉進入下一倉。盲板8和揚料板4用螺栓固定在隔倉板架10上，隔倉板座6及木塊7用螺栓固定在磨機筒體9的內壁上，算板7及盲板2裝在隔倉板座6上，圓錐體2裝在雙層板中間，在圓錐體上裝有中心圓板1。
提升式雙層隔倉板有強制物料流通的作用，即通過的物料量不受相鄰兩倉物料水平面高度的限制，甚至在前倉的物料面低于后倉的情況下仍可通過物料，利于控制其前后兩倉的適宜球料比，因而適于安裝在干法磨機的粗碎倉內。因在粗磨倉內，沖擊是粉碎物料的主要形式，所以要求該倉有較少的存料，以利于沖擊作用的發(fā)揮。但該隔倉板會使磨機的有效容積減?。辉谄鋬蓚鹊拇媪陷^少，此區(qū)域的粉碎效率降低，同時也加劇了隔倉板的磨損；較單層隔倉板結構復雜，通風阻力較大。
?、芎Y分隔倉板篩分隔倉板也屬于雙層隔倉板，分別有錐形篩板型篩分隔倉板、微介，質型篩分隔倉板、扇形篩板型篩分隔倉板、篩分倉型篩分隔倉板幾種。隔倉板的箅孔能讓物料通過，但不準研磨體竄倉。算孔的排列方式有多種，工程中主要采用的是同心圓和輻射狀兩大類。
（4）支承裝置
球磨機的支承裝置有主軸承和滑履軸承兩類。
（5）進料、卸料裝置
磨機進料、卸料裝置是磨機整體中的一個組成部分，物料和氣流（干法磨）或水（濕法磨）通過進料裝置進入磨內，通過出料裝置排出磨外。根據生產工藝要求，磨機的進料、卸料裝置各有不同的類型。
?、龠M料裝置采用主軸承支承的球磨機通過中空軸進料，其進料裝置有溜管進料裝置、勺輪進料裝置和螺旋進料裝置?；哪ゲ捎眠M料溜筒直接進料，物料通過溜筒滑入磨內。
②卸料裝置磨機的卸料一般采用中空軸卸料裝置，物料由最后一倉通過出料箅板后，在出料箅板上的揚料板作用下將物料提升至一定高度，然后滑到錐形卸料體上，再溜到出料螺旋套筒（也有用錐形套筒的）內，靠內螺旋葉片將物料推出磨外。
?。?）傳動系統(tǒng)
磨機的傳動方式有邊緣傳動和中心傳動兩種。
邊緣傳動是由小齒輪與固定在筒體尾部的大齒輪嚙合，帶動磨機轉動。邊緣傳動分邊緣單傳動和邊緣雙傳動兩種形式。對于邊緣單傳動，可以用高速電動機與減速機連接，減速機低速軸與小齒輪軸連接驅動；也可用低速電動機直接與小齒輪軸連接驅動。采用低速電動機驅動省去了減速機，但電動機的造價較高。
邊緣雙傳動也有用高速電動機與低速電動機兩種形式。兩種傳動形式的優(yōu)缺點與連續(xù)單傳動相同。
中心傳動是指減速機的輸出軸和磨機中心線在同一條直線上。中心傳動也分為單傳動和雙傳動兩種。
中心傳動的機械效率一般為0.90~0.94，如采用行星齒輪減速機、對稱式齒輪減速機，傳動效率可達0.99；而邊緣傳動的機械效率一般為0.85～0.90。因此，大型磨機采用中心傳動更節(jié)能。
邊緣傳動磨機的大齒輪直徑較大，制造困難，占地多，但齒輪精度要求較低。中心傳動結構緊湊，占地面積小，但制造精度要求較高，對材質和熱處理的要求也高，造價也要高一些。
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