隨著科學技術和工業技術的快速發展,為了提高資源的利用率、改善作業環境和條件、提高生產效率、確保社會和環境的可持續發展,粉磨設備呈現出多樣化態勢,在外形、結構和性能方面都有較大的不同。自從世界上第一臺磨粉機誕生以來,世界各國粉磨設備的設計者都沒有停止過對磨粉機進行更高要求的設計或改進的腳步,根據不同的粉磨機理,設計出了球磨機、雷蒙磨、立式磨等粉磨設備。
從最早粉磨谷物的絞盤磨、輥碾磨,到現在粉磨各種物料的球磨機、雷蒙磨、立式磨(盤輥式磨粉機)等,磨粉機經歷了數百年的發展,磨粉機不斷地更新,粉磨形式也千變萬化。下面介紹幾種常見的粉磨設備。
1、球磨機
球磨機種類繁多,目前世界上大型球磨機的供應商主要有丹麥的 FFE Minerals 公司、澳大利亞的 OUTAKUMP 公司和 ANI 公司、芬蘭的 Metso Minerals公司、德國的Krupp公司和日本的川崎重工等。 球磨機的結構原理圖和工作示意圖如圖 1.1 和圖 1.2 所示,由進料部分、出料部分、回轉部分、傳動部分等組成。粉磨時待磨物料進入球磨機的旋轉圓形滾筒內,研磨體在慣性、離心力以及摩擦力的作用下,附著在滾筒內部的襯板上,被旋轉的滾筒帶到高處,達到一定的高度時就會由于自身的重力作用而被拋落,下落的研磨體就會把滾筒內的物料擊碎,達到粉磨的作用,這也使得球磨機在粉磨過程中噪聲比較大。
球磨機結構相對簡單,操作比較方便,但最大的問題是耗能大,而且還會經常出現悶車現象,工作效率低,體型笨重(總重量可達幾百噸以上),占地面積大,配置昂貴,生產成本高。球磨機雖然是礦廠關鍵設備之一,但在初期建設過程中,球磨機及其配套設備以及它們的基礎建設投資約占總投資的 50%左右;并且在生產期間,球磨機的材料消耗和電耗消耗同樣占總破磨消耗的 50%以上。研究表明,球磨機的機械效率僅為2%到5%左右?;谇蚰C的能耗大,成本高的缺點,設計人員更加渴望設計一種高效節能的粉磨設備。
2、雷蒙磨
雷蒙磨又稱為懸輥式盤磨機,其的機構原理如圖1.3所示。其工作原理是利用主電機通過減速器帶動中心軸轉動,中心軸的上端與梅花架相連,磨輥通過水平鉸鏈與梅花架相連形成擺動支點,當梅花架帶動磨輥旋轉時,磨輥在離心力的作用下將緊緊地滾壓在磨環上,在摩擦力的作用下,磨輥將自轉,對物料進行粉碎。用于鏟起物料的鏟刀安裝在梅花架的下部,在工作時,磨輥與鏟刀在一起轉動中,將物料鏟拋起來,并將物料填入磨輥和磨環之間,形成料層,料層將受到磨輥公轉時產生向外的離心力(即擠壓力)的作用,從而對物料進行粉碎。
傳統雷蒙磨粉機的一些不足影響了其廣泛應用,主要表現在一下幾個方面
(1)產品粒度大,傳統雷蒙磨的粉磨粒度一般在 400 目左右,在粉磨行業中只能占據低端市場,不符合粉體行業未來朝著超細度化的發展方向;
(2)磨輥懸掛點一般比較高,在離心力的作用下磨輥在磨環上滾動,同時對磨環進行擠壓,在對物料進行磨碎時,這種結構形式易使磨粉機產生振動,影響磨粉機的磨粉性能;
(3)在磨粉機安裝過程中,當磨環偏小時,磨輥在工作過程中向內碾壓使得磨輥軸傾斜,磨環與磨輥的工作面將成一定角度,破壞料層,影響磨粉機的工作效率;
(4)雷蒙磨粉磨后的物料粒度分布不集中,為隨后產品加工帶來了麻煩;
(5)雷蒙磨產量小,耗能大,且關鍵部件壽命短,需經常更換,從而導致成本增加,在生產中帶來極大不便。
為了解決這些問題,許多的生產廠家和研發人員都在想法設法改進,但由于這些不足均是由雷蒙磨的結構特性所決定,雖然對這些問題有了一定的改進,但效果不理想,并且新型磨粉機開始占據市場,對于一些規模有限、研發能力弱的企業更是傾向于新的磨粉設備。
3、立式磨
立式磨又稱盤輥式磨粉機,至今已有百年歷史,隨著科學技術的發展以及生產實踐經驗的不斷總結,促使立式磨粉機研磨體的耐磨性得到了不斷地改善和提高,磨輥和磨盤的結構形式不斷改進,從而使立式磨粉機的粉磨方式變得更加合理,在粉磨行業發展迅速。
立式磨粉機是通過磨盤和磨輥之間的相對碾壓來對待磨物料進行破磨的一種設備。物料經過下料管進入磨機內部并落入回轉磨盤的中心,由于受到旋轉磨盤離心力的作用而向磨盤邊緣移動,當待磨物料進入磨輥和磨盤的粉磨區時,將被嚙入磨輥和磨盤之間而粉碎,隨著物料向外緣推進,被高速旋轉向上的氣流卷起,大顆粒將會重新落入磨盤進行再次粉磨,小顆粒則通過磨機上部的選粉機進入出料口被收集。
到2000年,在國際各種型式的水泥粉磨設備選用中,立式磨粉機的選用率已占有 30%左右的份額,即水泥粉磨占15%,生料粉磨占35% ,煤粉磨占 60% ,在礦渣粉磨領域也開始起步,如
立式磨在水泥行業更是作為首選的粉磨設備,幾乎完全取代了傳統的球磨機。表 1 所示立式磨在各領域的選用情況。
立式磨粉機有以下優點:
(1)耗能低,效率高。粉磨電耗與同產量的傳統球磨機相比低35%-50%。
(2)烘干能力強??珊娓珊扛哌_20%的物料,省去了物料烘干設備。
(3)入磨物料粒度大,粉碎比較高。立式磨的入磨粒度可達磨輥直徑的4%-5%。
(4)粉磨工藝簡單、占地面積少,質量較輕。立式磨粉機的粉磨工藝簡單、結構緊湊,整個粉磨系統占地面積約為球磨機的 60%~70%,建筑空間約為球磨機粉磨系統的 50%-60%,與相同能力的生產情況下球磨機相比,立式磨粉機的質量較輕。
(5)耐磨件磨損小,壽命長。立式磨粉機的磨輥系統設置了限位裝置,使得磨輥輥套和耐磨襯板之間不直接接觸,所以耐磨部件磨損小,易損件壽命長。
(6) 揚塵少,噪音低,操作環境舒適。立式磨粉機的噪音低,僅為 80~85dB,噪音比球磨機低20%左右。
(7)檢修方便。
立式磨粉機在當今世界發展加快,走在在世界研制前沿的立式磨廠家有德國的非凡公、萊歇公司、伯利鳩斯公司、丹麥的史密斯公司以及日本的宇部等。如圖1.4為兩種不同類型的立式磨粉機結構示意圖。雖然各個公司生產的立式磨粉機的結構形式不同,但所有的立式磨粉機的粉磨原理是相同的。
立式磨粉機在我國粉磨行業的興起和發展比發達國家晚 20 到 30 年左右,當今我國立式磨的發展水平相當于發達國家九十年代的水平。
表1.2是我國2000~2012年間新建水泥項目立式磨的選用狀況,由此可知,2000 年前后立式磨在我國水泥行業的應用剛剛起步,所有的立式磨粉機都是從國外進口的,這種國內立式磨依賴國外進口的情況持續到2007年才開始被國產立式磨所打破。
近幾年對于國產立式磨來說發展尤為迅速,例如合肥院自主研制的 HRM 立磨、沈陽重型機械集團引進的 MLS 立磨以及在國外產品的基礎上黎明重工研制的LM 立式輥磨機、MTW歐版磨粉機等,其粉磨性能較以前國內自主研制的磨粉機來說有很大的提高,至今已基本上取代了國外進口立式磨的市場份額。到現在為止,國產的立式磨在我國水泥行業占的份額已經超過了90%。提升了立式磨在我國粉磨行業的選用率,為立式磨在我國的水泥行業的推廣和做出了重要的貢獻。
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