CN105107579B - 球磨机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物料破碎研磨领域，公开了一种球磨机。该球磨机包括前仓和后仓，所述前仓和后仓之间设置有隔仓板，所述前仓设置有进料口，所述后仓设置有出料口，所述前仓的内半径为R，后仓的内半径为r，所述前仓内半径R大于后仓内半径r，且满足公式： 其中，ψ₁为前仓转速率，ψ₂为后仓的转速率，ψ₁取值为75％～90％，ψ₂取值为45％～60％。本发明通过调节前后仓的内半径比值，使前仓钢球达到最适宜破碎的拋落式运行状态，而后仓钢球达到最适宜研磨的泻落式运行状态，两者均能达到最佳的运行状态，从而提高了产能和渣粉研磨精细度。

Description

球磨机

技术领域

本发明涉及物料破碎研磨领域，尤其是一种球磨机。

背景技术

球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。伴随着钒产业规模越来越大，成本和质量逐渐成为市场竞争的主要战场，而对于钒业有限公司钒渣原料处理工序----原料工序来说，球磨机的产能则是降成本的关键，渣粉精细度合格率则是质量控制的关键。

传统的球磨机其结构如图1所示，其主要包括前仓和后仓，所述前仓和后仓之间设置有隔仓板，所述前仓设置有进料口，所述后仓设置有出料口。

其工艺过程如下：

待磨料自进料口进入球磨机前仓，在大钢球的破碎作用下，达到后仓需要的粒径后，自隔仓板上的小孔穿过，进入后仓，然后在小钢球和铁粒的共同研磨下，达到用户要求的精细程度，从后仓中部轴线位置出料口输出，其中铁粒和物料的走向一致，在出料时可以通过筛分或者风选等措施实现铁粒和渣粉的分离以及渣粉的粒径再分。

但该种球磨机在生产中存在以下三个问题：

1.前后仓转速一致，限制了产能释放和物料精细研磨，由于前仓主管破碎，而后仓主管研磨，前后仓功能不一样，同时也必然在生产中要求的转速不一样，其本质是前后仓中主管不同碎料功能(破碎和研磨)的钢球所要求的设计转速不一样，而在生产实际中由于前后仓采用同轴驱动，两者转速一致，则是让前仓和后仓的最佳转速进行了折中，是前后仓都打了高效运行折扣的转速，致使前仓和后仓都不能达到最佳工作效果，即产能和物料精细度都比较低。

2.转速固定，难以实现物料产能和精细度参数调整的要求。该转速指球磨机直径确定后，其最佳转速也基本确定，在生产中，随着使用时间的加长，常出现转速变化而难以调整的情况。

3.待磨料成分影响物料最终的精细度和产能，该处产能指达到用户要求精细度的单位时间产量。待磨料中铁含量高时，球磨机中产生大量铁粒，后仓的研磨效果得到提升，但铁含量过高，铁粒过多，则会使后仓“涨肚”，最终造成产能下降，研磨环境破坏，后仓出料处吐料，精细度不够；待磨料中铁含量低时，由于没有足够的小颗粒铁粒作为后仓磨料介质，从而使得物料精细度变差，产生大量不满足精细度要求的产量，而这部分产量不会被算作产能，也就是产能下降；总之实际生产中，由于待磨料中的铁含量在随时变化，即或是同一批料也会发生波动，上磁选机对待磨料进行预处理，仅能对铁含量高的待磨料起作用，但对铁含量低的待磨料则不起作用，同时球磨机内部铁粒的存量难以经常计量，致使磁选机的选铁程度调整非常困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种产出渣粉精细度高的球磨机。

本发明公开的球磨机，包括前仓和后仓，所述前仓和后仓之间设置有隔仓板，所述前仓设置有进料口，所述后仓设置有出料口，所述前仓的内半径为R，后仓的内半径为r，所述前仓内半径R大于后仓内半径r，且满足以下公式：

其中，ψ₁为前仓转速率，ψ₂为后仓的转速率，ψ₁取值为75％～90％，ψ₂取值为45％～60％。

优选地，所述前仓内半径R与后仓内半径r还满足如下公式：

0.55≤r/R≤0.64

优选地，所述后仓内沿轴向布置有至少两个后仓隔板，所述后仓隔板从中心到周边依次为后仓隔板通气孔、后仓隔板板孔圈层和封挡圈层，所述后仓隔板板孔圈层上设置有后仓隔板板孔。

优选地，所述后仓隔板板孔为长条形。

优选地，所述隔仓板从中心到周边依次为隔仓板通气孔和隔仓板板孔圈层，所述隔仓板板孔圈层上设置有隔仓板板孔，所述隔仓板板孔为长条形，隔仓板板孔圈层302直径等于后仓2直径。

优选地，所述后仓隔板通气孔占后仓隔板总面积的的55％～65％。

本发明的有益效果是：本发明通过调节前后仓的内半径比值，使前仓钢球达到最适宜破碎的拋落式运行状态，而后仓钢球达到最适宜研磨的泻落式运行状态，两者均能达到最佳的运行状态，从而提高了产能和渣粉研磨精细度。

附图说明

图1是现有技术的示意图；

图2是前仓钢球运行的受力分析图；

图3是本发明的示意图；

图4是本发明前仓和后仓的内半径比较图；

图5是图3中的A-A剖视图；

图6是本发明后仓隔板是示意图。

附图标记：1-前仓，2-后仓，3-隔仓板，301-隔仓板通气孔，302-隔仓板板孔圈层，303-隔仓板板孔，4-进料口，5-出料口，6-后仓隔板，601-后仓隔板通气孔，602-后仓隔板板孔圈层，603-封挡圈层，604-后仓隔板板孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图2所示，本发明的球磨机，包括前仓1和后仓2，所述前仓1和后仓2之间设置有隔仓板3，所述前仓1设置有进料口4，所述后仓2设置有出料口5，所述前仓1的内半径为R，后仓2的内半径为r，所述前仓1内半径R大于后仓2内半径r，且满足以下公式：

其中，ψ₁为前仓1转速率，ψ₂为后仓2的转速率，ψ₁取值为75％～90％，ψ₂取值为45％～60％。

上述公式的推导原理如下：

球磨机分为前仓1和后仓2，前仓1填充物料主要包含部分铁粒、大钢球和待磨物料，前仓1的主要作用是将待磨物料破碎到更细小的颗粒，为后仓2提供预处理料，而后仓2内主要包含的是部分铁粒、小钢球和前仓1破碎的小颗粒物料，后仓2的主要作用是将前仓1破碎的小颗粒物理继续研磨到用户需求的精细程度，简单地说，前仓1主要作用是对大粒径物料进行破碎，而后仓2的主要作用是将经过前仓1处理的物料进一步细化研磨，使其精细程度达到要求。

球磨机内钢球的运动状态主要表现为三种形式：泻落式、抛落式和离心式。这三种运动方式对于球磨机来说，前两种是需要的，在该处就需要进行关注：其中泻落式对物料的细化研磨较着重，而抛落式则对物料的破碎细化较着重，结合上述前后仓的作用可以看出，前仓1内适宜拋落式运行，而后仓2适宜泻落式运行。

如图2所示，以前仓1为例，当料仓中的钢球能够离心时，钢球对仓体的离心力C＝N＝G，N为重力指向圆心方向的分力，G则为钢球重力，即

mv²/R＝C＝mgCos0°＝N＝mg

其中，m为钢球质量，v为钢球切线速度，R为球磨机前仓1内半径，。

即离心状态的球磨机临界线速度为：

球磨机转速n(单位为转/分)与钢球线速度的关系为：

v＝2πRn/60

并取可得关于球磨机前仓1临界转速n₀的关系式，

前仓1的实际转速为：

其中，ψ₁为前仓1的转速率，所谓转速率即为实际转速与临界转速的比值百分数，要使前仓1物料达到拋落式运动状态，则ψ₁的取值为75％～90％。

同理，对于后仓2而言，其临界转速n’₀为：

实际转速为：

其中，r为球磨机后仓2内半径，ψ₂为后仓2的转速率，要使后仓2物料达到拋落式运动状态，则ψ₁的取值为45％～60％。

通常为使球磨机达到符合要求的运行速度可以直接调节其转速，但是球磨机前后仓为同轴驱动，因此前后仓转速相等，即n₁＝n_2，传统球磨机前后仓内半径相等即R＝r，前仓1要求的最佳运行状态时拋落式，而后仓2的最佳运行状态是泻落式，因此，不能通过分别调节两者转速来使两者同时达到最佳运行状态。

从临界转速的表达式可以看出，内半径越小，其临界转速就越大。在相同的临界转速的情况下，泻落式运动的实际转速要小于拋落式运动的实际转速，因此，当前仓1处于拋落式运动状态时，若缩小后仓2内半径，则其临界转速增大，其实际转速不变，那么实际转速相对于临界转速差距就会更大，实际转速就能够接近甚至达到该临界转速对应的泻落式运动转速。

基于上述理论，本发明通过调节前后仓的内半径大小，使两者在保持转速一致的情况下同时达到最佳运行状态，前后仓转速一致则

化简可得

如上所述，要使前仓1达到拋落式运行状态，则ψ₁取值为75％～90％，而要使后仓2达到泻落式状态，ψ₂取值为45％～60％，也就是说当ψ₁取值为75％～90％，ψ₂取值为45％～60％，且时，尽管前后仓转速一致，前仓1仍能达到与其最合适的拋落式运行状态，而后仓2同时也能达到最适合的泻落式运行状态。例如ψ₁取值80％，ψ₂取值50％，此时则前后仓能分别达到拋落式和泻落式运行状态，通过上式计算出此时R/r＝64:25。ψ₁和ψ₂的实际取值可根据球磨机的摩擦阻碍力情况进行适当调整。此外，还可在球磨机的传动系统中设置调频减速机，便于生产中随时对球磨机转速进行校正，以确保前后仓均处于各自的最佳运行状态。

将ψ₁和ψ₂的取值范围代入可得：

1.5625≤R/r≤4

变形可得

0.25≤r/R≤0.64

理论上，只要r/R在上述范围内就可找到相应的ψ₁和ψ₂使前后仓分别达到适宜的运行状态，但是实际生产中发现，前后仓的内半径比值是不能相差太大的，否则，前仓1中的物料难以顺利进入后仓2，在经过反复试验以后，得出一般经验公式

R－r＝RH

其中H为前仓1的填充高度，其取值为35％～45％，将H的取值代入R－r＝RH可得

0.55≤r/R≤0.65

结合上述0.25≤r/R≤0.64可得：

0.55≤r/R≤0.64

因此，作为优选方式，所述前仓1内半径R与后仓2内半径r还满足如下公式：0.55≤r/R≤0.64。

表1为前仓1内半径为1.5m，不同的后仓2内半径下，球磨机处理钒渣原料所能达到的最高产能和产品精细度。

表1

从表1中可以看出当前后仓内半径均为1.5m时，其渣粉精细度最低，产能也较低，逐渐减小后仓2内半径，其产能和精细度均有所提高，当后仓2内半径进一步缩小，使前后仓分别达到拋落式运动和泻落式运动状态时，其产能和精细程度大幅提高，但再缩小后仓2内半径，前仓后侧板盲板区进一步增大，该区域过大，物料穿过隔仓板料孔的量与总料量比例减少，从而容易使前仓涨肚，处理效率下降，因此，此时产能会有较大幅度的下降，后仓中来料下降，物料在其中研磨会更加充分，故而渣粉精细度会继续升高。后仓半径与前仓半径比值优选不低于55％，一旦低于55％，则前仓无用填充率过高(前仓后侧板盲板区)，易出现涨肚现象，将致使产能下降，前仓后侧板盲板区域的无用物料填充率最好不超过20％。上述产能的前提是渣粉120目筛下物比例不低于80％。

当后仓2局部物料或者磨料较多时，可能会造成物料研磨程度的差异，减弱整体研磨效果，为解决这一问题，作为优选方式，所述后仓2内沿轴向布置有至少两个后仓隔板6，所述后仓隔板6从中心到周边依次为后仓隔板通气孔601、后仓隔板板孔圈层602和封挡圈层603，所述后仓隔板板孔圈层602上设置有后仓隔板板孔604。

其中，后仓隔板通气孔601位于隔仓板6中心，以便于超细渣粉随着气流飘出球磨机，避免其占用球磨机研磨空间，从而提高研磨效率，后仓隔板通气孔601优选占后仓隔板6总面积的的55％～65％。后仓隔板板孔圈层602上设置有后仓隔板板孔604，物料被研磨细化后可以穿过，而钢球则无法通过。封挡圈层603是后仓隔仓板圆周最外部的一圈，用于将部分磨料介质(如铁粒)封挡在各研磨单元，防止其从后仓出料口输出，从而确保后仓2磨料介质充足，确保了磨料的稳定性。设置后仓隔板6就可使物料经过各研磨单元得到充分研磨，减小研磨程度的差异，提高研磨精细度。

为防止物料堵住后仓隔板板孔602，作为优选方式，所述后仓隔板板孔604为长条形。普通的圆形孔洞易被物料堵住，而长条形孔洞即使有物料卡在孔中，也能在球磨机的运转下自行脱落下来。

同理，作为优选方式，所述隔仓板3从中心到周边依次为隔仓板通气孔301和隔仓板板孔圈层302，所述隔仓板板孔圈层302上设置有隔仓板板孔303，所述隔仓板板孔为长条形，隔仓板板孔圈层302直径等于后仓2直径，以确保物料能够顺利进入后仓2。隔仓板与后仓隔板具有相似的功能，因此其结构也可相借鉴。

Claims (5)

1.球磨机，包括前仓(1)和后仓(2)，所述前仓(1)和后仓(2)之间设置有隔仓板(3)，所述前仓(1)设置有进料口(4)，所述后仓(2)设置有出料口(5)，所述前仓(1)的内半径为R，后仓(2)的内半径为r，其特征在于：

所述前仓(1)内半径R大于后仓(2)内半径r，且满足以下公式：

<mrow> <mi>R</mi> <mo>/</mo> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;psi;</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>/</mo> <msubsup> <mi>&amp;psi;</mi> <mn>2</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow>

其中，ψ₁为前仓(1)转速率，ψ₂为后仓(2)的转速率，ψ₁取值为75％～90％，ψ₂取值为45％～60％；

所述前仓(1)内半径R与后仓(2)内半径r还满足如下公式：0.55≤r/R≤0.64。

2.如权利要求1所述的球磨机，其特征在于：所述后仓(2)内沿轴向布置有至少两个后仓隔板(6)，所述后仓隔板(6)从中心到周边依次为后仓隔板通气孔(601)、后仓隔板板孔圈层(602)和封挡圈层(603)，所述后仓隔板板孔圈层(602)上设置有后仓隔板板孔(604)。

3.如权利要求2所述的球磨机，其特征在于：所述后仓隔板板孔(604)为长条形。

4.如权利要求3所述的球磨机，其特征在于：所述隔仓板(3)从中心到周边依次为隔仓板通气孔(301)和隔仓板板孔圈层(302)，所述隔仓板板孔圈层(302)上设置有隔仓板板孔(303)，所述隔仓板板孔为长条形，隔仓板板孔圈层(302)直径等于后仓(2)直径。

5.如权利要求2所述的球磨机，其特征在于：所述后仓隔板通气孔(601)占后仓隔板(6)总面积的的55％～65％。