CN1081090C - 超临速磨机 - Google Patents

Abstract

超临速磨机，一种固体物料细磨机械设备，主要由筒体，支承机构，传动机构，给、排矿机构等组成，其特征是在磨机内安装一导向板，其作用是使磨机内的矿石及介质流入为导向，实现超临速转动，当矿石，介质流随筒体转至最高点时，碰上导向板，改变了原来的离心运动轨迹，使其按设计的抛落运动轨迹运动，而冲击落点区域的矿石、从而使矿石被磨细，由于磨机转速大幅提高，磨矿速度大大加快，磨机单位容积生产能力成倍提高。

Description

超临速磨机  

本发明涉及一种固体物科磨细设备，适用于各类固体物料的磨细。磨矿设备按其用途分为两大类，一是应用于金属矿山、非金属矿山对矿石进行磨矿的磨矿机，主要包括球磨机、棒磨机、自磨机、砾磨机等、另一类是用于非金属产品和化工产品，主要有塔式磨、搅拌磨、雷蒙磨、离心磨、振动磨、胶体磨等。前者的主要特点是处理能力大，磨矿单位成本低，磨矿运行的速度较慢，而后者的主要特点是处理能力小，产品细，磨矿单位成本高，磨矿运行的速度一般都比较快。

随着矿物加工工业和建材工业的发展，矿石的细磨和快速磨矿已成为金属矿和非金属矿磨的重要组成部分，常规的球磨机、棒磨机、自磨机已不能满足生产的需要，人们试图将应用于化工产品磨矿的塔式磨、搅拌磨、雷蒙磨等应用于金属矿石和非金属矿石的磨矿，但是其高昂的成本使得矿物加工和建材行业这种低附加值处理对象难以承受，所以尽管这方面的研究进行了很多年，但收效甚微。立足于球磨机、棒磨机、自磨机的优化、改造，以达到提高磨矿细度和磨矿速度，已进行了大量的研究工作和生产实践，由于这些磨矿机工作原理的限制，磨矿成本仍是一个重要的制约因素，因此研究具有新理论支撑的、结构新颖的、在常规磨矿成本范围内能实现细磨和快速磨矿的新型磨矿设备是目前国内外矿物加工领域研究的热门课题。

广泛应用于金属矿石和非金属矿石磨矿的球磨机、棒磨机、自磨机等，生产能力主要决定于磨机容积，单位容积磨机的生产能力一般是一个定值，要想提高磨机的生产能力，唯一的办法就是增加磨机容积，因此磨机的大型化便成了世界发展趋势。磨机大型化虽然能按容积比例提高磨机的处理能力，但带来多种多样的机构设计和机构制造问题，对于我国这样一个工业发展水平不高的国家，目前磨机的大型化仍有很多的困难。那么不增加磨机容积，不改变常规的磨矿原理，要大大提高磨机的生产能力是否可行呢？多年来研究和生产实践的回答是否定的。磨矿过程中，磨机生产能力随磨机转速的增加而增加，提高磨机转速，可显著地提高磨机生产能力，但是常规磨机转速达到某一值时，其中的矿石和磨矿介质将发生离心运动，磨矿能力不但不随转速的进一步增加而增加，反而出现几乎不能磨矿的现象，这一磨机转速就是所谓的临界转速。也就是说，常规磨机超过临界转速就不能有效磨矿。如果能突破这一临界转速，使磨矿的生产能力在临界转速以上随转速的增加继续增加，就能达到磨机小型化，生产能力大型化的发展目标，对矿物加工、化工、建材等传统行业磨矿的发展起到重要作用。

本发明克服了常规球磨机、棒磨机、自磨机等只能在临界转速以下磨矿的不足，采用磨机内矿石和介质流导向机构改造了常规磨机内被重力和离心力控制的介质和矿石流运动轨迹，使矿石受到高速的、最大限度的冲击磨剥，实现了超临速磨矿。

本申请人在专利号为96220822.1的专利和申请号为94104428的专利申请中公开的自循环超细粉碎机和超临速自动分级辊磨机虽然都是在超临介转速下运作但与本发明仍存在以下根本的不同点：

1.自循环超细粉矿机和超临速自动分级辊磨机是超细破碎设备，矿石及物料是在大筒体和小辊筒之间的间隙中受压而发生粉碎的，而本发明涉及的是磨细设备，矿石及物料是在钢球、矿石自身等磨矿介质的冲击、磨剥作用下变细的。

2、自循环超细粉碎机和超临速自动分级辊磨机的产品粒度一般大于1000微米，而本发明的超临速磨机产品粒度可达几十微米甚至几微米。

3、自循环超细粉碎机和超临速自动分级辊磨机是以中压料层粉碎理论为基础设计的，而本发明的理论基本是快速冲击磨剥理论，二者属于不同的科学领域。

4、结构上，前者的主体为筒体和小辊筒，其作用为利用其间隙将矿石和物料压碎，而后者的主体为大筒体和矿石流导向机构，其作用为使矿石、钢球等介质流按照设计的轨迹运动，产生强烈的冲击磨剥力使矿石磨细。

本发明的目的是采用磨机内矿石和介质流导向机构改造常规磨机内被重力和离心力控制的介质和矿石流运动轨迹，使矿石受到高速的最大限度的冲击磨制，实现超临速磨矿，使单位容积的磨机生产能力大幅度提高。

本发明是通过以下的技术方案来实现的。

1.组成结构：

主要由筒体、支承机构、传动机构、给矿机构、排矿机构和导向机构组成。导向机构组成结构如图5、6所示，由导向板4，导向板支承轴13、辐条18组成。导向机构安装在筒体内，导向板通过辐条与导向板支承轴联接、其在磨机内的位置可以通过导向板支承轴进行调节，导向板与被磨矿石、介质流的初始接触点位于矿石、介质流在筒体内转动至的最高点。被磨矿石、介质流的运动轨迹受导向板的控制，因而导向板的位置，曲率半径及弧度的参数设计将直接影响磨矿效率、不同规格的磨机、不同类别的矿石将有不同参数的导向板设计。

2.磨机转速及导向机构参数设计：

1)磨矿筒体的转速 $n>n_c=\frac{42.5}{\sqrt{D}}$

式中：n为本发明磨机转速(转/分)，D为筒体直径(米)

     n_c为磨机临界转速(转/分)

     n的取值范围为2～5n_c，根据矿石的粒度，介质的尺寸确定；

2)导向机构参数设计

曲率半径 $r\≈\frac{2}{3}R$ (米)

式中：R为磨机筒体半径(米)

弧长 $L\≈\frac{\sqrt{3}}{2}R$ (米)

由于磨机内的矿石和介质流入为导向，改变了现有磨机在临介转速下转动的状态，实现超临速转动，磨机单位容积生产能力成倍提高，磨矿速度大大加快，矿石介质流随内壁离心旋转，转至最高点时碰上导向板使矿石介质流改变离心运动轨迹，使其按设计的抛落运动轨迹，线运动而冲击落点区域的矿石，从而使矿石被磨细。

图1、2、3、4是本发明的组成或结构图。图1为俯视图，图中5为给矿仑，3为减速机，11为传动轴，12为大龄轮。图2为c-c视图，图中1为筒体，2为轴承，4为导向板，6为衬板、7为固定接矿筒，8为机座，9为轴承座，10为电机。16为格子板，17为筒体锥形端盖。图3为A-A剖面图，图中13为导向板支承轴。图4为B-B剖视图，图中15为给矿口。图5为导向机构主视图。图6为导向机构侧视图，图中18为辐条，r为曲率半径，L为弧长。

与公知技术相比本发明具有的优点及积极效果：

1、磨机超过临界转速工作，单位容积磨机生产能力提高数倍

由于磨机内矿石被磨细的速度随矿石被冲击磨剥的次数和力量的增加而大幅度提高，在导向机构的作用下，磨机转速越高，矿石和介质运动的速度越快，矿石被冲击磨剥的力量越大，单位时间内被冲击和磨剥的次数就越多，因而磨机单位容积生产能力就越大；

2、磨机单位容积功率密度大幅提高

常规磨机由于受到临界转速的限制，超过临界转速时不再能磨矿，磨机功率反而下降，故单位容积的最大功率是受临界转速控制的，基本是一个定值，但本发明磨机内矿石磨细不受临界转速的制约，磨机转速可以大幅提高；

3、磨机的装介率下降，介质尺寸下降

由于介质和矿石的运动速度加快，矿石被冲击磨剥的次数增加，所以磨机内介质的充填率与常规磨机相比，可一定程度的下降。介质和矿石的速度提高，矿石被冲击磨剥的动能按速度的平方增加，所以与常规磨机相比，在相同的入磨粒度时，介质的尺寸可大为下降。在相同的装介率下，介质尺寸的降低，介质的个数和表面积将大为增加，这使矿石被磨细的速度大为增加，介质消耗下降；

4、本发明既适用于粗磨，又适用于超细磨矿

常规的球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机等一般适用于较粗粒度的磨矿，如要大幅度降低排矿粒度，进行超细磨矿，磨矿效率将大大下降，甚至到了一定程度，矿石和物料会出现不能再磨细的情况。但超临速磨机大大提高了介质冲击矿石的速度和次数，其排矿粒度大大下降，在一定程度上可进行超细磨矿；

常规的搅拌磨、振动磨对超细磨矿有较好的效果，但如果介质和矿石的尺寸增加，这类磨机的工作出现困难，会出现对大颗粒磨不细的情况，而超临速磨机，这种现象是不会出现的，也就是超临速磨机既适用于大处理能力的粗磨，也适用于处理能力相对较小的超细磨矿；

5、设备结构不复杂

超临速磨机与常规磨机相比，从设计上看只多了一个导向机构，其余的与常规磨机基本相同，结构并不复杂，制造加工难度小，操作维修方便。

实施例一，处理硫化铜矿石。

1.磨矿筒体直径800mm，长度1200mm，电机功率55KW，磨机转速200r/min；

2.磨矿介质为钢球，钢球直径为：30mm、20mm；

3.磨机衬板为开孔5mm的高锰钢衬板；

4.给矿粒度：小于15mm粒级的占90％，排矿粒度：小于20目(0.8mm)粒级的占65％；

5.导向板的尺寸：曲率半径为266mm，弧长为346mm。

实施例二，处理铁矿石。

1.磨矿筒体直径2000mm，长度1500mm，电机功率110KW，磨机转速60～150转/分可调；

2.磨机介质为矿石自身；

3.磨机衬板为耐磨耐冲击橡胶衬板；

4.给矿粒度：小于30mm粒级的占90％，排矿粒度：小于1mm粒级的占70％；

5.导向板的尺寸：曲率半径为667mm，弧长为866mm。

Claims (1)

1、一种超临速磨机，其主要由筒体、支承机构、传动机构、给、排矿机构等部份组成，其特征是：

1)在筒体内安装一导向机构，其由导向板(4)，导向板支承轴(13)和辐条(18)组成，导向板通过辐条与导向板支承轴联接，导向板在磨机内的位置可通过导向板支承轴的转动进行调节，导向板与矿石、介质流的初始接触点位于矿石、介质流在筒体内转动至的最高点，

2)磨机转速及导向机构参数设计

磨矿筒体的转速 $n>n_c=\frac{42.5}{\sqrt{D}}$

式中：n为本发明磨机转速(转/分)，D为筒体直径(米)

      n_c为磨机临界转速(转/分)

      n的取值范围为2～5nc，根据矿石的粒度，介质的尺寸确定；

      导向机构参数设计

      曲率半径 $r\≈\frac{2}{3}R$ (米)

式中：R为磨机筒体半径(米)

      弧长 $L\≈\frac{\sqrt{3}}{2}R$ (米)

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