CN1092083C - 超细管磨机 - Google Patents

Abstract

本发明超细管磨机涉及的是采用新方法对普通球磨机内部结构进行改进、使之成为超细或高细磨机的途径及其新型隔仓板的结构。结构具有磨机筒体、进料端、出料端、衬板、隔仓板、研磨体组成，其特征是对微介质细磨仓进行再分隔(割)，将该仓分割成二个或二个以上仓位；对该仓进行再分割采用具有能在一定规格微介质环境下，可进行料段分离的新型组合隔仓板。新型组合隔仓板可以组合成甲-1、甲-2、乙-1、乙-2，丙五种类型组合式隔仓板。

Description

超细管磨机

本发明超细管磨机涉及的是采用新方法对普通球磨机内部结构进行改进、使之成为超细或高细磨机的新型隔仓板的结构。

所谓超细粉体一般指粉体特征粒径x≤11μm，高细粉体一般指粉体特征粒径x≤20μm～≥11μm。当粉体成为超细颗粒时，其性质即发生重大的甚至是本质的变化。其一，它同周围介质的接触面大大增加，同介质之间发生的物理、化学作用更迅速、更充分；其二，超微粉的微集料作用，使结构材料形成细观层次的自紧密体系，改善其微观孔结构，使之致密、牢固、耐久；其三，由于粉碎机械力化学作用(或称摩擦化学)，使粉体晶粒微细化，形成活性表面，颗粒发生微塑性变形，造成晶格畸变、缺陷、晶型转变。利用该作用进行固相反应，直接化学合成和粉体表面改性，已经形成一门新兴学科。总之，超细粉体的制作及其性能研究，对国民经济的发展有着举足轻重的作用。

目前可以进行超细粉体加工的设备有胶体磨、高速气流磨、振动磨和管磨机等。胶体磨产量过低；高速气流磨工艺复杂、能耗高，大型设备全靠进口，价格极其昂贵；振动磨大型化后可靠性差，运转率低，电耗高。管磨机和上述设备相比而言，有着结构较简单、价格较低廉、大型化之后仍能保持良好的可靠性、运转率高等不可替代的优点；但普通管磨机超细粉磨时效率极低自不待言，即使象丹麦F.L.SMIDTH公司开发的小段磨，作为目前管磨机类超细粉磨效率最高的设备，它的内部结构仍有很大的不合理的地方。它整个磨机只有一个仓位，≤φ12mm的微段到4mm乃至更小的微段都在一个仓里，在粉体由初始粒度加工至超细颗粒的过程中，仍不能做到研磨体尺寸大小与粉体粒度相对精确地匹配，因此，在超细粉磨作业时效率也不太高。

普通管磨机细磨仓研磨体尺寸一般在φ15～φ22mm之间，有的高达φ25×30mm，是适宜小段重量的10～15倍以上。在粉体细磨时常出现“集聚、粘糊”，包裹研磨介质，粘糊衬板和蓖板，阻碍比表面积增长，常使生产难以进行，如欲施行超细粉磨则状况更趋恶化。为此，F.L.SMIDTH公司在国际上率先开发出微介质，即研磨体尺寸≤φ15mm小钢球和≤φ12mm小钢锻替代原有大锻，并进而开发尾仓料段分离装置，推出小段磨这一新型磨机，初步解决了细磨阶段粉体粒径和研磨体尺寸匹配问题。我国合肥水泥研究设计院受此启发，相继开发出新型高细磨和高产磨，在细磨阶段的尾仓，可以采用≤φ15mm小钢球和≤φ12mm小钢锻，其新型出料装置可以防止研磨体堵塞蓖孔或溢出磨尾混入成品之中，在常规粉磨和高细粉磨领域技术上有了很大进步。由于微介质的广泛应用，我国JC451-92标准，对管磨机微介质作出界定，即其尺寸≤15mm小钢球和≤12mm小钢锻均称之为微介质。

无论是F.L.SMIDTH的小段磨还是其后79年投产的康必丹磨，合肥水泥研究设计院开发的高细磨、高产磨，它们均只有一个微介质细磨仓(请注意：一般细磨仓和微介质细磨仑的区别；一般所说细磨仓，泛指粗磨仓以后的仓位，可以包括小球仓、大锻仓和微介质仓；我们指的微介质细磨仓专指其研磨体统统是微介质的仓位)。上述几种磨机的微介质细磨仓，将所有大小微介质皆杂陈于其中，对于进入该仓≤250μm左右粉体在其加工至20～1μm过程中，仍存在研磨体尺寸和粉体严重不匹配问题。上述磨机在高细粉磨阶段效率还可再提高，超细粉磨阶段效率很低的原因即在于此。

本发明的目的是针对上述问题和不足提供一种超细管磨机，提出对于微介质细磨仓，也要进行多仓位分割，将≤φ15mm小钢球和≤φ12mm小钢锻，按被加工的粉体粒度变化梯度，从大到小分置于不同的仓位之中。这样，在高细和超细粉磨过程中，在其粒度不断变小的各阶段，仍能保持微介质尺寸较精确地与粉体粒度相匹配，从而保证高细、超细粉磨始终在高效率的状况下工作。

鉴于微介质尺寸特别小，必须解决如下几个问题方能有效：1)要避免微介质和金属渣堵塞隔仓板蓖孔，因此必须具有对于微介质的料段分离功能；2)要防止前一仓位微介质流入后一仓位，也要防止后一仓位微介质窜入前一仓位；3)料流和气流在磨内相对通畅。为满足上述前提条件，对微介质细磨仓按需要实行有效分割，是通过本发明新型隔仓板的特殊结构来实现的。

本发明超细管磨机是采取以下方案实现的：超细管磨机结构由磨机筒体、进料端、出料端、衬板、隔仓板、研磨体组成，其特征是对微介质(按JC451-92标准：≤φ15mm钢球、≤φ12mm钢锻)细磨仓采用新型隔仓板进行再分隔(割)，将该仓分隔成二个或二个以上仓位；对该仓进行再分隔采用具有能在一定规格微介质环境下，可进行料段分离的组合隔仓板，该组合隔仓板使微介质留在前仓，而使物料流向后仓。

新型隔仓板可以分为甲-1、甲-2、乙-1、乙-2，丙五种类型组合隔仓板。

方案一：单纯超细磨。粉体已通过普通管磨机等预粉磨，进入超细磨机粒度≤250μm或更小。该超细磨全部采用微介质，本发明将该磨用新型隔仓板分割成两个以上仓位(仓位个数要根据磨机大小，磨机长径比——L/D-一和成品粒度期望值等确定)。可根据粉体粒度和研磨体尺寸匹配关系，将15mm、φ12mm、φ10mm研磨体配入1#仓位，将φ8mm、φ6mm、φ4mm研磨体配入2#仓位(即尾仓)。如此，可高效率地将≤250μm粉体加工至≤10μm粉体。如磨机L/D＞4或成品粒度期望值更小(如5～1μm)，用本发明新型隔仓板将该磨分割为三个仓位，在尾仓配入φ3mm、φ2mm微段，可将250μm粉体加工至5～1μm。如果必要，磨机还可以分割成四个仓位。但纯粹微介质超细磨机，仓位大于四个，效果可能不会太理想。

方案二：对于块状物料(粒度≤10mm或≤3mm。现在高破碎比破碎机、挤压机以及CKP磨等预破碎或预粉磨设备均能将较大块状物料加工至等于或远小于上述粒度)，实现在一个磨内、一次粉磨为超细粉体(特征粒径x≤11～0μm)或粉磨成高细粉体(特征粒径x≤20～11μm)。一般在L/D＞4的磨机内实现。可在其1#仓内，配入φ70mm(φ60mm)、φ60mm(φ50mm)、φ50mm(φ40mm)、φ40mm(φ30mm)钢球，其后为微介质细磨仓。在粗、细磨仓之间设置具有选粉功能隔仓板(可按JC451-92标准制作，为现有技术)，使粗粉返回粗磨仓，细粉进入微介质细磨仓。微介质细磨仓可视磨机L/D大小和粉体粒度期望值，用本发明新型隔板仓，将其再分割为二个或以上仓位，同时依序用φ15mm～φ4mm～φ2mm系列微介质分别投入各个仓位中，可实现在一个磨机内，将块状物料一次高效率地加工成超细粉体。该磨通过调整研磨体级配、仓位和加大给料量，也可高效率地生产高细粉体。如入磨物料≤0.5mm，则一、二仓隔仓板可采用普通双层隔仓板。

本发明新型隔仓板的功能是可对专门装载≤φ15mm小钢球和≤φ12mm小钢锻的微介质细磨仓进行再分割，使之形成二个或以上仓位。该隔仓板将保证向介质细磨仓中之各仓位、前一仓位微介质不流入下仓位，下一仓位微介质不窜至上一仓位；具有对于微介质的料段分离功能，微介质和金属渣不会堵塞蓖板；粉体和磨内气体可以顺畅流动。

本发明具有以下优点：

1、本发明首次提出对于微介质细磨仓进行分隔(割)这一新方法，同时提供了对于微介质细磨仓进行进行分隔(割)的有力工具——新型隔仓板系列。根据不同的情况，选用本发明隔仓板系列中相应品种隔仓板，都能满足具有对于微介质的料段分离功能而使微介质不堵塞蓖孔，前后仓不同规格微介质不相互窜换，物流、气流流通顺畅等必要条件，使微介质细磨仓的分隔(割)成为可能。对于管磨机微介质细磨仓有效分隔(割)，在细磨阶段实现了研磨体大小与粉体粒度精确匹配，从而充分挖掘了管(球)磨机在超细和高细粉磨领域的潜能。

2、管磨机具有设备可靠、运转率高、工艺和机械结构相对简单、价格相对低廉，大型和超大型化后上述特点仍然保持等优点，同时该设备在粉磨设备中普及程度远远大于其他任何一种。采用本发明，在管磨机上可以很方便地实现大产量、高效率、低能耗生产超细、高细粉体。对非金属矿、化工、建材、电力、冶金等行业开发新品或变废为宝以及提高产品附加值有十分重要作用，经济效益巨大。采用本发明既可制造超细磨机，也可以对原有磨机进行改造。

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是超细管磨机甲-1型隔仓板结构示意图。

图2是超细管磨机甲-1型隔仓板A-A、B-B剖视图。

图3是超细管磨机甲-1型隔仓板内部部件剖视图。

图4是超细管磨机甲-2型隔仓板结构示意图。

图5是超细管磨机甲-2型隔仓板A-A、B-B剖视图。

图6是超细管磨机甲-2型隔仓板C-C剖视图。

图7是超细管磨机乙-1型隔仓板结构示意图。

图8是超细管磨机乙-2型隔仓板结构示意图。

图9是超细管磨机乙-1型与乙-2型隔仓板同类部件内部结构示意图。

图10是超细管磨机丙型隔仓板结构示意图。

图11是超细管磨机丙型隔仓板内部结构示意图。

图12是超细管磨机丙型隔仓板A-A剖视图。

图13是本发明组合式隔仓板组合成典型单纯超细管磨机实施例1。

图14是本发明组合式隔仓板组合成典型单纯超细管磨机实施例2。

图15是本发明组合式隔仓板组合成典型单纯超细管磨机实施例3。

图16是本发明组合式隔仓板与其他类型隔仓板组合成超细管磨机实施例4。

参照附图超细管磨机结构由磨机筒体、进料端出料端、衬板、隔仓板、研磨体组成，其特征是对微介质(按JC451-92标准：≤φ15mm钢球、≤φ12mm钢锻)细磨仓采用新型组合隔仓板进行再分隔(割)，使之形成二个或二个以上仓位，以达到研磨介质大小与被加工的粉体粒度精确匹配，从而提高了管磨机在超细高细粉磨阶段的粉磨效率。新型组合隔仓板由甲-1、甲-2、乙-1、乙-2，丙五种类型组合式隔仓板。

参照附图1、2、3隔仓板甲-1隔仓板由如下部件组成：实体挡料圈1-1由耐磨金属制成，扇形；大弧端有固定座，其上有螺孔，可固定在磨机筒体上；沿筒体内壁径向组合安装，在磨机中心形成适宜尺寸的孔洞，粉体可从挡料圈小弧端溢流而过，中部孔洞通风，而微段被阻挡在原仓内。实体挡料圈面向前仓。回料管2直径不小于φ70mm金属管，沿挡料圈背部布置，下端靠近筒体内壁，上端伸入一个挡料圈小弧端下部小孔。在磨机回转时可使少量溢过挡料圈的微介质被杓进金属管，并送回原仓位。筛板3为金属薄板，板上开筛缝若干，筛缝为5～2mm。筛板主要是阻止微介质进入下一仓位并通风、通料。扬料板4由金属材料制成，将流过筛板的物料杓起，通向锥形体使之流入下一仓位。实体蓖板5为耐磨金属制成，扇形，无蓖孔，组合成类似实体挡料圈，在磨机中心形成适宜尺寸孔洞，上一仓位粉体可通过扬料板4，锥形体8越过此孔洞进入下一仓位，并阻止下一仓位微介质窜回上一仓位，支撑板6为金属材料制成，固定支撑实体蓖板。固定块7将支撑板6、前板9、后板10等固定在磨机筒体上，由金属材料制作。锥形体8将粉体导向下一仓位，由金属材料制作(同普通双层隔仓板)。前板9和后板10均为金属板，用以固定筛板3。新型隔仓板组合顺序(从前仓至后仓)，依次是实体挡料圈1-1——回料管2——筛板3——扬料板4——实体蓖板5。由于实体挡料圈、筛板、实体蓖板之间具有较大的空间，对通风十分有利，排矿面积也远大于普通隔仓板，因而磨内气流、料流均较通畅。

参照附图4、5、6甲-2型隔仓板由如下部件组成：

动态防堵挡料圈1-2其大部特征与实体挡料圈1-1同，所不同的是在挡料圈上开有若干个小蓖孔(放射形布置较佳，蓖孔宽3～6mm)，在其大弧端铸出数块其旋向与磨机转向相同的防堵阶梯，在磨机运转时具有一定防止磨损的微介质堵塞蓖孔的功能。该防堵阶梯与挡料圈平面夹角为45°左右，甲-2型隔仓板回料管2、筛板3、扬料板4、实体蓖板5、支撑板6、固定块7、锥形体8、前板9、后板10部件与甲-1型隔仓板相同。甲-2型隔仓板一般安装在分割为多仓位的微介质仓的前部，在仓位多的情况下有改善磨内通风的优点。

参照附图7、8、9乙-1型隔仓板由如下部件组成：

实体挡料圈1-1与甲-1型相同。回料管2与甲-1、2型相同。小蓖孔蓖板13-1，铸件，蓖孔布置为放射形较佳，蓖孔宽3～6mm。扬料板12，锥形体8，与甲-1、2大同小异。实体蓖板(盲板)11。

参照附图7、8、9乙-2型隔仓板由如下部件组成：

动态防堵挡料圈1-2，同甲-2。其他部件回料管2、锥形体8、实体蓖板11、扬料板12、小蓖孔蓖板13-1同乙-1型隔仓板。

参照附图10、11、12丙型隔仓板由如下部件组成：

动态防堵蓖板13-2，铸件，其大弧端铸出数个其旋向与磨机转向相同的阶梯，该防堵阶梯与挡料圈平面夹角为45°左右；蓖孔布置为放射形较佳蓖孔宽度3～6mm。还具有扬料板12。锥形体8。实体蓖板11。

参照附图13、14、15，J-1和J-2均为磨尾出料装置，该装置按JC451-92标准制作。这种出料装置具有良好的料段分离性能，属借用现有技术。

戊：挡料圈，属常用部件，用以降低粉体流速，提高研磨效率。

由甲-1、甲-2、乙-1、乙-2、丙五种类型本发明组合式隔仓板，方案一：如图13、14、15组合成三种较典型的单纯超细磨。

其中甲-1、甲-2建议用于直径≥φ2.6m磨机，并且其终产品比表面积可≥6000cm²/g，甚至可达10000cm²/g。

其中乙-1、乙-2建议用于直径≥φ2.2m、≤φ2.6m磨机，并且其终产品比表面积可≥6000cm²/g。

其中丙型建议用于中、小型磨机，并且其终产品比表面积在4000～4500cm²/g。

甲、乙、丙型微段仓隔仓板都能对微段仓施行再分割，但由于其结构有所不同，分割微段大小亦有所区别。甲型隔仓板，其中甲-1型其前仓中有≤φ4mm微段可有效进行料段分离；其中甲-2型其前仓有≤6mm、≥4mm微段亦具有上述功能。乙型隔仓板，其中乙-1型其前仓中有≤6mm、≥4mm微段可有效进行料段分离；其中乙-2型其前仓有≥6mm微段具有上述功能。丙型隔仓板，其前仓有≥8mm微段，可有效进行料段分离。

使用者可根据入磨物料的初始粒度，易磨性系数(或邦德功指数)以及对终产品粒度(x＝μm或cm²/g)的要求以决定采用何种形式隔仓板和搭配方式。对上述五种形式隔仓板的搭配不一定采用图13～15三种模式，可根据需要灵活搭配。

按方案二所述，在初始物料为块粒状时，如图16粗磨仓(1#仓)和第一个微介质仓间配用具有选粉功能隔仓板(已型隔仓板)；微段仓配用本实用新型隔仓板甲-1进行分隔，可以根据需要选用本发明五种型号隔仓板其中任一种，也可以根据需要再行分割，如分隔成4个仓位。

已型隔仓板可按JC451-92进行制作。

按方案二所述，在初始物料≤0.5mm时，1#仓和2#仓间配用普通双层隔仓板，其余类同。

除此，甲-1、甲-2、乙-1、乙-2、丙型隔仓板可根据实际需要，在一个管磨机内任意搭配，并且上述本发明五种型号隔仓板，各自与本发明之外的任何隔仓板，在一个管磨机内进行搭配。

Claims (8)

1、一种超细管磨机，具有磨机筒体、进料端、出料端、衬板、隔仓板、研磨体，其特征是对微介质细磨仓进行再分隔，使之成二个或二个以上仓位；对该仓进行再分隔，采用具有能在一定规格微介质环境下可进行料段分离的组合隔仓板，该组合隔仓板使微介质留在前仓，而使物料流向后仓。

2、根据权利要求1所述的超细管磨机，其特征是隔仓板由实体挡圈(1-1)、回料管(2)、筛板(8)、扬料板(4)、实体篦板(5)、支撑板(6)、固定块(7)、锥形休(8)、前板(9)、后板(10)为主要部件重新组合和定位。

3、根据权利要求1所述的超细管磨机，其特征是隔仓板由动态防堵挡料圈(1-2)、回料管(2)、筛板(3)、扬料板(4)、实体篦板(5)、支撑板(6)、固定块(7)、锥形体(8)、前板(9)、后板(10)为主要部件重新组合和定位。

4、根据权利要求3所述的超细管磨机，其特征是动态防堵挡圈(1-2)上开有小篦孔，小篦孔呈放射状布置，篦孔宽3～6mm左右，并且在其大弧端铸出旋向与磨机转向相同的防堵阶梯，该防堵阶梯与挡料圈平面夹角为45°左右。

5、根据权利要求1所述的超细管磨机，其特征是隔仓板由实体挡料圈(1-1)、回料管(2)、小篦孔篦板(13-1)、扬料板(12)、锥形体(8)、实体篦板(11)为主要部件重新组合和定位位，篦孔篦板篦孔宽3～6mm。

6、根据权利要求1所述的超细管磨机，其特征是隔仓板由实体挡料圈(1-2)、回料管(2)、小篦孔篦板(13-1)、扬料板(12)、锥形体(8)、实体篦板(11)为主要部件重新组合和定位，小篦孔篦板篦孔宽度为3～6mm。

7、根据权利要求1所述的超细管磨机，其特征是隔仓板由动态防堵篦板(13-2)、扬料板(12)、锥形体(8)、实体篦板(11)为主要部件重新组合和定位。

8、根据权利要求7所述的超细管磨机，其特征是动态防堵篦板(13-2)的篦孔以放射状布置，篦孔宽度为3～6mm，其大弧端铸出数个旋向与磨机转向相同的阶梯，该阶梯与篦板平面夹角为45°左右。

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