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磨机的分类与工作原理
球磨机（包括棒、管磨机）选型设计第一节磨机的分类与工作原理
一、磨机的分类
第一节磨机的分类与工作原理
一、磨机的分类
物料经过破碎机械破碎（粗、中、细破碎）的物料粒度在 8-20 mm 之间，为了达到生产工艺所需要的细度要求，破碎后的物料还必须经过粉磨机械磨细。粉磨是现代工业生产中的重要过程。
在选矿、建材、水泥、煤炭、化工、电力、轻工和冶金等工业部门中，都需要磨碎作业，球磨机、振动磨机、气流磨机和其他磨机是这些工业部门的重要设备之一。而球磨机的应用最为广泛，这类粉磨机的主要部件都是一个缓慢旋转的筒体，筒体内装有磨碎介质，由于球磨机结构简单坚固、操作可靠、维护管理简单、能长期连续运转、对物料适应性强、破碎比大（可达 300 以上）和生产能力大，所以能满足现代化大规模工业生产的需要。但球磨机的缺点也比较明显，其工作效率低、体型笨重、研磨体和衬板的消耗量大、操作时噪声大，因而在选用粉磨机械时，应综合物料的物性、物料磨碎的要求、操作条件、生产环境、机械能耗、工作效率及基建投资等多种因素，进行比较、筛选后才能决定。由于每一种粉磨机械都有其局限性及优缺点，在选用设备时必须按上述要求进行综合比较，选取最合理的粉磨机械。
1. 按筒体的长度与直径之比分类
（1）短磨机长径比在2以下时为短磨机，或称球磨机。一般为单仓，用于粗磨或一级磨，也可将2-3台球磨机串联使用。
（2）中长磨机长径比在3左右时为中长磨机。
（3）长磨机长径比在4以上时为长磨机或称管磨机。中长磨和长磨，其内部一般分成 2-4 个仓。在水泥厂中用得较多。
2. 按磨内装入的研磨介质形状分类
（1）球磨机磨内装入的研磨介质主要是钢球或钢段。这种磨机使用最普遍。
（2）棒磨机磨内装入直径为 50 -100 mm 的钢棒作研磨介质。棒磨机筒体长度与直径之比一般为1.5-2。
（3）棒球磨机这种磨机通常具有2-4个仓。在第一仓内装入圆柱形钢棒作为研磨介质，以后各仓则装入钢球或钢段。
棒球磨机的长径比应在5左右为宜，棒仓长度与磨机有效直径之比应在1.2-1.5之间，棒长比棒仓短100mm左右，以利于钢棒平行排列，防止交叉和乱棒。（4）砾石磨磨内装入的研磨介质为砾石、卵石、瓷球等。用花岗岩、瓷料做衬板。用于白色或彩色水泥以及陶瓷生产。
3. 按卸料方式分类
（1）尾卸式磨机欲磨物料由磨机的一端喂入，由另一端卸出，称为尾卸式磨机。
（2）中卸式磨机欲磨物料由磨机的两端喂入，由磨机筒体中部卸出，称为中卸式磨机。该类磨机相当于两台球磨机并联使用，这样设备紧凑，简化流程。
按尾卸式磨机的排料方式有格子排料、溢流排料、周边排料和风力排料等多种类型（见图1-1、图1-2、表1-1）。

图 1-1 球磨机的分类
（a）短筒形（格子排料）；（b）长筒形（溢流排料）；
（c）长筒形（周边排料）；（d）锥形（风力或溢流排料）；
（e）管形（格子排料）

图 1-2 棒磨机的类型
（a）溢流型；（b）周边排料型；（c）中部周边排料型
表 1-1 磨机分类表

磨机类型
磨介
磨机筒体形状
长径关系
排料方式
球磨机
钢球(钢段)
短筒
L＜2D
1.溢流排料
2.格子排料
中长筒
L=-3D
1.溢流排料
2.格子排料
长筒
L≥4D
1.溢流排料
2.格子排料
3.筒体中部周边排料
锥形
L=(0.25-1)D
溢流排料
棒磨机
钢棒
筒形
L≤2D
1.溢流排料
2.周边排料
3.筒体中部周边排料
4. 按传动方式分类
（1）中心传动磨机电动机通过减速机带动磨机卸料端空心轴而驱动磨体回转。减速机的出轴与磨机的中心线同在一条直线上。
（2）边缘传动磨机电动机通过减速机带动固定在卸料端筒体上的大齿轮而驱动磨机筒体回转。
3. 其他分类
根据工艺操作又可分为干法磨机、湿法磨机、间歇磨机和连续磨机。连续磨机与间隙磨机相比，前者产量高、单位重量产品的电耗低、机械化程度高和所需操作人员少。但基建投资费用大，操作维护较复杂。现在间歇式磨机极少使用，常用作化验室试验磨。
二、磨机的工作原理
球磨机主要由圆柱形筒体1、端盖2、轴承3 和传动大齿圈4等部件组成，筒体1内装入直径为25-150mm的钢球或钢棒，称为磨介，其装入量为整个筒体有较容积的25%-50%。筒体两端有端盖2，端盖利用螺钉与筒体端部法兰相连接，端盖的中部有孔，称为中空轴颈，中空轴颈支承在轴承3上，筒体可以转动。筒体上还固定有大齿轮圈4。在驱动系统中，电动机通过联轴器、减速器和小齿轮带动大齿轮圈和筒体，缓缓转动。当筒体转动时，磨介随筒壁上升至一定高度，然后呈抛物线落下或泻落而下，如图1-3中的右图所示。
由于端盖上有中空轴颈，物料从左方的中空轴颈给入筒体，并逐渐向右方扩散移动，当物料自左向右的移动过程中，旋转筒体将钢球带至一定高度而落下将物料击碎，而一部分钢球在筒体成泻落状态对物料有研磨作用，整个移动过程也是物料的粉碎过程。
图1-3的球磨机工作原理中，由于筒体的旋转和磨介的运动，物料逐渐向右方扩散，最后从右方的中空轴颈溢流排出，该类型的球磨机称为溢流型球磨机。
另一种球磨机在右端（排料端）安设有格子板（见图1-4），格子板由若干块扇形箅孔板组成，扇形板上的箅孔宽度为7-20mm，一般以7-8mm为宜，物料可以通过箅孔进入格子板与端盖之间的空间内，然后由举板ù，将物料向上提升，物料延着举板滑落经过锥形块面向右至中空轴颈，再由中空轴颈排出机外。

图 1-3 球磨机的示意图
1—筒体；2—端盖：3—轴承；4—大齿圈

图 1-4 格子型球磨机
1—格子板；2—举板
第三种方式是采用风力排料，图1-5是风力排料球磨机。物料从给料口1进入球磨机，随着磨机回转，磨机内磨介（钢球）对物料进行冲击与研磨，物料从磨机的左端（进口）逐惭向右端移动，在移动过程也即物料的破碎、粉磨过程。在球磨机的出口端与风管相连接，在管路系统中串接着选粉机、旋风分离器、除尘器及风机的进口。当风力系统开车时，球磨机机体内也处于低负压操作。当磨细的物料随着磨机的转动成松散状，并随着风力从出料口进入管道系统，由选粉器将粗颗粒分离后再送入球磨机进口，细粉由分离器分离回收，气体由风机排入大气。
当钢球的充填率（全部钢球的容积占筒体内部容积的百分数）占40%-50%，球磨机以不同转速回转时，筒体内的磨介可能出现三种基本运动状态。第一种情况如图1-6（a），转速太高，离心力使钢球随着筒体一起旋转，整个钢球形成紧贴筒体内壁的一个圆环，称为“周转状态”，磨介对物料起不到冲击和研磨作用。第二种情况如图1-6（b），转速太慢，物料和磨介沿磨机旋转才升高至40°-50°（在升高期间各层之间也有相对滑动，称滑落），当磨介和物料与筒体的摩擦力等于动摩擦角时，摩介和物料就下滑，称为“泻落状态”。对物料有研磨作用，但对物料没有冲击作用，因而使粉磨效率差。第三种情况如图1-6（c），磨机转速比较适中。磨介随筒体提升到一定高度后，离开圆形轨道而沿抛物钱轨迹是自由落体下落，称为“抛落状态”，沿抛物线轨迹下落的钢球，对筒体下部的钢球或筒体衬板产生冲击和研磨作用，使物料粉碎。

图 1-5 风力排料球磨机
1—给料口；2—密封装置；3—筒体；4—石棉垫；5—毛毡；6—端盖；7—排料口

图1-6筒体转速与研磨体运动的关系