中心传动双仓溢流型球磨机改进_李兴.pdf

第 4 2卷 第 1期 有色金属设计V o l . 4 2 N o . 1 2 0 1 5年 3月 N o n f e r r o u s M e t a l s D e s i g nM a r . 2 0 1 5 收稿日期 2 0 1 5－ 0 1－ 0 4 . 作者简介 李兴（ 1 9 8 7－ ） ， 男， 云南人， 工程师 .主要研究方向 有色冶金 . E－ ma i l 1 1 5 2 8 8 6 0 5 2 9 5 ＠1 6 3 . c o m . 中心传动双仓溢流型球磨机改进 李 兴 （ 云南文山铝业有限公司， 云南 文山 6 6 3 0 0 0 ） 摘要 磨机广泛应用于选矿、 冶金、 水泥厂、 化工、 电力等工矿企业粉磨各种矿石及其它可磨性物 料。中心传动双仓溢流型球磨机应用于拜耳法生产氧化铝， 在生产中用于对原矿浆的细磨， 对于 中心传动双仓溢流型球磨机在全国的使用没有几例。针对目前出现的问题， 结合球磨机、 管磨机 在该行业成熟的使用经验进行了分析处理， 找到合理的改进措施， 取得了一定的社会和经济 效益。 关键词 球磨机； 主轴承； 隔仓板； 料浆； 磨矿 中图分类号 T Q 1 7 2 . 6 ＋3 文献标识码 B文章编号 1 0 0 4－ 2 6 6 0 （ 2 0 1 5 ） 0 1－ 0 0 3 4－ 0 5 I mp r o v e me n t o f C e n t e r － d r i v e nO v e r f l o w B a l l Mi l l w i t hD o u b l e － w a l l P a r t i t i o n L I X i n g （ Y u n n a nWe n s h a nA l u m i n u mI n d u s t r yC o . L t d ，We n s h a n6 6 3 0 0 0 ，C h i n a ） A b s t r a c t M i l l i s w i d e l y u s e di nm i n e r a l p r o c e s s i n g ，m e t a l l u r g y ，c e m e n t p l a n t ，c h e m i c a l i n d u s t r y ，e l e c t r i c p o w - e r a n do t h e r i n d u s t r i a l a n dm i n i n g e n t e r p r i s e s t o s m a s ha l l k i n d s o f o r e s a n do t h e r m a t e r i a l s . C e n t e r － d r i v e no v e r - f l o wb a l l m i l l w i t hd o u b l e － w a l l p a r t i t i o ni s u s e di na l u m i n ap r o d u c t i o nb yB a y e r p r o c e s s ，b u t f e ww e r ea p p l i e d i nt h eg r i n d i n go f o r i g i n a l p u l p . A i m i n ga t t h e s ep r o b l e m s ，t h es e r v i c ee x p e r i e n c eo f b a l l m i l l a n dt u b em i l l i n t h i s i n d u s t r yw a s a n a l y z e da n dt h e nr a t i o n a l i m p r o v e m e n t m e a s u r e s w e r ef o u n d ，t h u s a c h i e v i n gs o m es o c i a l a n d e c o n o m i cb e n e f i t s . K e yw o r d s b a l l m i l l ；m a i nb e a r i n g ；p a r t i t i o n ；p u l p ；g r i n d i n g 0 引 言 2 0 1 0年， 世界铝工业呈现恢复性增长特征， 原 铝生产及消费均有增加， 氧化铝产量和氧化铝现 货均价有较大幅度提高。2 0 1 1年仍有大量的新扩 建产能面临着投产。全球氧化铝的过剩量将有所 增加， 面临这样的一种趋势， 对氧化铝的质量要求 也大幅度提高， 生产砂状氧化铝成了新建氧化铝 的必选之路。 云南文山铝业有限公司8 0 0k t ／ a 砂状氧化铝， 为获得磨矿的产品粒度 －5 0 0μ m1 0 0 ％；－3 1 5 μ m9 8 ％； － 6 3μ m7 0 ％ ～ 7 5 ％需采用二段磨矿流 程。二段磨矿流程方案为第一段棒磨机开路， 第 二段球磨机闭路和一、 二段球磨机全闭路 2种 方案。 根据目前使用情况进行分析， 采用一段棒磨 机开路， 二段球磨机闭路磨矿流程， 由于入磨粒度 大， 利用钢棒线磨碎力大的特点； 第一段用棒磨 机， 粗磨效率高， 且产品粒度均匀， 不必配置分级 设备， 流程调节简单， 便于后续球磨机合理装球， 但棒磨机的排矿粒度较粗， 浓度又大， 输送到第二 段磨矿比较困难。在第一段要求的产品粒度细  ChaoXing 李兴 中心传动双仓溢流型球磨机改进 时， 棒磨的效率没有球磨高， 且要求第二段磨机的 容积比第一段的大 5 0 ％ ～ 1 0 0 ％， 才能保证第一段 磨矿机的有效工作， 因而使用上受到限制。该流 程与一、 二段球磨机全闭路的二段磨矿流程相比 设备配置和管理均不太方便， 二段全闭路磨矿流 程虽然在流程结构上多了一段分级环节， 但流程 更易获得细粒级产品， 生产中加球方便， 易调整， 作业效率高， 对于文山矿石来源点多， 各点矿石性 质差异较大， 可磨度不同， 原矿中细粒含量较多， 采用二段全闭路磨矿流程， 二段磨矿前采用旋流 器预先分级， 可预先分出合格粒级矿石， 利于提高 磨矿效率， 更好地适应不同矿点的矿石磨矿要求， 便于生产调节。 根据贵州分公司氧化铝厂 Φ 3 . 6 9m中心传 动双仓溢流型球磨机的设计生产产能 Q＝ 1 1 0t ／ h . 台， 计算各方案的设备选型比较情况见表 1 。 表 1 磨矿分级设备选型方案比较表 T a b . 1 C o mp a r i s o no ns e l e c t i o ns c h e me s o f g r i n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o ne q u i p me n t 内容方案一方案二方案三 流程一段棒磨开路、 二段球磨闭路的 二段磨流程 中心传动双仓溢流型球磨机一、 二段球磨全闭路的二段磨 流程 设备选型一段 Φ 3 . 24 . 5m棒磨机 2台 二段 Φ 3 . 6 8 . 5m溢流型球磨 机 2台 Q＝ 8 7 0m 3／ h 矿浆泵 2台 Φ 3 . 6 9m中心传动双仓溢流 型球磨机 3台 Q＝ 5 8 0m 3／ h 矿浆泵 3台 一段 Φ 3 . 64 . 5m溢流型球磨 机 2台 二段 Φ 3 . 66 . 0m溢流型球磨 机 2台 Q＝ 3 5 0m 3／ h 矿浆泵 2台 Q＝ 6 6 0m 3／ h 矿浆泵 2台 装机功率一段 6 3 0 2＝ 12 6 0k W 二段 18 0 0 2＝ 36 0 0k W 矿浆泵 2 0 0 2＝ 4 0 0k W 合计 52 6 0k W 磨机负荷 9 4 . 9 9 ％ 球磨机 18 0 0 3＝ 54 0 0k W 矿浆泵 1 6 0 3＝ 4 8 0k W 合计 58 8 0k W 磨机负荷 7 7 . 0 7 ％ 一段 10 0 0 2＝ 20 0 0k W 二段 12 5 0 2＝ 25 0 0k W 矿浆泵 1 1 0 2＋ 1 6 0 2＝ 5 4 0k W 合计 50 4 0k W 磨机负荷 9 4 . 1 6 ％ 由表 1可见， 采用二段磨矿的设备方案， 一、 二 段球磨机全闭路的二段磨矿流程综合指标好于第 一段棒磨机开路， 第二段球磨机闭路磨矿流程。对 棒磨加球磨的方案比较而言， 采用方案二即中心传 动双仓溢流球磨可避免第一段棒磨机开路， 第二段 球磨机闭路磨矿流程的棒磨机的排矿粒度较粗、 浓 度较大、 输送到第二段磨矿比较困难的问题， 它的 第一个仓棒磨后自流排入第二个仓球磨， 更简化了 磨矿流程， 但矿石变化时两个仓的钢球配比， 磨机 转数及磨矿浓度等调节较困难， 生产适应性差， 且 目前用于氧化铝厂生产的中心传动双仓溢流球磨 机只有一个规格， 即 Φ 3 . 6 9m型中心传动双仓溢 流型球磨机， 见图 1 。 通过以上比较， 采用中心传动双仓溢流型球磨 机加水力旋流器分级的磨矿流程组合更适合云南 文山铝业有限公司氧化铝厂的生产， 能够实现设备 性能可靠、 投资省、 耗电低的节能目标。 图 1 中心传动双仓溢流磨机示意图 F i g . 1 S c h e ma t i cd i a g r a mo f c e n t e r － d r i v e no v e r f l o w b a l l mi l l w i t hd o u b l e － w a l l p a r t i t i o n 中心传动双仓溢流球磨机由于轴承使用寿命 长、 结构紧凑、 密封性能好、 节能效果显著、 载重量 大和启动转矩较大等优点， 而被诸多行业广泛应 用。同时也出现了很多问题， 给生产带来了极大不 便， 比如 某氧化铝厂有 3台 Φ 3 . 6 9m型中心传 动溢流型球磨机， 安装调试过程出现了一些问题， 严重影响了球磨机的正常运行和生产； 湖南辰州矿 业股份有限公司选矿厂的中心传动球磨机运行时 53  ChaoXing 有色金属设计第 4 2卷 间仅4个月左右， 球磨机出料端轴承已渗入料浆， 导 致密封失效。 1 生产中出现的故障现象 （ 1 ） 轴承进料浆 在球磨机安装调试好， 投入带 料运行， 运行 4个月， 球磨机轴承出现了串料情况， 料浆渗入了出料端轴承， 破坏了轴承密封， 密封遭 到严重损坏。 （ 2 ） 主轴承 磨机运行不久， 3台球磨机均出现 烧瓦现象。 （ 3 ） 进料口 磨机设计产能大， 物料流量大， 生 产中进料口经常被砸坏。 （ 4 ） 隔仓板 磨机运行一段时间后， 隔仓板被钢 球冲毁而失效， 导致物料跑粗， 矿浆产品粒度不合 格， 设备备品备件更换周期短， 不属于正常的磨损 失效。 （ 5 ） 给料器螺栓 该磨机采用多头联合给料器 给料， 采用 1 6－M 3 0的螺栓与进料口连接， 磨机运 行中螺栓经常断裂。 2 原因分析和改进的措施 2 . 1 轴承进料浆 1 ）过程原因分析 经研究分析， 生产实践证明， 球磨机在生产运 行动态过程中， 轴承进料浆主要原因可总结为球磨 机出料端结构设计存在不合理因素， 见图 2 。一方 面， 从结构设计外观来看， 轴承外部加有迷宫密封， 图 2 改进前出料端结构 F i g . 2 S t r u c t u r eo f d i s c h a r g ee n db e f o r ei mp r o v e me n t 同时磨机主空心轴与出料端位置保持在同一水平 面面上， 出料口、 排渣口和主轴三者之间用螺栓加 固连接好， 中间存在的间隙用密封胶等介质进行填 充； 另一方面， 根据磨机生产过程中存在的问题分 析， 磨机在运行和生产中时常出现振动现象， 加剧 联轴器的磨损力度， 导致联轴器受损严重， 加之产 生的轴向力， 使磨机上相应位置紧固的螺栓收到轴 向力的影响， 螺栓松动甚至损坏。在螺栓损坏后， 料浆沿着螺栓产生的裂痕和间隙从 A点和 B点进 入磨机轴承。 2 ） 改进措施 （ 1 ） 定期对出料口螺栓进行检查， 发现问题及 时进行紧固和更换。 （ 2 ） 对排渣口和出料口进行改造， 把内孔的直 径加大至一定直径（ 例如 Φ 5 0 0～Φ 5 0 5m m ） ， 延长 出料口位置， 保证出料口位置与排渣口位置相隔 1 2 0～ 1 2 2m m之间， 避免出料口与排渣口之间的间 隙流入料浆， 进而进入磨机轴承， 其出料端延伸直 径保持在 Φ 4 6 2～ Φ 4 6 5m m之间。通过以上改造设 计， 可以实现在正常生产过程中不出现料浆进入轴 承现象， 从而影响生产。 （ 3 ） 出料端延伸后， 在磨机旋转运动时， 在向心 力与切面的作用下， 料浆会随着出料端进行返流， 为防止此现象， 需在出料端端口补焊喇叭口。 （ 4 ） 在出料口与排渣口之间相应位置焊接和制 作一挡泥板， 并对排渣口和挡泥板加上返流装置， 选择再焊接一圈圆钢， 实现在正常生产过程中不出 现料浆进入轴承现象， 从而影响生产。 （ 5 ） 在上述改造完成后， 对改造部门产生的间 隙选择用盘根进行填充， 以避免料浆进入间隙， 从 而影响生产。 （ 6 ） 舍掉迷宫环， 不再使用迷宫密封， 根据实际 情况选择相应密封装置， 并按照工艺条件参数完成 与出料端上的轴承热装过程， 使出料端、 排渣口和 迷宫环之间没有相对运动， 同时不存在间隙， 有效 控制料浆时常进入轴承的问题， 改进后出料端结构 见图 3 。 3 ） 使用效果 对球磨机生产中料浆进入轴承的问题作了深 入的研究和分析， 经过改造后， 从源头上解决了料 浆进入轴承的问题， 同时通过几个环节装置的增设 和加工， 彻底有效解决料浆进入轴承的问题。目 前， 经生产实践证明， 改进后球磨机进行时间延长 63  ChaoXing 李兴 中心传动双仓溢流型球磨机改进 至改进前的 2倍以上， 再未出现料浆进入轴承的问 题； 同时， 此改进方案正被推广到其它球磨机上使 用， 效果显著， 但也存在一些不足之处。例如 在更 换过程中焊接工作量大， 需要割除焊接的喇叭口和 挡泥板， 提高了劳动成本、 检修负担。 图 3 改进后出料端结构 F i g . 3 S t r u c t u r eo f d i s c h a r g ee n da f t e ri mp r o v e me n t 2 . 2 磨机内衬掉落 1 ） 原因分析 磨机经过长时间运行， 由于内衬磨损严重或连 接螺栓松动的原因， 时常出现内衬掉落现象， 影响 设备正常运转。具体过程表现为 ①磨皮螺栓漏 料， 紧不住， 紧固时螺栓与螺帽一起转动； ②磨机内 出现异常声音， 并噪音较大； ③掉衬板处磨矿介质 抛落撞击声音过大且清脆。 2 ） 改进措施 若发现以上情况时， 应立即停止磨机更换衬板 或更换质量较好的衬板。 2 . 3 磨机主轴承烧瓦情况 1 ） 烧瓦原因分析 （ 1 ） 鉴于目前生产中使用的球磨机主轴承大多 数为球面瓦型结构， 此种主轴承结构存在球面瓦进 行调心校准操作不够灵活。 （ 2 ） 磨机主轴承属于精密度较高设备， 在进行 安装、 检修和维护过程中， 对主轴承要按照一定标 准要求仔细进行刮研， 若刮研过程存在精度不够， 不满足标准要求， 球磨机在运行时产生主轴承摩擦 甚至磨损， 造成烧瓦事故现象。 （ 3 ） 分析磨机的结构类型， 磨机的压板与球面 瓦体的接触面为平面， 两者之间空间较小， 调整受 限， 在运行中磨机球面瓦体不能够自由摆动， 造成 烧瓦事故现象。 （ 4 ） 研究磨机主轴承润滑系统， 经分析检查后， 磨机润滑系统采用动静压润滑方式， 其工作原理 在磨机启动前应先开启润滑系统， 检查润滑系统高 低压供油是否正常， 先开启高压油泵， 在高压油的 作用下， 中空轴向上悬浮到一定高度， 并注入一定 厚度的油膜， 在磨机慢速旋转一定时间后， 开启低 压油泵， 停高压油泵， 磨机在低压油泵的作用下， 中 空轴与轴瓦之间形成一定厚度的动压油膜， 保证磨 机在运行中降低中空轴和轴瓦的温度； 磨机在停车 过程中， 需启动润滑系统高压油泵， 同时保证在停 机过程中使中空轴与轴瓦之间形成一层油膜， 达到 保护轴瓦的目的； 由于磨机只有在开停车时启动高 压油系统， 磨机正常运行整个过程中停压系统工 作， 造成磨机运行时， 中空轴与轴瓦之间的油膜厚 度较小， 容易出现主轴承温度高、 产生摩擦等故障， 造成烧瓦事故， 降低主轴承使用寿命。 （ 5 ） 磨机主轴承冷却水系统不畅， 轴承温度升 高， 易造成烧瓦情况。 2 ） 烧瓦改进措施 （ 1 ） 对主轴承使用类型结构进行更换， 采用摇 杆式结构， 增大调整空间， 降低接触频率， 调心更加 灵活方便， 安装高效快速。 （ 2 ） 磨机压板与瓦体接触面更换为大圆弧面， 增加瓦体的活动范围， 消除摩擦、 卡帮等现象。 （ 3 ） 磨机润滑系统全面采用静压润滑方式， 在 磨机生产中保证高压系统正常运行， 使中空轴与轴 瓦之间一直存在一定的油膜厚度， 不但起降低轴承 温度的作用， 同时在这种润滑状态下中空轴和轴瓦 之间的油膜厚度比较大， 主轴承运行中摩擦更小、 更安全。 （ 4 ） 保证冷却水系统通畅， 并定期对冷却水系 统进行清理清洗。 2 . 4 隔仓板 1 ） 原因分析 磨机在改造前， 磨机使用的隔仓板为单层隔仓 板， 在安装过程中， 对磨机隔仓板的固定形式可分 为 3种 ①I 形加固形式； ②L形加固形式； ③T形加 固形式。具体固定结构见图 4 。 73  ChaoXing 有色金属设计第 4 2卷 图 4 单层隔仓板结构 F i g . 4 S t r u c t u r eo f s i n g l e － w a l l p a r t i t i o n （ 1 ） I 形加固形式 磨机内部衬板与隔仓板不互 嵌式连接， 两者独立分开， 通过衬板上的凸台， 人工 制作钻孔后用相应螺栓连接， 使用衬板与隔仓板的 固定。 （ 2 ） L形加固形式 L形加固方式与 I 形加固方 式恰好相反， L形加固方式实现了磨机筒体衬板与 隔仓板连接在一起， 衬板上开孔， 用螺栓把衬板与 隔仓板连接好， 保持隔仓板与在衬板的不同位置上 紧固连接好。 （ 3 ） T形加固形式 同 L形加固形式一样。 由于磨机在运行过程中， 磨机内部运动冲击力 较大， T形固定方式容易被击坏， 使用周期短。 2 ） 改进措施 （ 1 ） 建议由单层隔仓板结构更换为双层隔仓板 结构， 见图 5 。 （ 2 ） 隔仓板材质采用钢结构架材质， 增加内部 扬料板， 使物料有效进入第二仓， 减少物料对隔仓 板的冲击力， 保护架体。 （ 3 ） 选用 T形或 L形固定结构， 使钢结构隔仓 板与筒体用螺栓联接在一起， 增加隔仓板的使用周 期， 保持钢结构的刚性和稳定性。 图 5 双层隔仓板结构 F i g . 5 S t r u c t u r eo f d o u b l e － w a l l p a r t i t i o n 3 结 语 通过上述结构改进， 基本上消除了对于中心 传动双仓溢流型球磨机在氧化铝厂、 选矿厂等行 业生产过程中出现的主要问题， 使磨机在运用中 的保持结构更加合理， 运行更加可靠， 并取得了一 定的社会和经济效益。 参考文献 ［ 1 ］李启衡 .碎矿与磨矿［ M］ .北京 冶金工业出版 社， 1 9 8 0 . ［ 2 ］段希祥 .选择性磨矿及应用［ M］ .北京 冶金工业出 版社， 1 9 9 1 . ［ 3 ］孔海发 .论重型球磨机的节能降耗［ J ］ .陶瓷， 1 9 9 8 （ 3 ） 4 1－ 4 6 . ［ 4 ］许相柱 .浅谈球磨机的节能降耗［ J ］ .矿山机械， 1 9 9 9 （ 2 ） 6 4－ 6 5 . ［ 5 ］云南文山8 0 0k t ／ a 氧化铝厂工程设计［ R ］ .昆明 昆明 有色冶金设计研究院， 2 0 0 8 . ［ 6 ］中国氧化铝生产节能技术的进展与展望.山西分公司 科技参考［ G ］ . 2 0 0 7 . ［ 7 ］李叶青， 陈新成 .球磨机内研磨体运动轨迹的探索 ［ J ］ .矿山机械， 2 0 0 3 （ 7 ） 1 8－ 2 1 . 83  ChaoXing