李　興（云南文山鋁業(yè)有限公司，云南　文山　663000）

中心傳動雙倉溢流型球磨機(jī)改進(jìn)

李興
（云南文山鋁業(yè)有限公司，云南文山663000）

摘要：磨機(jī)廣泛應(yīng)用于選礦、冶金、水泥廠、化工、電力等工礦企業(yè)粉磨各種礦石及其它可磨性物料。中心傳動雙倉溢流型球磨機(jī)應(yīng)用于拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，在生產(chǎn)中用于對原礦漿的細(xì)磨，對于中心傳動雙倉溢流型球磨機(jī)在全國的使用沒有幾例。針對目前出現(xiàn)的問題，結(jié)合球磨機(jī)、管磨機(jī)在該行業(yè)成熟的使用經(jīng)驗進(jìn)行了分析處理，找到合理的改進(jìn)措施，取得了一定的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；主軸承；隔倉板；料漿；磨礦

0　引　言

2010年，世界鋁工業(yè)呈現(xiàn)恢復(fù)性增長特征，原鋁生產(chǎn)及消費均有增加，氧化鋁產(chǎn)量和氧化鋁現(xiàn)貨均價有較大幅度提高。2011年仍有大量的新擴(kuò)建產(chǎn)能面臨著投產(chǎn)。全球氧化鋁的過剩量將有所增加，面臨這樣的一種趨勢，對氧化鋁的質(zhì)量要求也大幅度提高，生產(chǎn)砂狀氧化鋁成了新建氧化鋁的必選之路。

云南文山鋁業(yè)有限公司800 kt／a砂狀氧化鋁，為獲得磨礦的產(chǎn)品粒度－500 μm 100%；－315 μm 98%；－63 μm 70%～75%需采用二段磨礦流程。二段磨礦流程方案為第一段棒磨機(jī)開路，第二段球磨機(jī)閉路和一、二段球磨機(jī)全閉路2種方案。

根據(jù)目前使用情況進(jìn)行分析，采用一段棒磨機(jī)開路，二段球磨機(jī)閉路磨礦流程，由于入磨粒度大，利用鋼棒線磨碎力大的特點；第一段用棒磨機(jī)，粗磨效率高，且產(chǎn)品粒度均勻，不必配置分級設(shè)備，流程調(diào)節(jié)簡單，便于后續(xù)球磨機(jī)合理裝球，但棒磨機(jī)的排礦粒度較粗，濃度又大，輸送到第二段磨礦比較困難。在第一段要求的產(chǎn)品粒度細(xì)時，棒磨的效率沒有球磨高，且要求第二段磨機(jī)的容積比第一段的大50%～100%，才能保證第一段磨礦機(jī)的有效工作，因而使用上受到限制。該流程與一、二段球磨機(jī)全閉路的二段磨礦流程相比設(shè)備配置和管理均不太方便，二段全閉路磨礦流程雖然在流程結(jié)構(gòu)上多了一段分級環(huán)節(jié)，但流程更易獲得細(xì)粒級產(chǎn)品，生產(chǎn)中加球方便，易調(diào)整，作業(yè)效率高，對于文山礦石來源點多，各點礦石性質(zhì)差異較大，可磨度不同，原礦中細(xì)粒含量較多，采用二段全閉路磨礦流程，二段磨礦前采用旋流器預(yù)先分級，可預(yù)先分出合格粒級礦石，利于提高磨礦效率，更好地適應(yīng)不同礦點的礦石磨礦要求，便于生產(chǎn)調(diào)節(jié)。

根據(jù)貴州分公司氧化鋁廠Φ3.6×9 m中心傳動雙倉溢流型球磨機(jī)的設(shè)計生產(chǎn)產(chǎn)能Q＝110 t／h.臺，計算各方案的設(shè)備選型比較情況見表1。

表1　磨礦分級設(shè)備選型方案比較表Tab.1　Comparison on selection schemes of grinding and classification equipment

由表1可見，采用二段磨礦的設(shè)備方案，一、二段球磨機(jī)全閉路的二段磨礦流程綜合指標(biāo)好于第一段棒磨機(jī)開路，第二段球磨機(jī)閉路磨礦流程。對棒磨加球磨的方案比較而言，采用方案二即中心傳動雙倉溢流球磨可避免第一段棒磨機(jī)開路，第二段球磨機(jī)閉路磨礦流程的棒磨機(jī)的排礦粒度較粗、濃度較大、輸送到第二段磨礦比較困難的問題，它的第一個倉棒磨后自流排入第二個倉球磨，更簡化了磨礦流程，但礦石變化時兩個倉的鋼球配比，磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)及磨礦濃度等調(diào)節(jié)較困難，生產(chǎn)適應(yīng)性差，且目前用于氧化鋁廠生產(chǎn)的中心傳動雙倉溢流球磨機(jī)只有一個規(guī)格，即Φ3.6×9 m型中心傳動雙倉溢流型球磨機(jī)，見圖1。

通過以上比較，采用中心傳動雙倉溢流型球磨機(jī)加水力旋流器分級的磨礦流程組合更適合云南文山鋁業(yè)有限公司氧化鋁廠的生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備性能可靠、投資省、耗電低的節(jié)能目標(biāo)。

圖1　中心傳動雙倉溢流磨機(jī)示意圖Fig.1　Schematic diagram of center－driven overflow ball mill with double－wall partition

中心傳動雙倉溢流球磨機(jī)由于軸承使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、密封性能好、節(jié)能效果顯著、載重量大和啟動轉(zhuǎn)矩較大等優(yōu)點，而被諸多行業(yè)廣泛應(yīng)用。同時也出現(xiàn)了很多問題，給生產(chǎn)帶來了極大不便，比如：某氧化鋁廠有3臺Φ3.6×9 m型中心傳動溢流型球磨機(jī)，安裝調(diào)試過程出現(xiàn)了一些問題，嚴(yán)重影響了球磨機(jī)的正常運行和生產(chǎn)；湖南辰州礦業(yè)股份有限公司選礦廠的中心傳動球磨機(jī)運行時間僅4個月左右，球磨機(jī)出料端軸承已滲入料漿，導(dǎo)致密封失效。

1　生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象

（1）軸承進(jìn)料漿：在球磨機(jī)安裝調(diào)試好，投入帶料運行，運行4個月，球磨機(jī)軸承出現(xiàn)了串料情況，料漿滲入了出料端軸承，破壞了軸承密封，密封遭到嚴(yán)重?fù)p壞。

（2）主軸承：磨機(jī)運行不久，3臺球磨機(jī)均出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象。

（3）進(jìn)料口：磨機(jī)設(shè)計產(chǎn)能大，物料流量大，生產(chǎn)中進(jìn)料口經(jīng)常被砸壞。

（4）隔倉板：磨機(jī)運行一段時間后，隔倉板被鋼球沖毀而失效，導(dǎo)致物料跑粗，礦漿產(chǎn)品粒度不合格，設(shè)備備品備件更換周期短，不屬于正常的磨損失效。

（5）給料器螺栓：該磨機(jī)采用多頭聯(lián)合給料器給料，采用16－M30的螺栓與進(jìn)料口連接，磨機(jī)運行中螺栓經(jīng)常斷裂。

2　原因分析和改進(jìn)的措施

2.1軸承進(jìn)料漿

1）過程原因分析

經(jīng)研究分析，生產(chǎn)實踐證明，球磨機(jī)在生產(chǎn)運行動態(tài)過程中，軸承進(jìn)料漿主要原因可總結(jié)為球磨機(jī)出料端結(jié)構(gòu)設(shè)計存在不合理因素，見圖2。一方面，從結(jié)構(gòu)設(shè)計外觀來看，軸承外部加有迷宮密封，同時磨機(jī)主空心軸與出料端位置保持在同一水平面面上，出料口、排渣口和主軸三者之間用螺栓加固連接好，中間存在的間隙用密封膠等介質(zhì)進(jìn)行填充；另一方面，根據(jù)磨機(jī)生產(chǎn)過程中存在的問題分析，磨機(jī)在運行和生產(chǎn)中時常出現(xiàn)振動現(xiàn)象，加劇聯(lián)軸器的磨損力度，導(dǎo)致聯(lián)軸器受損嚴(yán)重，加之產(chǎn)生的軸向力，使磨機(jī)上相應(yīng)位置緊固的螺栓收到軸向力的影響，螺栓松動甚至損壞。在螺栓損壞后，料漿沿著螺栓產(chǎn)生的裂痕和間隙從A點和B點進(jìn)入磨機(jī)軸承。

圖2　改進(jìn)前出料端結(jié)構(gòu)Fig.2　Structure of discharge end before improvement

2）改進(jìn)措施

（1）定期對出料口螺栓進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行緊固和更換。

（2）對排渣口和出料口進(jìn)行改造，把內(nèi)孔的直徑加大至一定直徑（例如：Φ500～Φ505 mm），延長出料口位置，保證出料口位置與排渣口位置相隔120～122 mm之間，避免出料口與排渣口之間的間隙流入料漿，進(jìn)而進(jìn)入磨機(jī)軸承，其出料端延伸直徑保持在Φ462～Φ465 mm之間。通過以上改造設(shè)計，可以實現(xiàn)在正常生產(chǎn)過程中不出現(xiàn)料漿進(jìn)入軸承現(xiàn)象，從而影響生產(chǎn)。

（3）出料端延伸后，在磨機(jī)旋轉(zhuǎn)運動時，在向心力與切面的作用下，料漿會隨著出料端進(jìn)行返流，為防止此現(xiàn)象，需在出料端端口補(bǔ)焊喇叭口。

（4）在出料口與排渣口之間相應(yīng)位置焊接和制作一擋泥板，并對排渣口和擋泥板加上返流裝置，選擇再焊接一圈圓鋼，實現(xiàn)在正常生產(chǎn)過程中不出現(xiàn)料漿進(jìn)入軸承現(xiàn)象，從而影響生產(chǎn)。

（5）在上述改造完成后，對改造部門產(chǎn)生的間隙選擇用盤根進(jìn)行填充，以避免料漿進(jìn)入間隙，從而影響生產(chǎn)。

（6）舍掉迷宮環(huán)，不再使用迷宮密封，根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)密封裝置，并按照工藝條件參數(shù)完成與出料端上的軸承熱裝過程，使出料端、排渣口和迷宮環(huán)之間沒有相對運動，同時不存在間隙，有效控制料漿時常進(jìn)入軸承的問題，改進(jìn)后出料端結(jié)構(gòu)見圖3。

3）使用效果

對球磨機(jī)生產(chǎn)中料漿進(jìn)入軸承的問題作了深入的研究和分析，經(jīng)過改造后，從源頭上解決了料漿進(jìn)入軸承的問題，同時通過幾個環(huán)節(jié)裝置的增設(shè)和加工，徹底有效解決料漿進(jìn)入軸承的問題。目前，經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，改進(jìn)后球磨機(jī)進(jìn)行時間延長至改進(jìn)前的2倍以上，再未出現(xiàn)料漿進(jìn)入軸承的問題；同時，此改進(jìn)方案正被推廣到其它球磨機(jī)上使用，效果顯著，但也存在一些不足之處。例如：在更換過程中焊接工作量大，需要割除焊接的喇叭口和擋泥板，提高了勞動成本、檢修負(fù)擔(dān)。

圖3　改進(jìn)后出料端結(jié)構(gòu)Fig.3　Structure of discharge end after improvement

2.2磨機(jī)內(nèi)襯掉落

1）原因分析

磨機(jī)經(jīng)過長時間運行，由于內(nèi)襯磨損嚴(yán)重或連接螺栓松動的原因，時常出現(xiàn)內(nèi)襯掉落現(xiàn)象，影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。具體過程表現(xiàn)為：①磨皮螺栓漏料，緊不住，緊固時螺栓與螺帽一起轉(zhuǎn)動；②磨機(jī)內(nèi)出現(xiàn)異常聲音，并噪音較大；③掉襯板處磨礦介質(zhì)拋落撞擊聲音過大且清脆。

2）改進(jìn)措施

若發(fā)現(xiàn)以上情況時，應(yīng)立即停止磨機(jī)更換襯板或更換質(zhì)量較好的襯板。

2.3磨機(jī)主軸承燒瓦情況

1）燒瓦原因分析

（1）鑒于目前生產(chǎn)中使用的球磨機(jī)主軸承大多數(shù)為球面瓦型結(jié)構(gòu)，此種主軸承結(jié)構(gòu)存在球面瓦進(jìn)行調(diào)心校準(zhǔn)操作不夠靈活。

（2）磨機(jī)主軸承屬于精密度較高設(shè)備，在進(jìn)行安裝、檢修和維護(hù)過程中，對主軸承要按照一定標(biāo)準(zhǔn)要求仔細(xì)進(jìn)行刮研，若刮研過程存在精度不夠，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，球磨機(jī)在運行時產(chǎn)生主軸承摩擦甚至磨損，造成燒瓦事故現(xiàn)象。

（3）分析磨機(jī)的結(jié)構(gòu)類型，磨機(jī)的壓板與球面瓦體的接觸面為平面，兩者之間空間較小，調(diào)整受限，在運行中磨機(jī)球面瓦體不能夠自由擺動，造成燒瓦事故現(xiàn)象。

（4）研究磨機(jī)主軸承潤滑系統(tǒng)，經(jīng)分析檢查后，磨機(jī)潤滑系統(tǒng)采用動靜壓潤滑方式，其工作原理：在磨機(jī)啟動前應(yīng)先開啟潤滑系統(tǒng)，檢查潤滑系統(tǒng)高低壓供油是否正常，先開啟高壓油泵，在高壓油的作用下，中空軸向上懸浮到一定高度，并注入一定厚度的油膜，在磨機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)一定時間后，開啟低壓油泵，停高壓油泵，磨機(jī)在低壓油泵的作用下，中空軸與軸瓦之間形成一定厚度的動壓油膜，保證磨機(jī)在運行中降低中空軸和軸瓦的溫度；磨機(jī)在停車過程中，需啟動潤滑系統(tǒng)高壓油泵，同時保證在停機(jī)過程中使中空軸與軸瓦之間形成一層油膜，達(dá)到保護(hù)軸瓦的目的；由于磨機(jī)只有在開停車時啟動高壓油系統(tǒng)，磨機(jī)正常運行整個過程中停壓系統(tǒng)工作，造成磨機(jī)運行時，中空軸與軸瓦之間的油膜厚度較小，容易出現(xiàn)主軸承溫度高、產(chǎn)生摩擦等故障，造成燒瓦事故，降低主軸承使用壽命。

（5）磨機(jī)主軸承冷卻水系統(tǒng)不暢，軸承溫度升高，易造成燒瓦情況。

2）燒瓦改進(jìn)措施

（1）對主軸承使用類型結(jié)構(gòu)進(jìn)行更換，采用搖桿式結(jié)構(gòu)，增大調(diào)整空間，降低接觸頻率，調(diào)心更加靈活方便，安裝高效快速。

（2）磨機(jī)壓板與瓦體接觸面更換為大圓弧面，增加瓦體的活動范圍，消除摩擦、卡幫等現(xiàn)象。

（3）磨機(jī)潤滑系統(tǒng)全面采用靜壓潤滑方式，在磨機(jī)生產(chǎn)中保證高壓系統(tǒng)正常運行，使中空軸與軸瓦之間一直存在一定的油膜厚度，不但起降低軸承溫度的作用，同時在這種潤滑狀態(tài)下中空軸和軸瓦之間的油膜厚度比較大，主軸承運行中摩擦更小、更安全。

（4）保證冷卻水系統(tǒng)通暢，并定期對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行清理清洗。

2.4隔倉板

1）原因分析

磨機(jī)在改造前，磨機(jī)使用的隔倉板為單層隔倉板，在安裝過程中，對磨機(jī)隔倉板的固定形式可分為3種：①I形加固形式；②L形加固形式；③T形加固形式。具體固定結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4　單層隔倉板結(jié)構(gòu)Fig.4　Structure of single－wall partition

（1）I形加固形式：磨機(jī)內(nèi)部襯板與隔倉板不互嵌式連接，兩者獨立分開，通過襯板上的凸臺，人工制作鉆孔后用相應(yīng)螺栓連接，使用襯板與隔倉板的固定。

（2）L形加固形式：L形加固方式與I形加固方式恰好相反，L形加固方式實現(xiàn)了磨機(jī)筒體襯板與隔倉板連接在一起，襯板上開孔，用螺栓把襯板與隔倉板連接好，保持隔倉板與在襯板的不同位置上緊固連接好。

（3）T形加固形式：同L形加固形式一樣。

由于磨機(jī)在運行過程中，磨機(jī)內(nèi)部運動沖擊力較大，T形固定方式容易被擊壞，使用周期短。

2）改進(jìn)措施

（1）建議由單層隔倉板結(jié)構(gòu)更換為雙層隔倉板結(jié)構(gòu)，見圖5。

（2）隔倉板材質(zhì)采用鋼結(jié)構(gòu)架材質(zhì)，增加內(nèi)部揚料板，使物料有效進(jìn)入第二倉，減少物料對隔倉板的沖擊力，保護(hù)架體。

（3）選用T形或L形固定結(jié)構(gòu)，使鋼結(jié)構(gòu)隔倉板與筒體用螺栓聯(lián)接在一起，增加隔倉板的使用周期，保持鋼結(jié)構(gòu)的剛性和穩(wěn)定性。

圖5　雙層隔倉板結(jié)構(gòu)Fig.5　Structure of double－wall partition

3　結(jié)　語

通過上述結(jié)構(gòu)改進(jìn)，基本上消除了對于中心傳動雙倉溢流型球磨機(jī)在氧化鋁廠、選礦廠等行業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的主要問題，使磨機(jī)在運用中的保持結(jié)構(gòu)更加合理，運行更加可靠，并取得了一定的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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中圖分類號：TQ172.6＋3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004－2660（2015）01－0034－05

收稿日期：2015－01－04.

作者簡介：李興（1987－），男，云南人，工程師.主要研究方向：有色冶金.E－mail：115288605295＠163.com.

Improvement of Center－driven Overflow Ball Mill with Double－wall Partition

LI Xing
（Yunnan Wenshan Aluminum Industry Co.Ltd，Wenshan 663000，China）

Abstract：Mill is widely used in mineral processing，metallurgy，cement plant，chemical industry，electric power and other industrial and mining enterprises to smash all kinds of ores and other materials.Center－driven overflow ball mill with double－wall partition is used in alumina production by Bayer process，but few were applied in the grinding of original pulp.Aiming at these problems，the service experience of ball mill and tube mill in this industry was analyzed and then rational improvement measures were found，thus achieving some social and economic benefits.

Key words：ball mill；main bearing；partition；pulp；grinding