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    安徽六國(guó)化工股份有限公司使用Ø3.6m×6m溢流球磨機(jī)處理磷礦石。該磨機(jī)自投入使用以來，處理量和細(xì)度均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)考察和查閱有關(guān)資料，并按四維破磨理論分析計(jì)算，提出了改造方案。
1、生產(chǎn)基本狀況
    磷礦石購(gòu)進(jìn)單位多，性質(zhì)變化大，磷礦石硬度f(wàn)=6～11，采用一段破碎，入磨礦石粒度較大，- 25mm占70%左右，最大塊度80mm．選用∮3.6mx 6m橡膠簡(jiǎn)體襯板的溢流球磨機(jī)，設(shè)計(jì)裝∮100mm，口80mm和∮60mm鋼球各34t，平時(shí)按1 kg/t鋼球單耗補(bǔ)加Ø100mm鋼球，磨礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%，溢流細(xì)度- 100目(即- 147μm)占80%左右，處理量65t/h，投產(chǎn)以來，實(shí)際處理能力未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。據(jù)查該機(jī)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)報(bào)表，投產(chǎn)初期，加足鋼球102t，處理量達(dá)65t/h左右，但磨礦細(xì)度-100目只占70%左右，后來磨礦能力越來越差。
2、存在問題分析
2.1設(shè)計(jì)問題
    首先該系統(tǒng)為一段破碎，入磨磷礦石的粒度較大，因此不應(yīng)選用沖擊破碎能力差的橡膠筒體襯板。其次球磨機(jī)出料口流出礦漿中的粗顆粒中，粒度1 mm礦粒全部}昆入礦漿，大于1mm的粗顆粒長(zhǎng)期留在筒圓篩中跳動(dòng)，造成篩網(wǎng)磨損和部分粗顆粒又混入礦漿中，使磨礦溢流細(xì)度不能達(dá)標(biāo)。
2.2球磨機(jī)存在問題
2.2.1給進(jìn)料裝置存在問題
    如圖1所示，下礦漏斗與水平給料管相連接處極易堵鋼球和礦石，尤其是水平給料管的長(zhǎng)短直接影響下料，水平給料管向進(jìn)料口喂料，當(dāng)鋼球和礦石的充填率超過45%即距中心面約130mm時(shí)，超進(jìn)料螺旋線頂線320mm以上，水平給料管中鋼球和礦石下滑角度縮小，實(shí)際下料口大大縮小，無(wú)法正常下料，也無(wú)法將鋼球及時(shí)推送入簡(jiǎn)體。
2.2,2出料口過大，送料螺旋高度太低
    出料口口1100mm，送料螺旋高只有30mm．礦漿溢流高出螺旋50～70mm，礦漿實(shí)際充填率只有32%左右，若按要求裝鋼球102t，裝球率38%，鋼球綜合充填率40%左右，這就大大減少了筒體中礦漿的裝填量，減少了鋼球研磨礦石（漿）的幾率。同時(shí)，鋼球綜合充填表面高出螺旋線頂250mm左右，極大地影響了出料螺旋線的分級(jí)效果。
2.3現(xiàn)場(chǎng)操作存在的問題
    實(shí)際生產(chǎn)中，未及時(shí)補(bǔ)加鋼球，鋼球?qū)嶋H充填率過小，長(zhǎng)期在動(dòng)態(tài)充填率25%≤n動(dòng)≤30%狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)，再加磨礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，這些都是球磨機(jī)處理量和磨礦細(xì)度不能達(dá)標(biāo)的重要原因。
3、改造方案
3.1改進(jìn)給料出料裝置，增加鋼球綜合充填率
    按圖2所示，增加給料器，進(jìn)料口縮小為∮500mm×1000mm，內(nèi)設(shè)雙頭高100mm螺距1000mm向簡(jiǎn)體內(nèi)送料的螺旋，出料口縮小為e700mm×1200mm，內(nèi)設(shè)兩條高100mm螺距1200mm向簡(jiǎn)體內(nèi)送料的螺旋，出料口外裝一只用6mm鐵板制作的內(nèi)孔∮700mm/∮100mm×900mm的圓錐，隔倉(cāng)由此補(bǔ)加鋼球（棒），在圓錐面上均布∮30mm鉆孔或?qū)?5mm圓弧孔（隔倉(cāng)前孔盡可能加大），但其孔的面積均占圓錐表面積的2/3左右，其中有2條高30mm，螺距800mm向出料口送料的螺旋。圓錐外表面緊固篩孔為1.0mm×1.0mm的篩網(wǎng)。并加大鋼球，增加裝球率，以減小橡膠筒體襯板的影響。
3.2將筒體隔成進(jìn)出料兩倉(cāng)，提高磨礦能力
    將簡(jiǎn)體隔成進(jìn)出料兩倉(cāng)，進(jìn)料倉(cāng)長(zhǎng)L=2.0m，如圖3所示。用一圈等厚和一圈角形合金鋼簡(jiǎn)體襯板替代此段筒體橡膠襯板，在角襯板上緊固01400mm篩孔面積不小于0.6m2的中央篩板，進(jìn)料倉(cāng)在按n動(dòng)≤55%加∮125 mm、∮100mm和仍75 mm鋼球各17t，平時(shí)按0.4kg/t單耗在進(jìn)料口補(bǔ)加Ø125mm鋼球，確保50%<1動(dòng)≤55%。出料倉(cāng)L廳3,9m加口80mm×90 mm，∮65mm×80 mm、∮50mm×65mm鋼棒各30t，平時(shí)按0.4kg／t單耗在出料口補(bǔ)加∮80mm×90mm鋼棒確保48%<n動(dòng)≤54%。據(jù)計(jì)算磨礦能力大幅度提高，在確保磨礦溢流細(xì)度- 100目占80%以上的前提下，處理量達(dá)90t/h以上。
3.3加快轉(zhuǎn)速大幅度提高磨礦能力和能源利用率
    自各種磨機(jī)問世以來，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者認(rèn)定：磨機(jī)轉(zhuǎn)速加快，能增加處理量和降低單耗，但其臨界轉(zhuǎn)速為極限轉(zhuǎn)速，在此轉(zhuǎn)速下，磨料和物料隨著簡(jiǎn)體壁旋轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生下落沖擊力沖擊破碎物料。事實(shí)上若超過臨界轉(zhuǎn)速，緊靠簡(jiǎn)體的磨料和物料，受重力影響作垂直減速運(yùn)動(dòng)和受簡(jiǎn)體壁摩擦影響作水平加速運(yùn)動(dòng)。摩擦力系數(shù)小于l，取q2=0.25，當(dāng)上拋到頂點(diǎn)的垂直速度為零時(shí)，它們也不可能隨簡(jiǎn)體旋轉(zhuǎn)，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為極限轉(zhuǎn)速。筆者研究認(rèn)為，球磨機(jī)簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)速超過其臨界轉(zhuǎn)速10%左右時(shí)，處理能力最大，能源利用率最佳。
    經(jīng)四維破磨理論相關(guān)計(jì)算公式計(jì)算，在轉(zhuǎn)速n1=17.25r／min的情況下，處理能力隨鋼球綜合充填率的增加而增加，當(dāng)鋼球綜合動(dòng)態(tài)充填率n動(dòng)= 430h，實(shí)際充填率為48%左右時(shí)(裝鋼球約125t)，計(jì)算負(fù)荷最大為1246kW，實(shí)際只有1100kW左右（這與橡膠襯板及其不等厚形狀有關(guān)）。當(dāng)n動(dòng)=50%，相比實(shí)際負(fù)荷會(huì)小于1000kW。若轉(zhuǎn)速加快到略大于臨界轉(zhuǎn)速，n3=1.013n臨=23 r/min，處理量可由70t/h增加到149t/h，單耗由16. 8kWh/t下降到9.3kWh/t，計(jì)算負(fù)荷約為1385kW，實(shí)際不會(huì)超額定負(fù)荷。轉(zhuǎn)速加快到n4≈1.1，2臨=25r/min時(shí)，處理量可增加到170t/h以上，磨礦單耗下降到6.35kWh/t，實(shí)際負(fù)荷小于現(xiàn)轉(zhuǎn)速n1=17.25r／min的負(fù)荷。加快轉(zhuǎn)速可采取移到主軸承座，使大小齒輪的中心距增加約80mm，而增加小齒輪齒數(shù)，如中心距增大只允許增加4個(gè)齒，則n= 150÷(200÷27)=20.25r/min，n≈0.892n臨，調(diào)速范圍不大。在電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，在增加小齒輪齒數(shù)同時(shí)，減小大齒輪齒數(shù)，能將此球磨機(jī)轉(zhuǎn)速加快到竹。=25r/min，小齒輪齒數(shù)增加9個(gè)齒為Z1=32，大齒輪齒數(shù)減小8個(gè)齒為22=192，則n4=150÷(192÷32)=25。若現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)可以調(diào)換或因故障需要更換電機(jī)，也可采取增加電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)來實(shí)施。電機(jī)轉(zhuǎn)速換為n電= 200r/min小齒輪為易耗件，大齒輪不變，其調(diào)速范圍較大，目前zl=23，n=200÷(200÷23)=23 r/min, ZL=24, 25,26。則球磨機(jī)轉(zhuǎn)速分別為24 r／min，25 r/min和26r/min均可。
4、結(jié)語(yǔ)
    綜上所述，在加大鋼球和增加鋼球綜合充填率和隔倉(cāng)換簡(jiǎn)體合金鋼襯板的基礎(chǔ)上，加快轉(zhuǎn)速，可大幅度增加處理量和能源利用率，實(shí)施上述改造約需投入80萬(wàn)元（不更換電機(jī)），在確保產(chǎn)品質(zhì)量合格（磨礦溢流細(xì)度-100目占80%以上）的前提下，處理量可達(dá)140t／h以上。加上現(xiàn)一段破碎用電，其碎磨用電單耗可確保在lOkWh/t以下。顯然，對(duì)現(xiàn)用球磨機(jī)實(shí)施上述增產(chǎn)節(jié)能降耗改造，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
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