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　663000）

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663000）

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

0　引　言

2010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。2011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800 kt／a砂状氧化铝，为获得磨矿的产品粒度－500 μm 100%；－315 μm 98%；－63 μm 70%～75%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50%～100%，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Φ3.6×9 m中心传动双仓溢流型球磨机的设计生产产能Q＝110 t／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Tab.1　Comparison on selection schemes of grinding and classification equipment

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Φ3.6×9 m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Fig.1　Schematic diagram of center－driven overflow ball mill with double－wall partition

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Φ3.6×9 m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16－M30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，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。

图2　改进前出料端结构Fig.2　Structure of discharge end before improvement

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：Φ500～Φ505 mm），延长出料口位置，保证出料口位置与排渣口位置相隔120～122 mm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Φ462～Φ465 mm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Fig.3　Structure of discharge end after improvement

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。

图4　单层隔仓板结构Fig.4　Structure of single－wall partition

（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Fig.5　Structure of double－wall partition

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。

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中图分类号：TQ172.6＋3

文献标识码：B

文章编号：1004－2660（2015）01－0034－05

收稿日期：2015－01－04.

作者简介：李兴（1987－），男，云南人，工程师.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