生產(chǎn)水煤漿用新型超細(xì)攪拌球磨機(jī)的研究

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1、生產(chǎn)水煤漿用新型超細(xì)攪拌球磨機(jī)的研究劉垚1，趙國鋒1，何巖巖1，李鵬1，吳慧媛1，潘永勝2(1．中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京100083；2．北京地杰源科技有限公司，北京100192)摘要：介紹一種新型超細(xì)攪拌球磨機(jī)，用于磨制生產(chǎn)水煤漿用超細(xì)煤粉；分析了該機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、性能特點(diǎn)以及磨礦介質(zhì)粒徑的選取等；論述了磨機(jī)各組成部分的技術(shù)特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：水煤漿；超細(xì)攪拌球磨機(jī)；磨礦介質(zhì)中圖分類號：TD453文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1005—8397(2011)01—0047—03球磨機(jī)是制備水煤漿的關(guān)鍵設(shè)備，是保證水煤漿質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)水煤漿生產(chǎn)大型化的

2、必要條件。磨出的超細(xì)粒煤經(jīng)后續(xù)工藝處理后，可制備出水煤漿和油煤漿。隨著油價不斷升值以及石油資源消耗加大，我國的水煤漿生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。為了獲得最理想的水煤漿，要求制漿煤樣的粒度達(dá)到微米、亞微米級。為了適應(yīng)這一需要，超細(xì)微粒的工業(yè)化制備、生產(chǎn)被推到了首要解決的日程[1]。最近幾年，我國建立了不同規(guī)模和不同工藝的水煤漿廠，但普遍存在投資大、能耗高、效率低等缺陷。本文介紹一種最新研制的水煤漿生產(chǎn)設(shè)備，采用獨(dú)特的內(nèi)部轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計、連續(xù)性給料與排料、濕法磨礦工藝的新型超細(xì)攪拌球磨機(jī)。1超細(xì)微粒制備、生產(chǎn)的現(xiàn)狀傳統(tǒng)球磨機(jī)采用大點(diǎn)徑磨球，轉(zhuǎn)速低、填充系數(shù)小，

3、并且磨損嚴(yán)重，很難適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需要[1]。另外，用這種方式磨制出的微粉，粒徑很難達(dá)到10μm以下，產(chǎn)品粒度也不均勻。前幾年，人們才逐漸注意到微粒磨球在超細(xì)粉碎中的作用。日本村田公司的田中謙次等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2～3mm粒徑的微粒磨球具有研磨時間短，微粉粒度分布窄的優(yōu)點(diǎn)。這項發(fā)現(xiàn)無疑給材料工程帶來新前景，也為微細(xì)粒的制作提出了一條新路。有關(guān)試驗(yàn)還表明，微粒磨球具有粉碎效率高，磨損小，對粉碎物的污染小等優(yōu)點(diǎn)。為了適應(yīng)微粒磨球這一優(yōu)勢的發(fā)展，人們從微粒磨球粒徑小的特點(diǎn)出發(fā)，改變傳統(tǒng)的球磨方式，采用攪拌方式，即攪拌球磨機(jī)。這種磨機(jī)在國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)

4、，其工作原理是，存一個桶式體內(nèi)，將被粉碎物料和磨質(zhì)小球一次性裝入，用中心立軸帶動其上的攪拌葉片高速攪拌物料和磨質(zhì)小球，經(jīng)過一段時間，產(chǎn)品達(dá)到一定的細(xì)度要求后，再從桶口倒出。與筒式球磨機(jī)相比，該磨機(jī)具有效率高、能耗低、體積小、噪音低、加工粒度均勻等特點(diǎn)，但由于是間歇式進(jìn)出料，產(chǎn)品最終粒徑由時間來控制。這樣很難適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需要，并且粒徑分布較廣而小集中。粉磨時間長了就會造成過細(xì)粉磨，時間不夠又達(dá)不到要求，操作不方便。2超細(xì)攪拌球磨機(jī)簡介為了適應(yīng)超細(xì)煤粉制備水煤漿的工業(yè)需要，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)研究出了最新型的臥式攪拌球磨機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所

5、示。該設(shè)備是在傳統(tǒng)攪拌球磨機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計的，但又區(qū)別于傳統(tǒng)磨機(jī)，它采用臥式筒體結(jié)構(gòu)，外部筒體不動，內(nèi)部轉(zhuǎn)子在軸的帶動下轉(zhuǎn)動，筒體內(nèi)部除轉(zhuǎn)子外的容積由鋼球填充。該磨機(jī)的工作原理是，在筒體內(nèi)，將磨礦介質(zhì)球預(yù)先裝入，被磨物料礦漿用泵打入磨機(jī)，轉(zhuǎn)子在中心軸帶動下高速攪拌物料和介質(zhì)球，在鋼球與物料、轉(zhuǎn)子與物料之間各種力的綜合作用下，經(jīng)過一段時間，產(chǎn)品達(dá)到一定的磨碎后，再從空心軸內(nèi)流出。該設(shè)備的另一大特點(diǎn)是填充系數(shù)可達(dá)到0.7～0.9，這是傳統(tǒng)球磨機(jī)和立式攪拌磨機(jī)無法可比的，其最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到100轉(zhuǎn)/min。這種大填充系數(shù)、高轉(zhuǎn)速的必然結(jié)果是帶來較高的生產(chǎn)效

6、率，它的產(chǎn)量比立式攪拌磨提高2～3倍，并且結(jié)構(gòu)簡單[2]。圖1臥式攪拌球磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2磨機(jī)運(yùn)動示意3磨機(jī)的技術(shù)要求水煤漿是一種固、液兩項流體，具有復(fù)雜的流變特性。制備水煤漿，必須有適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)工藝特點(diǎn)、流變特性、合適的產(chǎn)品粒度及煤種等要求。因此，該機(jī)的設(shè)計須在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上，對不適合水煤漿制備的缺陷進(jìn)行改進(jìn)。磨機(jī)的工況條件需要根據(jù)水煤漿的流變特性和工藝特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與傳統(tǒng)的設(shè)計基本相似。4磨機(jī)的組成及技術(shù)特點(diǎn)磨機(jī)主要由傳動系統(tǒng)、筒體、支撐裝置、給料裝置、排料裝置等組成[3]。(1)傳動系統(tǒng)。磨機(jī)的傳動系統(tǒng)主要包括電機(jī)、液力耦合器、

7、減速機(jī)等。電機(jī)通過聯(lián)軸器與液力耦合器相連，帶動耦合器轉(zhuǎn)動，耦合器輸出轉(zhuǎn)矩傳遞給減速機(jī)，通過減速機(jī)作用帶動磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。采用液力耦合器的作用有以下幾點(diǎn)：①消除沖擊和振動；②使輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，兩軸的轉(zhuǎn)速差隨載荷的增大而增加；③過載保護(hù)功能，載荷過大而停轉(zhuǎn)時輸入軸仍可轉(zhuǎn)動，不致?lián)p壞電動機(jī)；④當(dāng)載荷減小時，輸出軸轉(zhuǎn)速增加，直到接近于輸入軸的轉(zhuǎn)速。這樣的設(shè)計既提高了傳動效率，又保證了轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的平穩(wěn)，緩沖了承載載荷的過度集中。(2)磨機(jī)結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在內(nèi)部旋轉(zhuǎn)軸上增加了一個套筒，在這個攪拌鼠籠的中心部位，增加了正反兩個螺旋葉片，它能提高給料速度并使物

8、料均勻給入，防止大顆粒跑粗，改善磨礦效果。從圖3可以看出，這樣的設(shè)計不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且有效克服了軸向力，從而延長了整個設(shè)備的使用壽命，方便了設(shè)備的維護(hù)