资源描述:
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
展开阅读全文