中心傳動雙倉溢流型球磨機改進

李　興（云南文山鋁業有限公司，云南　文山　663000）

中心傳動雙倉溢流型球磨機改進

李興
（云南文山鋁業有限公司，云南文山663000）

摘要：磨機廣泛應用于選礦、冶金、水泥廠、化工、電力等工礦企業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應用于拜耳法生產氧化鋁，在生產中用于對原礦漿的細磨，對于中心傳動雙倉溢流型球磨機在全國的使用沒有幾例。針對目前出現的問題，結合球磨機、管磨機在該行業成熟的使用經驗進行了分析處理，找到合理的改進措施，取得了一定的社會和經濟效益。

關鍵詞：球磨機；主軸承；隔倉板；料漿；磨礦

0　引　言

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

云南文山鋁業有限公司800 kt／a砂狀氧化鋁，為獲得磨礦的產品粒度－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開路，第二段球磨機閉路和一、二段球磨機全閉路2種方案。

根據目前使用情況進行分析，采用一段棒磨機開路，二段球磨機閉路磨礦流程，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，粗磨效率高，且產品粒度均勻，不必配置分級設備，流程調節簡單，便于后續球磨機合理裝球，但棒磨機的排礦粒度較粗，濃度又大，輸送到第二段磨礦比較困難。在第一段要求的產品粒度細時，棒磨的效率沒有球磨高，且要求第二段磨機的容積比第一段的大50%～100%，才能保證第一段磨礦機的有效工作，因而使用上受到限制。該流程與一、二段球磨機全閉路的二段磨礦流程相比設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構上多了一段分級環節，但流程更易獲得細粒級產品，生產中加球方便，易調整，作業效率高，對于文山礦石來源點多，各點礦石性質差異較大，可磨度不同，原礦中細粒含量較多，采用二段全閉路磨礦流程，二段磨礦前采用旋流器預先分級，可預先分出合格粒級礦石，利于提高磨礦效率，更好地適應不同礦點的礦石磨礦要求，便于生產調節。

根據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的設計生產產能Q＝110 t／h.臺，計算各方案的設備選型比較情況見表1。

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

由表1可見，采用二段磨礦的設備方案，一、二段球磨機全閉路的二段磨礦流程綜合指標好于第一段棒磨機開路，第二段球磨機閉路磨礦流程。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開路，第二段球磨機閉路磨礦流程的棒磨機的排礦粒度較粗、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，磨機轉數及磨礦濃度等調節較困難，生產適應性差，且目前用于氧化鋁廠生產的中心傳動雙倉溢流球磨機只有一個規格，即Φ3.6×9 m型中心傳動雙倉溢流型球磨機，見圖1。

通過以上比較，采用中心傳動雙倉溢流型球磨機加水力旋流器分級的磨礦流程組合更適合云南文山鋁業有限公司氧化鋁廠的生產，能夠實現設備性能可靠、投資省、耗電低的節能目標。

圖1　中心傳動雙倉溢流磨機示意圖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由于軸承使用壽命長、結構緊湊、密封性能好、節能效果顯著、載重量大和啟動轉矩較大等優點，而被諸多行業廣泛應用。同時也出現了很多問題，給生產帶來了極大不便，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，安裝調試過程出現了一些問題，嚴重影響了球磨機的正常運行和生產；湖南辰州礦業股份有限公司選礦廠的中心傳動球磨機運行時間僅4個月左右，球磨機出料端軸承已滲入料漿，導致密封失效。

1　生產中出現的故障現象

（1）軸承進料漿：在球磨機安裝調試好，投入帶料運行，運行4個月，球磨機軸承出現了串料情況，料漿滲入了出料端軸承，破壞了軸承密封，密封遭到嚴重損壞。

（2）主軸承：磨機運行不久，3臺球磨機均出現燒瓦現象。

（3）進料口：磨機設計產能大，物料流量大，生產中進料口經常被砸壞。

（4）隔倉板：磨機運行一段時間后，隔倉板被鋼球沖毀而失效，導致物料跑粗，礦漿產品粒度不合格，設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：該磨機采用多頭聯合給料器給料，采用16－M30的螺栓與進料口連接，磨機運行中螺栓經常斷裂。

2　原因分析和改進的措施

2.1軸承進料漿

1）過程原因分析

經研究分析，生產實踐證明，球磨機在生產運行動態過程中，軸承進料漿主要原因可總結為球磨機出料端結構設計存在不合理因素，見圖2。一方面，從結構設計外觀來看，軸承外部加有迷宮密封，同時磨機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進行填充；另一方面，根據磨機生產過程中存在的問題分析，磨機在運行和生產中時常出現振動現象，加劇聯軸器的磨損力度，導致聯軸器受損嚴重，加之產生的軸向力，使磨機上相應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，料漿沿著螺栓產生的裂痕和間隙從A點和B點進入磨機軸承。

圖2　改進前出料端結構Fig.2　Structure of discharge end before improvement

2）改進措施

（1）定期對出料口螺栓進行檢查，發現問題及時進行緊固和更換。

（2）對排渣口和出料口進行改造，把內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，進而進入磨機軸承，其出料端延伸直徑保持在Φ462～Φ465 mm之間。通過以上改造設計，可以實現在正常生產過程中不出現料漿進入軸承現象，從而影響生產。

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

（4）在出料口與排渣口之間相應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，實現在正常生產過程中不出現料漿進入軸承現象，從而影響生產。

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

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

3）使用效果

對球磨機生產中料漿進入軸承的問題作了深入的研究和分析，經過改造后，從源頭上解決了料漿進入軸承的問題，同時通過幾個環節裝置的增設和加工，徹底有效解決料漿進入軸承的問題。目前，經生產實踐證明，改進后球磨機進行時間延長至改進前的2倍以上，再未出現料漿進入軸承的問題；同時，此改進方案正被推廣到其它球磨機上使用，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、檢修負擔。

圖3　改進后出料端結構Fig.3　Structure of discharge end after improvement

2.2磨機內襯掉落

1）原因分析

磨機經過長時間運行，由于內襯磨損嚴重或連接螺栓松動的原因，時常出現內襯掉落現象，影響設備正常運轉。具體過程表現為：①磨皮螺栓漏料，緊不住，緊固時螺栓與螺帽一起轉動；②磨機內出現異常聲音，并噪音較大；③掉襯板處磨礦介質拋落撞擊聲音過大且清脆。

2）改進措施

若發現以上情況時，應立即停止磨機更換襯板或更換質量較好的襯板。

2.3磨機主軸承燒瓦情況

1）燒瓦原因分析

（1）鑒于目前生產中使用的球磨機主軸承大多數為球面瓦型結構，此種主軸承結構存在球面瓦進行調心校準操作不夠靈活。

（2）磨機主軸承屬于精密度較高設備，在進行安裝、檢修和維護過程中，對主軸承要按照一定標準要求仔細進行刮研，若刮研過程存在精度不夠，不滿足標準要求，球磨機在運行時產生主軸承摩擦甚至磨損，造成燒瓦事故現象。

（3）分析磨機的結構類型，磨機的壓板與球面瓦體的接觸面為平面，兩者之間空間較小，調整受限，在運行中磨機球面瓦體不能夠自由擺動，造成燒瓦事故現象。

（4）研究磨機主軸承潤滑系統，經分析檢查后，磨機潤滑系統采用動靜壓潤滑方式，其工作原理：在磨機啟動前應先開啟潤滑系統，檢查潤滑系統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，在磨機慢速旋轉一定時間后，開啟低壓油泵，停高壓油泵，磨機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，保證磨機在運行中降低中空軸和軸瓦的溫度；磨機在停車過程中，需啟動潤滑系統高壓油泵，同時保證在停機過程中使中空軸與軸瓦之間形成一層油膜，達到保護軸瓦的目的；由于磨機只有在開停車時啟動高壓油系統，磨機正常運行整個過程中停壓系統工作，造成磨機運行時，中空軸與軸瓦之間的油膜厚度較小，容易出現主軸承溫度高、產生摩擦等故障，造成燒瓦事故，降低主軸承使用壽命。

（5）磨機主軸承冷卻水系統不暢，軸承溫度升高，易造成燒瓦情況。

2）燒瓦改進措施

（1）對主軸承使用類型結構進行更換，采用搖桿式結構，增大調整空間，降低接觸頻率，調心更加靈活方便，安裝高效快速。

（2）磨機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、卡幫等現象。

（3）磨機潤滑系統全面采用靜壓潤滑方式，在磨機生產中保證高壓系統正常運行，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）保證冷卻水系統通暢，并定期對冷卻水系統進行清理清洗。

2.4隔倉板

1）原因分析

磨機在改造前，磨機使用的隔倉板為單層隔倉板，在安裝過程中，對磨機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。具體固定結構見圖4。

圖4　單層隔倉板結構Fig.4　Structure of single－wall partition

（1）I形加固形式：磨機內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形加固方式實現了磨機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。

由于磨機在運行過程中，磨機內部運動沖擊力較大，T形固定方式容易被擊壞，使用周期短。

2）改進措施

（1）建議由單層隔倉板結構更換為雙層隔倉板結構，見圖5。

（2）隔倉板材質采用鋼結構架材質，增加內部揚料板，使物料有效進入第二倉，減少物料對隔倉板的沖擊力，保護架體。

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

圖5　雙層隔倉板結構Fig.5　Structure of double－wall partition

3　結　語

通過上述結構改進，基本上消除了對于中心傳動雙倉溢流型球磨機在氧化鋁廠、選礦廠等行業生產過程中出現的主要問題，使磨機在運用中的保持結構更加合理，運行更加可靠，并取得了一定的社會和經濟效益。

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中圖分類號：TQ172.6＋3

文獻標識碼：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