安徽六國化工股份有限公司使用Ø3.6m×6m溢流球磨機處理磷礦石。該磨機自投入使用以來，處理量和細度均未達到設計要求，嚴重影響企業經濟效益的提高。經過現場考察和查閱有關資料，并按四維破磨理論分析計算，提出了改造方案。
1、生產基本狀況
    磷礦石購進單位多，性質變化大，磷礦石硬度f=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橡膠簡體襯板的溢流球磨機，設計裝∮100mm，口80mm和∮60mm鋼球各34t，平時按1 kg/t鋼球單耗補加Ø100mm鋼球，磨礦質量分數70%，溢流細度- 100目(即- 147μm)占80%左右，處理量65t/h，投產以來，實際處理能力未達到設計要求。據查該機生產運轉報表，投產初期，加足鋼球102t，處理量達65t/h左右，但磨礦細度-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設計問題
    首先該系統為一段破碎，入磨磷礦石的粒度較大，因此不應選用沖擊破碎能力差的橡膠筒體襯板。其次球磨機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的粗顆粒長期留在筒圓篩中跳動，造成篩網磨損和部分粗顆粒又混入礦漿中，使磨礦溢流細度不能達標。
2.2球磨機存在問題
2.2.1給進料裝置存在問題
    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短直接影響下料，水平給料管向進料口喂料，當鋼球和礦石的充填率超過45%即距中心面約130mm時，超進料螺旋線頂線320mm以上，水平給料管中鋼球和礦石下滑角度縮小，實際下料口大大縮小，無法正常下料，也無法將鋼球及時推送入簡體。
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，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效果。
2.3現場操作存在的問題
    實際生產中，未及時補加鋼球，鋼球實際充填率過小，長期在動態充填率25%≤n動≤30%狀況下運轉，再加磨礦質量分數過低，這些都是球磨機處理量和磨礦細度不能達標的重要原因。
3、改造方案
3.1改進給料出料裝置，增加鋼球綜合充填率
    按圖2所示，增加給料器，進料口縮小為∮500mm×1000mm，內設雙頭高100mm螺距1000mm向簡體內送料的螺旋，出料口縮小為e700mm×1200mm，內設兩條高100mm螺距1200mm向簡體內送料的螺旋，出料口外裝一只用6mm鐵板制作的內孔∮700mm/∮100mm×900mm的圓錐，隔倉由此補加鋼球（棒），在圓錐面上均布∮30mm鉆孔或寬25mm圓弧孔（隔倉前孔盡可能加大），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。并加大鋼球，增加裝球率，以減小橡膠筒體襯板的影響。
3.2將筒體隔成進出料兩倉，提高磨礦能力
    將簡體隔成進出料兩倉，進料倉長L=2.0m，如圖3所示。用一圈等厚和一圈角形合金鋼簡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，進料倉在按n動≤55%加∮125 mm、∮100mm和仍75 mm鋼球各17t，平時按0.4kg/t單耗在進料口補加Ø125mm鋼球，確保50%<1動≤55%。出料倉L廳3,9m加口80mm×90 mm，∮65mm×80 mm、∮50mm×65mm鋼棒各30t，平時按0.4kg／t單耗在出料口補加∮80mm×90mm鋼棒確保48%<n動≤54%。據計算磨礦能力大幅度提高，在確保磨礦溢流細度- 100目占80%以上的前提下，處理量達90t/h以上。
3.3加快轉速大幅度提高磨礦能力和能源利用率
    自各種磨機問世以來，國內外專家學者認定：磨機轉速加快，能增加處理量和降低單耗，但其臨界轉速為極限轉速，在此轉速下，磨料和物料隨著簡體壁旋轉，不產生下落沖擊力沖擊破碎物料。事實上若超過臨界轉速，緊靠簡體的磨料和物料，受重力影響作垂直減速運動和受簡體壁摩擦影響作水平加速運動。摩擦力系數小于l，取q2=0.25，當上拋到頂點的垂直速度為零時，它們也不可能隨簡體旋轉，所對應的轉速為極限轉速。筆者研究認為，球磨機簡體轉速超過其臨界轉速10%左右時，處理能力最大，能源利用率最佳。
    經四維破磨理論相關計算公式計算，在轉速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，當鋼球綜合動態充填率n動= 430h，實際充填率為48%左右時(裝鋼球約125t)，計算負荷最大為1246kW，實際只有1100kW左右（這與橡膠襯板及其不等厚形狀有關）。當n動=50%，相比實際負荷會小于1000kW。若轉速加快到略大于臨界轉速，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，計算負荷約為1385kW，實際不會超額定負荷。轉速加快到n4≈1.1，2臨=25r/min時，處理量可增加到170t/h以上，磨礦單耗下降到6.35kWh/t，實際負荷小于現轉速n1=17.25r／min的負荷。加快轉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，如中心距增大只允許增加4個齒，則n= 150÷(200÷27)=20.25r/min，n≈0.892n臨，調速范圍不大。在電機轉速不變的情況下，在增加小齒輪齒數同時，減小大齒輪齒數，能將此球磨機轉速加快到竹。=25r/min，小齒輪齒數增加9個齒為Z1=32，大齒輪齒數減小8個齒為22=192，則n4=150÷(192÷32)=25。若現場電機可以調換或因故障需要更換電機，也可采取增加電機轉數來實施。電機轉速換為n電= 200r/min小齒輪為易耗件，大齒輪不變，其調速范圍較大，目前zl=23，n=200÷(200÷23)=23 r/min, ZL=24, 25,26。則球磨機轉速分別為24 r／min，25 r/min和26r/min均可。
4、結語
    綜上所述，在加大鋼球和增加鋼球綜合充填率和隔倉換簡體合金鋼襯板的基礎上，加快轉速，可大幅度增加處理量和能源利用率，實施上述改造約需投入80萬元（不更換電機），在確保產品質量合格（磨礦溢流細度-100目占80%以上）的前提下，處理量可達140t／h以上。加上現一段破碎用電，其碎磨用電單耗可確保在lOkWh/t以下。顯然，對現用球磨機實施上述增產節能降耗改造，經濟效益可觀。
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