在硅石磨粉生产线生产中,硅石球磨机目前仍然是应用比较广泛的一种硅石磨粉设备,它的适应能力强,能连续生产,粉碎比大(300~1000),在磨制生料的同时,通入适量的窑尾废热气体,还能烘干硅石等原料中的水分,省去了烘干工序,可谓一举两得。
硅石磨粉设备是我公司在充分吸取国外硅石磨粉工艺技术的基础上,大胆创新、重点攻关,开发出了新型粉磨设备。该系统集细碎、粉磨、集粉、输送为一体,与辊压机相比,粉磨效率高、电耗低,系统装机容量比辊压机系统低,特别是年维修费用为辊压机系统的50%以上,具有工艺流程简单、占地面积小、无粉尘污染、磨耗低、检修率低、运行可靠等显著优点。
硅石磨粉设备主体是一个回转的筒体,筒体内被隔仓板分割成了若干个仓,不同的仓里装入适量的、用于粉磨(冲击、研磨)物料用的不一样的规格和种类的钢球或钢段(3~4 种不同的尺寸)作为研磨体(烘干仓和卸料仓不装研磨体),筒体内壁还装有衬板,以保护筒体免受钢球的直接撞击和钢球及物料对它的滑动摩擦,同时又能改善钢球的运动状态、提高粉磨效率。筒体的两端装有带空心轴的端盖,空心轴由主轴承支撑。距进料端(也是磨头)近的那一仓叫粗磨仓,所装研磨体(钢球)的平均尺寸大一些,这主要是刚喂入的物料是从前一道工序——破碎、预均化后送来的配合原料,这其中占有绝大多数的块状石灰石为 20mm 左右的粒度,在粗磨仓里首先要受到冲击和研磨的共同作用而粉碎,成为小颗粒状物料和粉状物料(粗粉),通过隔仓板的箅孔进入下一仓(细磨仓)继续研磨。第二仓或第三、第四仓研磨体(钢球或钢段)的平均尺寸逐渐减小,对小颗粒物料和粗粉主要是研磨,从磨端(磨尾)或磨中(中卸)卸出。
硅石磨粉设备粉磨物料的主要工作部分发生在水平低速回转的筒体上,当筒体被传动装置带动回转时(转速 16.5~27r/min,大磨转速低、小磨转速高),研磨体由于惯性离心力的作用,贴附在磨机筒体内壁的衬板面上与之一起回转,被带到一定高度后,借重力作用自由落下,此时研磨体将筒体内物料击碎,同时研磨体在回转的磨机内除有上升、下落的循环运动外,还会产生滑动和滚动,致使研磨体、衬板和被磨物料之间发生研磨作用使物料磨细。物料在受到冲击破碎和研磨磨碎的同时,借进料端和出料端的物料本身料面高度差,使物料由进料端向出料端缓缓流动,完成粉磨作业。
硅石磨粉设备粉磨工艺流程包括原矿石进料、初级研磨、分级和分选、中级研磨、再次分级和分选、尾砂处理、产品收集、尾矿处理和控制和监测等步骤。这些步骤相互协作,通过连续的研磨和分选过程,实现对矿石的浓缩和提纯,得到所需的矿石产物。具体的工艺流程和设备配置可能因不同矿石的特性和选矿要求而有所差异。
硅石磨粉设备工艺流程最重要的包含破碎(一般都会采用两段破碎),研磨、分级,包装、料仓、输送,提升等。球磨机后可接多台分级机并联分级,也可接多台分级机串联分级,同时生产多个粒度号的产品。球磨机与分级机组成一个闭路循环系统。球磨机的选配根据矿物的硬度、可磨性、加工粒度和产量采用非标设计。分级机的选配可依照产品的不同细度选不一样的机型,卧式分级系列分级机可适应于D97:2-20微米产品的分级,立式分级系列分级机可适应于D97:8-45微米产品的分级,每台分级机都具有很宽的产品调节范围,市场适应范固广。当一条生产线同时生产多个品种时,可对多台分级机串联使用,通过粗细分级机的优化组合,确定保证产品的能耗更低,粒度分布调整更方便,球磨机的过磨现象更低。
图 2-28 是边缘传动的中卸烘干球磨机(剖开了,能够正常的看到内部结构),传动系统由套在筒体上的大齿圈和传动齿轮轴、减速机、电动机组成。磨内设有 4 个仓,从左至右分别为:烘干仓(仓内不加衬板和研磨体,但装有扬料板,磨机回转时将物料扬起)、粗磨仓、卸料仓、细磨仓,待粉磨的配合原料从烘干仓(远离传动的那一端,人们习惯称为磨头)喂入,经过粗粉磨,从卸料仓卸出,被提升到上部的选粉机去筛选,细度合格的就是生料了,较粗的物料再从磨机的两端喂入,中间卸料,形成闭路循环。热风来自回转窑窑尾或窑头冷却机,从磨机的两端灌入,在烘干仓端并备有热风炉。卸料仓长约 1m,在这一段的筒体上开设了一圈椭圆形或圆角方形的卸料孔。当然这些孔的开设会降低筒体强度,因此需把这一段筒体加厚,以避免运转起来使筒体拧成「麻花」。
图 2-29 是带有烘干仓的边缘传动的尾卸烘干磨外形,它的传动与图 2-30 相似,但筒体结构与中卸烘干磨不太一样,它从一端喂料(磨头),另一端出料(靠近传动的那一端也称磨尾),烘干仓设在入料端,被磨物料先进入烘干仓,与来自窑尾的废气或热风炉的热气体充分接触,让物料中的水分蒸发掉。磨内装有隔仓板,将磨内分为粗磨仓(刚喂入的物料粒度还较大,因此粗磨仓以冲击粉碎为主,研磨为辅)和细磨仓(物料经过粗磨仓的粗碎后通过隔仓板进入细磨仓,以研磨为主),磨尾卸料处装有一道卸料箅板(结构与单层隔仓板基本相同)和提升叶片。
图 2-30 是中心传动的中卸烘干磨,它的传动方式与前面的两种不同,是减速机的输出轴与细磨仓的中空轴相连的,省略了传动大齿轮。为了尽最大可能避免筒体运转起来拧成「麻花」(预应力的存在),同边缘传动的中卸烘干磨一样,在筒体中间的卸料口处的筒体加厚,问题就解决了。
中心传动主轴承单滑履磨机是一端(传动端)靠主轴承支撑,另一端由滚圈、托瓦支撑,烘干仓较长(悬臂),两端的进、出料口的直径较大。这种结构对长径比大的磨机来说,能够更好的降低筒体的弯曲应力,从而能够降低筒体钢板的厚度,如图 2-31。
除此之外,硅石磨粉设备还有中心传动尾卸烘干磨、中心传动双滑履中卸烘干磨,它们的筒体结构、传动、支撑部分等与图 2-28~ 图 2-30 有相似的地方,在此不再复述,也不再用图来展示。
硅石磨粉设备的规格用筒体的内径和长度来表示,如ф3.5m×10m,这里 10m 是筒体两端的距离,不含中空轴,ф5.6×11+4.4 中卸烘干球磨机,含义是:带烘干仓、中部卸料的球磨机,磨机筒体直径为 5.6m,烘干仓长度为 4.4m,粉磨仓总长度为 11m。
硅石磨粉设备筒体是一个空心圆筒,由若干块钢板卷制焊接而成,筒体的两端用端盖与中空轴对中连接。筒体要承受着衬板、研磨体、隔仓板和物料的重量,运转起来会产生巨大的扭矩,故需要有很大的抗弯强度和刚度,因此筒体要有足够的厚度,这个厚度约为筒体直径的 0.01~0.015 倍,大个磨机更需要厚一些。筒体要开设 1~4 个磨门(与磨机的长度和仓数有关),用于更换衬板、隔仓板、倒装研磨体和人员进入磨内检修。开设磨门会降低磨机筒体强度的,所以磨门不能开得过大,且磨门周围焊接加强钢板。只要能满足零部件(衬板、隔仓板或卸料箅板散件、研磨体)和操作人员进出即可。
硅石磨粉设备端盖有焊接和铸造两种结构。焊接的端盖是钢板直接焊在筒体上,使其成为一体(图 2-32),这种结构的特点是用料少、机件轻、制造简单、质量容易保证。另一种结构是把端盖和中空轴分别铸造,加工后再把两部分组装在一起,用螺栓连接起来(图 2-33),这种结构消耗材料多、加工量大。
硅石磨粉设备在运转时要把研磨体带起、抛出,砸碎物料,混入物料中。在带起的同时,也会沿筒体内壁下滑,这会对筒体内壁导致非常严重的磨损,所以应该加上内衬,用来保护磨机内壁和磨头免受研磨体直接冲击及物料的研磨,这就是衬板。如果把衬板做成不同的形状,使衬板又多了一项功能:那就是帮助提升研磨体,以改善粉磨效果,提高粉磨效率。
a.平衬板表面平整或铸有花纹,研磨体随筒体运转时靠离心力产生的摩擦力提升,但下滑较明显,对刚喂入磨内的大块状物料的冲击粉碎不是很强,而对物料的研磨作用强,适合安装于细磨仓(离出料端近的那一仓),如图 2-34(a)。
b.压条衬板由平衬板和压条衬板组成,衬板本身无孔,压条上有孔,螺钉穿过螺孔把压条和衬板固定在筒体内壁上。压条高出衬板,对研磨体产生一定的推力,增加了研磨体的提升高度,抛落下去对块状物料有较强的冲击力,因而适于装在粗磨仓(离进料端近的那一仓),如图 2-34(b)。
压条衬板也有它的不足,那就是没有压条的地方下滑动现象明显,有压条的地方球带的较高,使得带球不均匀。而且磨机转速较快时,还会把球带得过高,抛到对面的衬板上,这样不但冲击粉碎作用减弱了,还增加了钢球与衬板的磨耗,所以转速较高的磨机(磨机转速 16.5~27r/min,大规格的磨机转速较低,小规格的磨机转速较高)不适于装压条衬板。
d.阶梯衬板衬板表面呈一倾角,安装后成为许多阶梯,可以加大对研磨体的推力,同一层研磨体被提升的高度均匀一致,防止研磨体之间的滑动和磨损,看来它优于压条衬板,适合安装在粗磨仓。注意安装时薄端处于磨机转向的前方,绝对不可以装反了,如图 2-34(d)。
e.环沟衬板在衬板的工作面上铸出有圆弧形沟槽,安装后形成环形沟槽,适于多仓磨的第一仓和第二仓,干法、湿法磨机均可。固定方式能是螺栓固定,螺栓镶嵌;也可以无螺栓镶嵌。如图 2-34(e)所示。
f.端盖衬板装在磨头端盖或筒体端盖上一保护端盖不受磨损,如图 2-34(f)。
② 衬板的排列整块的衬板长 500mm,半块衬板长 250mm,宽度为 314mm,平均厚度 50mm 左右,排列时环向缝隙应互相错开,不能贯通,以防止物料或铁插对筒体内壁的冲刷,如图 2-35。为了找平,衬板与筒体内壁之间填充一些水泥等材料。考虑到衬板的整形误差,衬板之间可以留有 5mm 左右的间隙。
a.螺栓固定法在固定衬板时,螺栓应加双螺母或防松垫圈,以防磨机在运转时因研磨体冲击造成螺栓松动,如图 2-36。
b.镶砌法镶砌时在衬板的环向缝隙中用铁板砌紧,衬板与筒体之间加一层 1:2 的水泥砂浆或石棉水泥,将衬板相互交错地镶砌在筒体内,这种固定方法通常用于细磨仓,如图 2-37(a)。
c.注意事项阶梯衬板的安装要注意物料的前进方向和磨机的旋转方向,角螺旋衬板的安装与其他衬板不同,如图 2-37(b)。
a.分隔研磨体使各仓研磨体的平均尺寸保持由粗磨仓向细磨仓逐步缩小,以适应物料粉磨过程中粗粒级用大球、细粒级用小球的合理原则。
b.筛析物料隔仓板的箅缝可把较大颗粒的物料阻留于粗磨仓内,使其继续受到冲击粉碎。
c.控制物料和气流在磨内的流速隔仓板的箅缝宽度、长度、面积、开缝最低位置及箅缝排列方式,对磨内物料填充程度、物料和气流在磨内的流速及球料比有较大影响。隔仓板应尽量消除对通风的不利影响。
a.双层隔仓板一般由前箅板和后盲板组成,中间设有提升扬料装置,如图 2-38,物料通过箅板进入两板中间,由提升扬料装置将物料提到中心圆锥体上,进入下一仓,系强制排料,流速较快,不受隔仓板前后填充率的影响,便于调整填充率和配球,适于一仓,特别是闭路磨。但双层隔仓板的通风阻力大,占磨机容积大。双层隔仓板的箅板由若干块扇形板拼成,如图 2-38 中的放大图。
b.单层隔仓板由若干块扇形箅板组成,如图 2-39。大端用螺栓固定在磨机筒体上,小端用中心圆板与其他箅板连接在一起。已磨至小于箅孔的物料,在新喂入物料的推动下,穿过箅缝进入下一仓。单层隔仓板的另一种形式是弓形(一般在中小型磨机中安装使用)隔板拼成的,其通风阻力小,占磨机容积小。
③ 隔仓板箅孔隔仓板的箅孔能让物料通过,但不准研磨体窜仓,箅孔的形状和排列是有一定要求的。
a.箅孔形状箅孔形状如图 2-38。间距为 40mm 和 50mm(箅板厚度有 40mm、50mm 两种)。隔仓板上所有箅孔总面积(指小孔面积)与隔仓板总面积之比的百分数称为通孔率,通孔率不小于 7%~9%。若要调小孔通孔率可以先堵外圈箅孔。
b.箅孔排列箅孔多为同心圆形排列,即平行于研磨体物料的运动路线,它能使物料容易通过,但也易返回,不易堵塞。也有放射状、倾斜式、半倾斜式、料流可调式等隔仓板。
④ 硅石磨粉设备隔仓板的安装磨内各仓由隔仓板隔开,安装时一般在第一、第二仓之间装双层隔仓板,第二、第三仓及第三、硅石磨粉设备第四仓之间装单层隔仓板,如图 2-40。
硅石磨粉设备进料装置的作用是将待粉磨物料顺利地送入磨机内。对于一端进料、另一端出料的尾卸磨机来说,进料的那一端称为磨头,对于两端进料、中间卸料的中卸磨来说,传动的一端是磨头。
① 溜管进料装置物料经溜管进入磨机中空轴颈内的锥形套筒内,再沿旋转着的套筒内壁滑入磨内,如图 2-41。
② 螺旋进料装置物料由进料口进入装料接管,并由隔板带起溜入套筒中,被螺旋叶片推入磨内,如图 2-42。
硅石磨粉设备的卸料方式有尾卸式(物料从头端喂入,尾端卸出)和中卸式(物料从两端喂入,中部卸出)两种。
①硅石磨粉设备 边缘传动磨机的卸料装置如图 2-43,是将通过卸料箅板后的物料由提升叶板提升到螺旋叶片上的,再由回转的螺旋叶片把物料输送至卸料出口,经控制筛溜入卸料漏斗中。
②硅石磨粉设备 中心传动磨机的卸料装置如图 2-44,物料由卸料箅板排出后,经叶板提升沿卸料锥外壁送到空心轴内的卸料锥形套内,再经椭圆形孔进入控制筛,过筛物料从罩子底部的卸料口卸出。
③ 硅石磨粉设备中卸烘干磨机(无论是边缘传动还是中心传动)的卸料装置在磨体的粗磨仓与细磨仓之间专门设有一个卸料仓,与粗磨仓和细磨仓用隔仓板隔开,在卸料仓出口处的筒体上有椭圆形卸料孔,如图 2-45。
磨机是通过电动机、传动轴、减速机转动起来的,传动方式有边缘传动和中心传动两种。
由传动齿轮轴上的小齿轮与固定在筒体尾部的大齿轮啮合来带动磨机转动,如图 2-46。
以电动机通过减速机直接驱动磨机转动,减速机输出轴和磨机中心线在同一条直线。
在硅石磨粉设备磨体两端的中空轴处由主轴承支撑起磨体的总重量(筒体及端盖、衬板、隔仓板、研磨体、被磨物料),如图 2-48,并参照图 2-28(边缘传动中卸烘干磨)、图 2-29(边缘传动尾卸烘干磨)、图 2-30(中心传动中卸烘干磨)。主轴承的凹面轴承合金球面瓦支撑在有凹球面的轴承座上,轴承座经螺栓固定在轴承底座上,有的磨机喂料端主轴承座置于轴承底座的几根钢辊上,可使轴瓦和轴承座一起随磨机筒体热胀冷缩而相应往复移动,避免中空轴颈擦伤轴瓦。固定在中空轴颈、下部浸于油中的油圈在随中空轴一起回转时将油带起,然后由刮油板将油刮下,使之经油槽流到轴颈上起润滑作用。
硅石磨粉设备的两端或一端不用通常的主轴承支撑,而是采用滑履支承。如图 2-49(a)是一端由主轴承支撑,而另一端是滑履支撑的混合支撑装置,如图 2-49(b)、(c)。滑履轴承支撑的磨机是通过固装在磨机筒体上的轮带支撑在滑履上运转,采用的是动静压润滑。当磨机启动、停止和慢速运转时,高压油泵将具有很多压力的润滑油通过高压输油管送到每个滑瓦的静压油囊中,浮升抬起轮带,使轴承处于静压润滑状态,而在磨机正常运作时,高压油泵停止供油,此时润滑是靠轮带浸在润滑油中,轮带上的润滑油被带入瓦内,实现动压润滑。
在闭路粉磨过程中,配合原料在球磨机内粉磨后卸出,这其中有部分细小颗粒能成为合格生料了,但还有相当一部分粗颗粒未达到细度要求,需要把粗粉和细粉分开,粗粉送入磨内再磨,细粉是合格的产品,这个任务是由安装在球磨机上面的分级设备来完成的。分级设备主要有离心式、旋风式、组合式选粉机及粗粉分离器等。
粗粉分离器安装在出磨气体管道(垂直段)上,其作用是将气流携带粉料中的粗粉分离出来,经提升机喂入选粉机,细粉随流体排出后进收尘器收集下来,在进入除尘器之前做了预先处理,减轻了除尘器的负担。粗粉分离器结构最简单,由大小两个呈锥形的内外壳体、反射棱锥、导向叶片、粗粉出料管和进出风管等组成,如图 2-50。
离心式选粉机由上部筒体、下部锥体组成外壳与内壳,它们之间通过支架连接在一起构成壳体,外壳下部是细粉出口,内壳下部是粗粉出口。外壳的上部装有顶盖,传动装置(电动机和减速机)固定在顶盖上,离顶盖中部较近的部位有一入料孔。离心式选粉机是基于颗粒在流体中做重力沉降和离心沉降的原理把粗粉(较大颗粒的物料)和细粉(较小颗粒的物料)进行分离的,如图 2-51。工作时利用选粉机立轴上的主风叶以一定转速回转所产生的内部循环气流,使不同大小的物料颗粒因其沉降速度的差别而被分离,选粉由控制板来调节,如图 2-52。
旋风式选粉机(图 2-53)利用外部专用风机和几个旋风筒分别替代离心选粉机内部的大风叶和内外筒之间的细粉分离空间,将粗细粉分级、产品分离、流体推动三者分别进行。固定在立轴上的小风叶和撒料盘由电动机经过胶带传动装置带动旋转,在分级室中形成较为强大的离心力,进入到分级室中的气粉混合物在离心力的作用下,较大颗粒被甩至分级室四周边缘,自然下落,被收集下来,送回磨机重新粉磨;较小颗粒受离心力作用小,受气流影响被带至高处,顺管道运动至下一组件内被分级或收集,成为产品,分级过程如图 2-54。
硅石磨粉设备组合式选粉机集粗粉分离、水平涡流选粉(上部为平面涡流选粉机、下部为粗粉分离器)和细粉分离为一体的高性能选粉机(舍去了粗粉分离器,而且在选粉的同时兼有除尘功能),主要由 4 个旋风子和一个分级筒组成,物料大部分物料从顶部喂料口喂入,另一部分来自磨机高浓度含尘气体从下部进入。来自喂料口的物料通过转子旋转的撒料盘均匀撒向四周,在分散状态下撒落在导风叶和转子之间的选粉区。在选粉涡流中运动的粉尘颗粒将同时受重力、风力和旋转离心力的作用,细小轻微的颗粒随气流被吸入转子内部流经配风室分四路进入旋风收尘器,大部分成品细粉被分离出来,收尘后的空气从旋风收尘器上的排风管排出,进入下一级收尘设备。粗重颗粒下落经内锥体汇集到粗粉收料筒,返回磨机再磨,如图 2-55。
参照「图 2-56 硅石磨粉设备闭路粉磨工艺流程(边缘传动中卸磨)」和「图 2-57 生料闭路粉磨工艺流程(中心传动、中卸烘干球磨机)」,磨机与选粉、输送、除尘设施共同构成了闭路粉磨系统,主要配置实例见表 2-1。
从表 2-1 中能够准确的看出,高效选粉机的应用能简化工艺流程,降低设备投资,多家厂的粉磨经验表明匹配高效选粉机的系统能力提高 10%左右。
图 2-56 和图 2-57 是硅石磨粉工艺中典型的硅石磨粉设备系统生料烘干兼粉磨工艺流程,从中可以清楚地看到球磨机与选粉机和输送设备、收尘设备之间的工艺关系。
硅石磨粉设备的卸料方法不一样,工艺流程也有所区别。尾卸提升循环烘干磨由磨头(粗磨仓)喂入、从磨尾(细磨仓)排出,经提升机、选粉机选出符合细度要求的生料,送到下一道工序——生料均化库储存均化,粗粉回到磨内重新粉磨,形成闭路循环。来自窑尾预热器或窑头冷却机的废热气体从磨头随被磨物料一同入磨,如果热风温度不够,可启用磨头专用热风炉补充热量提升温度,如果停窑就由热风炉单独提供热气体。物料通过粉磨、提升、选粉循环过程来达到符合标准要求的生料细度,如图 2-56。
大型磨机若以窑尾废气做热源时,物料入磨含水率允许 4%~5%,若同时加设热风炉,水分可允许 8%左右。若要提高烘干粉磨效率,可将热风分别引入选粉机、提升机及磨前破碎机等,使其各自在完成作业过程的同时进行物料烘干。
硅石磨粉设备中卸提升循环烘干磨系统与尾卸提升循环烘干磨不同的是原料由磨头喂入、磨细后从中间仓卸出、选粉机选出的粗料再分别从磨头和磨尾喂入,选出的细粉即细度合格的生料送到生料均化库。烘干物料用的热气体来源与尾卸烘干磨相同,只是大部分从磨头喂入,少部分从磨尾喂入,通风量较大,粗磨仓的风速高于细磨仓,烘干效果较好,物料入磨含水率允许 8%,若同时加设热风炉,水分可放宽到 14%左右。但供热、送风系统较复杂,如图 2-57。
硅石磨粉设备由于是一套不一样的种类设备组合而成的生产线,所以涉及的设备较多,因此其价格常常引人注意。其实,硅石磨粉设备价格与其他生产线价格影响因素大同小异,不过还是存在一些区别的,这里将这些区别进行主要说明。一是生产线组合上的主要硅石磨粉设备各项参数,一般很明显生产产量要求大的硅石磨粉生产线整套设备投资下来肯定比小型的要多很多钱。二是厂家对硅灰石磨粉生产线该条生产线配置上的理解不同,其硅石磨粉设备价格也不同。有些厂家认为该生产线要进行的就只是磨粉这一流程,硅灰石直接进行磨粉工艺,有些厂家会认为该生产线是对硅灰石原矿来加工,还需破碎流程的参与,这也就在报价时将所需的破碎设备价格包含其中,用户在询问厂家报价时,应对硅灰石磨粉生产线的所需设备或者硅灰石矿物的情况做说明,这样便于得到较为准确的生产线报价。
硅石磨粉设备可按照每个客户的投资规模,设计采用不一样的厂房的建筑结构及设备布置方案,提供性价比最高的配置系统,如年产2万吨以下的规模设备布置多采用单层厂房平面布置,输送系统采用螺旋输送,包装可采用人工包装,2万吨以上的规模设备布置采用多层厂房立体布置,输送系统采用气力输送,包装采用自动包装及配备码垛系统。硅石磨粉设备环保方面我们采取了特殊设计,通过设备的减振和部分软连接,使噪音达到最小化,利用高质量的过滤材料,保证粉尘排放量最低。硅石磨粉设备电控系统采用程序控制,控制整个生产流程,从进料仓、研磨分级,直到产品包装。我们可为客户提供附加服务,如选矿,改性,造粒、老生产线的改造升级等,通过向产品两端的延展,更好地为用户服务。