(六)离心磨机
这种磨机设计的基本指导思想是加大研磨介质与物料的研磨作用。由于加大这种研磨作用的机构有各种各样,因此离心磨机的结构型式也有很多种。总的来看,按照磨机筒体安装的特点可划分为立式和卧式两大类;二者均可千式或湿式作业。
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图41示出了立式多室离心磨机的结构及工作原理。该机的筒体竖直安装,筒体内装有可以旋转的立轴;轴上安装带叶片的圆盘(转子),它将磨机筒体分隔成多个磨矿室。每个室内,分别装入一定数量的研磨矿介质(磨球、钢段和矿石本身等)。我国研制的φ530×400毫米的环磨机,就属于转子或离心磨机的基本类型。它的主要特点是:单位电耗低,干磨石灰石时的电耗仅为常规球磨机的20%;单位钢耗很低,磨球消耗仅有40克/吨,而常规球磨机的球耗高达1.5~2.0千克/吨;单位生产能力很高,粉磨石灰石时,一台φ530×400毫米的环磨机可以达到4台φ1500×1500毫米的常规球磨机的能力。但这种磨机用于选矿工业中,由于轴承、转动叶片等磨损严重,而且为了保持动平衡需定期检修运动部件,工作量很大,因此,应用不多。
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我国湖南新生水泥厂及湖乡水泥厂分别采用了φ700及φ1200毫米离心环磨机进行工作。
图42为原苏联研制的卧式离心磨机,其结构如下:1为固定不动的简体,其内表面敷设形如两个截圆锥组成的锰钢衬板2。3为带轮翅的转子。转子3经过轮壳5固定在转轴4上。轮壳5上设有孔6,以便研磨介质和矿浆7的循环。旋转转子安装在轴承8中。给料量由转子3与衬板间的间隙9的大小来调节。磨矿产品经排料管10排出。带轮翅的转子3旋转时产生离心力,在此离心力作用下给入到磨机的矿浆也产生旋转,由此而产生较大的矿浆压力。物料在冲击和磨剥作用下被粉碎。转子的速度达每秒12米,这样可保证被磨物料能很好分级,从而大大减少矿泥的形成。该离心磨机在巴拉哈什选矿厂进行了工业试验。试验磨机的技术特性及结果如下:筒体内径750毫米,长1000毫米,有效容积0.35米3,转子内径700毫米,长800毫米,周速度12米/秒,电机功率75千瓦,研磨介质(直径)6毫米,装载量150~250千克。该机与另一台普通球磨机平行工作,进行对比试验。再磨物料为重砂精矿经水力旋流器分级的沉砂。试验结果为:离心磨机当给料浓度为55~60%时,按原矿计最大产量可达25吨/时,平均为11.3吨/时,按—0.074毫米计的电能消耗与磨矿作业条件有关,约为11~26千瓦.时/吨。试验表明离心磨机不仅效率较球磨机高很多,且噪声较小。该厂计划以一台容积为2米3的离心式磨机代替容积为20米3的球磨机作细磨用。
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离心磨矿机的磨碎原理是借助离心加速度(而不是重力加速度)的作用,这个离心加速度一般为重力加速度的10~12倍,以此来提高研磨介质的磨碎力。试验研究表明,离心磨机的回转半径G和磨机直径D的比值为0.4~0.6时,磨机的磨碎效率较高。
这种磨机用于矿石、矿物原料、冶金和化工等产品的湿式超细磨方面有许多可取的优点:处理能力较大,尽管规格尺寸比常规球磨机减小很多,仍然能够达到相同的磨矿能力;单位能耗与常规球磨机基本相等,但在磨矿产品细度提高的情况下,电耗可节省30%;在很多情况下,节约投资费用25~30%;设备占地面积和占用空间很小,可以和移动式碎矿机组成井下新型的碎磨生产流程。存在的主要问题是磨机筒体衬板磨损较快。
德国鲁奇公司在南非矿山,对离心磨矿机和常规球磨机的设备性能作了详细的经济对比,结果如下:某矿山的铁矿石磨碎到要求的磨矿产品细度,每种磨机产量为每年2000万吨,给矿粒度为6毫米,磨矿产品细度的比表面积为1700~1800厘米2/克,采用水力旋流器进行湿式闭路磨矿等相同条件下,选用一台φ4.2×8.5米常规管磨饥和φ1.0×1.2米离心磨矿机进行试验比较。离心磨矿机组的总成本为球磨机组的74%。
两种磨机在单位能耗基本相同的条件下,磨矿产品的粒度组成和比表面积,以及研磨介质工作表面的磨耗大致相同。由此可见,采用离心磨矿机代替常规球磨机,对选别作业的工艺制度并无影响。
两种磨机的磨矿产品粒度及金属分布特性的比较可以看出,离心磨机虽有较高的生产能力,但排矿产品粒度中小于5微米的粒级含量和常规球磨机几乎一样。
试验表明,卧式离心磨机进行物料细磨和超细磨时,具有较高的磨矿效率。根据原苏联试验表明,容积为2米3的离心磨机,能够代替容积为2米3的球磨机。用一台离心磨机代替一台球磨机,仅就降低金属耗量来说,就能节约4万卢布。近几年来,苏联采用φ800×1000毫米的离心磨机代替选矿厂φ2700×3600毫米球磨机,进行中矿和精矿再磨,工业试验表明,这可获得较好的经济效益。鲁奇公司和南非研制的φ1.0×1.2米、功率为1400千瓦的大型离心磨矿机,于1979年在南非金矿投产。
离心磨机既可用于湿式开路流程,又可与水力旋流器构成闭路流程。离心密机(φ250×300毫米)和旋流器闭路磨矿与常规磨机的磨矿结果。
(七)胶体磨机[next]
胶体磨机由一个高速(约为3000~15000转/分)旋转盘和一个固定盘组成。按照胶体磨机的安放位置,分为立式和卧式两种。根据胶体磨机的结构,又分为盘式、锤式、透平式和孔口式等类型。图43为胶体磨的工作示意图;旋转盘和固定盘之间的间隙为0.005~1.0毫米。盘子的形状可为平的、槽形或锥形。给料粒度小于0.2毫米,以料浆形式给入密机圆盘之间。处在两个盘子中间的料浆,由于受到高速旋转盘的剪切、研磨和冲击等作用而被粉碎;其产品粒度可以达到1微米以下。试验表明,盘子的圆周速度越高,产品粒度越细,它们之问的大致关系为:
盘子的圆周速度,米/秒 10 30 40
产品平均粒度,微米 1 0.1 0.01
我国温州船用机械厂和沈阳新光动力机械公司生产的胶体磨的技术特性。图44示出了温州船用机械厂生产的卧式及立式胶体磨的结构。胶体磨适用于各类乳状液的均化及食品、化工原料、日用品料、医药、陶瓷等物料的超细磨。为满足石油、矿山、冶金大型企业的生产需要,该厂造出D—100胶体磨,该磨机为硬质合金磨片,产量每小时可达30吨。[next]
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(八)0 喷射磨机
喷射磨机又称气流磨机。这种磨机的特点是物料利用气体(压缩空气或加热蒸气)为载能体通过喷嘴或其他方式射入磨机;气流射入后由于降压或其他原因使物料产生高速(在很多情况下超过音速)运动。在这种高速运动的体系中,物料由于本身之间或与其他器械的碰撞而粉碎。这种粉磨方式不仅能产生极细的颗粒,同时可避免被磨物料受污染。
喷射式磨机最早出现于40年代,发展到现在已有很多类型,它们有以下四类:(1)旋流-喷射式(Mineronizer);(2)椭圆管喷射式(Jet―O―Mizer);(3)对流喷射式;(4)冲击板喷射式。
它们的主要区别在于:(1)前三种为空气单独喷入,后一种为空气固体颗粒混合喷入;(2)前二种靠喷嘴以高速气流喷入带动固体颗粒高速运动发生冲击而粉碎;第三种为气体向内喷入使固体颗粒发生猛烈冲击而粉碎;第四种为装设冲击扳,由高速气流带动的固体颗粒冲击,在冲击板上发生叠加粉碎作用。
此外在同一类型中的喷射磨机由于物料给入方式( 管道、高速流动薄层或流态化床)、物料加速方式(自由喷射或管内流动)、喷射方式(挡板、单点自由喷射或多点自由喷射)及分级结构的不同又分为许多型号。
喷射磨机出口速度与喷入压力有关,例如
嘴气压力,千帕(不气压) 784.5(8) 98.1(10) 1470(15)
出口速度,米/秒 500 600 1100
目前我国研制和生产气流磨的单位有江苏化工机械研究所、上海化工机械三厂、江苏宜兴非金属化工机械厂、四川绵竹化工厂,以及中国空气动力技术研究所和成都市粉末研究所等,这些单位已生产出不同类型和规格的气流磨。
喷射磨机的优点如下:
(1)粉碎过程在低于常温下瞬时进行,不会改变物料的化学性质,特别适合脆性,低熔点,热敏性物质的粉碎。
(2)粉碎粒度范围宽,产品粒度一般均可达到10微米以下。
(3)产品粒度均匀,过粉碎轻。
(4)采用干燥、除油、除尘、全密闭式气流粉碎,不污染环境,对有“三害”的物料尤为适宜。
(5)单位能耗随着处理能力的提高而下降。[next]
喷射磨机的缺点是:
(1)粉碎机内的颗粒容积浓度用分级机调节,浓度过高分级效果变坏,浓度过低碰撞
次数减少,粉碎能力下降;因而,分级机的配套使用很重要。
(2)压缩空气的配套系统较其他粉碎方式复杂。
(3)基建投资较多,操作、管理要求比较严格,维修工作量较大,能耗高。
A 旋流式喷射磨机
图45旋流式喷射磨机。该磨机的射流喷嘴与圆周切向成45°~75角度方向伸入机内;射流在机内产生旋转运动。由于各层射流的流速不同,使颗粒群产生碰撞和研磨作用而达到粉碎。细粒级产品从圆盘中部向下方排出,较粗粒级从上方排出。这种磨机由于磨碎产品温升低,可用不锈钢或橡胶衬板等制作。给料粒度一般小于0.15毫米,常用于细磨滑石、硫磺、重晶石、云母、石墨、冰晶石、棉花和软质锰矿等。但其他纤维(棉花除外)物料和蜡质物料的磨碎不能采用。