球磨机
一、间歇式球磨机的结构和工作原理
图3-12是间歇式球磨机的结构示意图。缸体6由轧制钢板焊接而成，缸体中间设有加料口7，用于加料和出料，有的缸体中间还设有人孔，用于检修缸体内部。筒体内腔镶衬14，筒体两侧通常焊接锻造法兰环，用于固定端盖8。主轴头11与端盖固定连接，并由轴承座12支撑，轴承座12带有固定在机座13上的滑动轴承或滚动轴承。大齿圈5在一侧紧固到端盖，并且齿圈可以是内齿或外齿的形式。电机1通过减速器3和摩擦离合器4和传动齿轮带动大齿圈，使滚筒转动。
图3-12间歇式球磨机示意图
1-电机；2-离合器控制杆；3-减速器；4-摩擦离合器；5-大齿圈；6筒；7-进料口；8-端盖；9-旋塞阀；10-排放管；11-轴头；12-轴承座；13-帧；14-班轮；15-研磨体
间歇式球磨机的工作原理是:在筒体内装入一定数量的陶瓷球或砾石研磨体15，从进料口加入研磨后的物料和适量的水，物料、水和研磨体应根据工艺要求进行适当配比。当圆筒转动时，研磨体贴在圆筒内壁上，在离心力的作用下与圆筒一起上升。当研磨体被带到一定高度时，由于重力被甩出，并以一定速度下落。在研磨体下落的过程中，筒体内的物料受到研磨体的冲击和研磨作用而被粉碎。如图3-13所示。当物料被研磨到要求的细度时，停止并卸料。出料时，先使球磨机进料口朝上，打开盖子，装上带孔10的出料管，然后转动气缸，使进料口朝下。此时打开出料管的旋塞阀9，缸内的浆液会自动流出，研磨体被堵在缸内。为了加快浆液的流出速度，使浆液排出更彻底，也可以在排出的同时通入压缩空气，使浆液在压缩空气的压力下流出。
图3-13球磨机在研磨物料中的作用
球磨机的规格用筒径×筒长表示，如QM2100×2100，筒长与筒径之比。
二、主要参数的确定
(1)速度
球磨机的转速对其运行有很大的影响。如果转速合适，可以高效率地进行精细研磨操作。如果转速过快，研磨体会紧贴圆筒内壁，不会因为离心力而沿抛物线轨迹下落，使物料得不到有效粉碎，球磨速度和效率会大大降低；另一方面，如果转速太慢，研磨体的提升高度就会不足，在单位时间内，研磨体作用于物料的次数就少，研磨功就小，球磨效率也会降低。因此，当球磨机筒体的转速既不太快也不太慢时，合适的转速意味着合理的转速。
在确定磨机转速时，一般是以筒体内研磨体的提升量或物料在分离点位置的最大破碎功为依据。
当球磨机筒体转速达到一定值时，最外层研磨体的分离角等于0，即研磨体上升到筒体顶部，不再沿抛物线轨迹下落。这个转速称为球磨机的临界转速，用n0表示。
根据研磨体外层半径R1和研磨体位置与粗线的夹角α，可写出研磨体重力与离心力的平衡方程，消除研磨体重力。
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当cos α = 1时，得到临界转速。
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其中d是圆柱体的内径(m)；
D——研磨体的直径(米)。
因为d≤D，所以上式近似为
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通过理论分析和计算，当研磨体分离角为54° 44′时，可获得最大着陆高度。
将α= 54° 44′和r = r1代入(3-21)，即可得到磨机的工作转速。
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其中n是球磨机的工作速度(r/min );
D——圆筒的内径(米)。
工作转速与临界转速的比值称为球磨机的速比。
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也就是
需要指出的是，上述计算的磨机转速忽略了研磨体滑动和物料对研磨体运动的影响，是在最外层研磨体层的基础上推导出来的。其实磨机的工作速度和很多因素有关，目前还没有定论。以上理论公式只能作为参考。所以速比Q往往波动较大，大多数球磨机的速比Q在0.75-0.85之间。
(2)权力
球磨机运转所需的大部分功率都花在了有益的功上，即把研磨体提升到一定高度，以一定的速度抛出，按抛物线轨迹下落，对物料进行冲击和粉碎；另一部分用于克服机械摩擦阻力。
根据理论分析计算，提升研磨体和物料所消耗的功率为n。
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其中n是功率(kW)；
ρ ——研磨体的堆积密度(t/m3)；
D——圆筒的内径(米)；
L——圆柱体的长度(米)。
上式中的系数c由转速比q和比例系数k决定，k的大小与转速和研磨体的填充量有关。
在实际工作中，通常用填充系数φ来表示球磨机中研磨体的填充量。填充系数
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其中m是球磨机研磨体的总质量。
在不同的q和φ值下，K的大小可从表3-9中找到。
表3-9不同Q和φ条件下的K值
在合理的工作制度下，K一般≤ 0.5，这样K4和K6都远小于1，系数。
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从表3-10中，我们可以找出不同速比下系数c的值。
表3-10不同Q值下的C值
根据公式(3-24)，球磨机所需的功率偏高，因为实际上研磨体下落时有一部分能量“回馈”给了筒体，但这部分能量在总能量中占多少还不确定。因此，公式(3-24)仅供球磨机选择电机时参考，最终确定电机功率时必须以实际运行数据为依据。至于克服机械摩擦阻力所需的动力和动力储备，就不用再计算了。
⑶生产能力
影响磨机生产能力的因素很多，如物料性质、给料粒度、研磨程度、给料均匀性、磨机填充度、研磨体类型等。到目前为止，还没有一个计算公式可以包含所有这些因素，确切的数据只能通过生产实践来确定。现将常用的计算公式介绍如下:
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其中q为球磨机的生产能力(t/h)；
D——球磨机筒体的有效内径(m)；
V——球磨机筒体的有效容积(m3)；
N——球磨机筒体的转速(转/分)；
M——研磨体的承载能力(t)；
K——球磨机的单位功率输出(t/kW·h)。
第三，使用
在非金属矿物加工中，球磨机是原料粉磨工序的设备，它的运行将直接影响到后续工序的正常生产，因此应尽可能在最佳条件下运行。
(一)球磨机型号规格的选择
要根据工厂的规模、技术实力、维修能力来决定。一般大型磨机操作强度高，单位电耗低，但设备笨重，安装维护困难，使用不够灵活。中小型磨机体积小，重量轻，灵活适应性强，易于安装维护，但操作强度小，单位电耗高。磨机数量根据加工物料量和各磨机的生产能力计算确定，并注意保持适当的备用数量。
由于球磨机本身较重，运行时会产生振动，因此应安装在坚实的基础上，基础重量一般可考虑为机器重量的3 ~ 5倍。
(2)研磨体的装载和选择
研磨体的材料不仅要考虑材料的污染，还要考虑价格、来源、硬度、严重程度、有害成分和着色元素等。，硬度和苛刻度高的材质更好。常用的有瓷球、刚玉、天然火石。旅顺口鹅卵石(含98%二氧化硅，2.6×10N/m3)在中国许多工厂使用。
研磨体尺寸建议为D ≤( 1/18 ~ 1/24)D，其中D为研磨体尺寸(mm ), D为磨机间隙直径(mm)。研磨体表面应光滑无凹坑。
研磨体总量一定时，体越小，数量越多，表面积越大，有利于研磨；体型大的数量少，冲击力大。所以研磨体的级配要有大有小，不能千篇一律。一般认为大中小50%、10%、40%都是好的，差距最小(约占22%)。
研磨体的形状有球形、扁平形、短柱形等。对于研磨来说，短柱形更好；对于以冲击为主的研磨，球面研磨更好。
研磨体填充量过少，球磨效率低，过多相互干涉碰撞。填充系数(φ)表示研磨体的填充程度；
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式中，a表示研磨体在圆柱体有效截面上的填充面积(m2 );
w——研磨体的负载重量(n)；
R——内径磨削半径(m)；
L——研磨室的长度(m)；
R——研磨重量(N/m2)。
球磨机应尽可能满负荷运行，因为研磨体按重量计算所占比例最大，空载和满负荷运行的耗电量几乎相同。对于湿式间歇球磨机，实际采用的填充系数一般为φ = 0.4 ~ 0.5。
(3)使用球磨机的要点
(1)开机前，检查各部件的灵活度，离合器位置，拧紧固件；
(2)润滑油应充足，特别是主轴承和减速器的润滑必须可靠；
(3)如果出现异常噪音，应停车检查；
(4)应适当调整啮合齿轮的间隙和接触面积。调整时，气缸未加载，松开主轴承的紧固螺栓，然后调整气缸的位置；
(5)如果衬里塌陷或过度磨损，应及时填充或更换；
(6)特别注意两端轴头的同心对准，否则容易损坏端盖和主轴承。
gap湿式球磨机的型号、规格及主要技术性能见表3-11。
表3-11间歇式湿磨球磨机型号规格及主要技术性能
球磨机常见故障及排除方法见表3-12。
表3-12球磨机常见故障原因及排除方法