生产水煤浆用新型超细搅拌球磨机的研究

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1、生产水煤浆用新型超细搅拌球磨机的研究刘垚1，赵国锋1，何岩岩1，李鹏1，吴慧媛1，潘永胜2(1．中国矿业大学(北京)，北京100083；2．北京地杰源科技有限公司，北京100192)摘要：介绍一种新型超细搅拌球磨机，用于磨制生产水煤浆用超细煤粉；分析了该机的结构特点、工作原理、性能特点以及磨矿介质粒径的选取等；论述了磨机各组成部分的技术特点。关键词：水煤浆；超细搅拌球磨机；磨矿介质中图分类号：TD453文献标识码：A文章编号：1005—8397(2011)01—0047—03球磨机是制备水煤浆的关键设备，是保证水煤浆质量和实现水煤浆生产大型化的

2、必要条件。磨出的超细粒煤经后续工艺处理后，可制备出水煤浆和油煤浆。随着油价不断升值以及石油资源消耗加大，我国的水煤浆生产规模不断扩大。为了获得最理想的水煤浆，要求制浆煤样的粒度达到微米、亚微米级。为了适应这一需要，超细微粒的工业化制备、生产被推到了首要解决的日程[1]。最近几年，我国建立了不同规模和不同工艺的水煤浆厂，但普遍存在投资大、能耗高、效率低等缺陷。本文介绍一种最新研制的水煤浆生产设备，采用独特的内部转子结构设计、连续性给料与排料、湿法磨矿工艺的新型超细搅拌球磨机。1超细微粒制备、生产的现状传统球磨机采用大点径磨球，转速低、填充系数小，

3、并且磨损严重，很难适应现代工业的需要[1]。另外，用这种方式磨制出的微粉，粒径很难达到10μm以下，产品粒度也不均匀。前几年，人们才逐渐注意到微粒磨球在超细粉碎中的作用。日本村田公司的田中谦次等人的实验结果表明，2～3mm粒径的微粒磨球具有研磨时间短，微粉粒度分布窄的优点。这项发现无疑给材料工程带来新前景，也为微细粒的制作提出了一条新路。有关试验还表明，微粒磨球具有粉碎效率高，磨损小，对粉碎物的污染小等优点。为了适应微粒磨球这一优势的发展，人们从微粒磨球粒径小的特点出发，改变传统的球磨方式，采用搅拌方式，即搅拌球磨机。这种磨机在国内已有厂家生产

4、，其工作原理是，存一个桶式体内，将被粉碎物料和磨质小球一次性装入，用中心立轴带动其上的搅拌叶片高速搅拌物料和磨质小球，经过一段时间，产品达到一定的细度要求后，再从桶口倒出。与筒式球磨机相比，该磨机具有效率高、能耗低、体积小、噪音低、加工粒度均匀等特点，但由于是间歇式进出料，产品最终粒径由时间来控制。这样很难适应工业化生产的需要，并且粒径分布较广而小集中。粉磨时间长了就会造成过细粉磨，时间不够又达不到要求，操作不方便。2超细搅拌球磨机简介为了适应超细煤粉制备水煤浆的工业需要，中国矿业大学(北京)研究出了最新型的卧式搅拌球磨机，其结构如图1和图2所

5、示。该设备是在传统搅拌球磨机基础上设计的，但又区别于传统磨机，它采用卧式筒体结构，外部筒体不动，内部转子在轴的带动下转动，筒体内部除转子外的容积由钢球填充。该磨机的工作原理是，在筒体内，将磨矿介质球预先装入，被磨物料矿浆用泵打入磨机，转子在中心轴带动下高速搅拌物料和介质球，在钢球与物料、转子与物料之间各种力的综合作用下，经过一段时间，产品达到一定的磨碎后，再从空心轴内流出。该设备的另一大特点是填充系数可达到0.7～0.9，这是传统球磨机和立式搅拌磨机无法可比的，其最高转速可达到100转/min。这种大填充系数、高转速的必然结果是带来较高的生产效

6、率，它的产量比立式搅拌磨提高2～3倍，并且结构简单[2]。图1卧式搅拌球磨机结构示意图2磨机运动示意3磨机的技术要求水煤浆是一种固、液两项流体，具有复杂的流变特性。制备水煤浆，必须有适当的生产规模、生产工艺特点、流变特性、合适的产品粒度及煤种等要求。因此，该机的设计须在传统基础上，对不适合水煤浆制备的缺陷进行改进。磨机的工况条件需要根据水煤浆的流变特性和工艺特点进行调整，设计标准与传统的设计基本相似。4磨机的组成及技术特点磨机主要由传动系统、筒体、支撑装置、给料装置、排料装置等组成[3]。(1)传动系统。磨机的传动系统主要包括电机、液力耦合器、

7、减速机等。电机通过联轴器与液力耦合器相连，带动耦合器转动，耦合器输出转矩传递给减速机，通过减速机作用带动磨机运转。采用液力耦合器的作用有以下几点：①消除冲击和振动；②使输出转速低于输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而增加；③过载保护功能，载荷过大而停转时输入轴仍可转动，不致损坏电动机；④当载荷减小时，输出轴转速增加，直到接近于输入轴的转速。这样的设计既提高了传动效率，又保证了转动系统的平稳，缓冲了承载载荷的过度集中。(2)磨机结构。如图3所示，在内部旋转轴上增加了一个套筒，在这个搅拌鼠笼的中心部位，增加了正反两个螺旋叶片，它能提高给料速度并使物

8、料均匀给入，防止大颗粒跑粗，改善磨矿效果。从图3可以看出，这样的设计不仅结构简单，而且有效克服了轴向力，从而延长了整个设备的使用寿命，方便了设备的维护