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1、第二章 粉体的制备,粉体工程学的诞生粉体研究的目的（1）提高工业产品的质量与控制水平（2）节能降耗，促进粉体加工技术发展（3）新材料的研究与开发,第二章 粉体制备,一、粉体的定义,所谓粉体就是大量固体粒子的集合体，而且在集合体的粒子间存在着适当的作用力。粉体粒子间的相互作用力，至今仍无明确的定量概念。通常是指在触及它时，集合体就发生流动、变形这样大小的力。粉体粒子间的适当作用力是粒子集合体成为粉体的必要条件之一，粒子间的作用力过大或过小都不能成为粉体。,材料的性能主要由材料的组成和显微结构决定。尤其是无机非金属材料在烧结过程中所形成的显微结构，在很大程度上由所采用原料的粉体的特性所决定，如粉体
2、的粒度，形状，粒度分布比表面等性质。对所用原料进行粉体的制备和粉体性能的调控、处理，是获得性能优良的材料的前提。,粉体颗粒的种类,原级颗粒型聚集体颗粒型凝聚体颗粒型絮凝体颗粒型,二、粉体化的目的,粉体化：将固体材料粒子的尺寸进行缩减。粉体的性质多与粉体粒子大小，形状有关。将固体物料粉体化的目的主要有：1）增大物理化学反应速度，对于陶瓷材料促进烧结，降低反应温度。粒子尺寸，比表面积，表面能，反应速度。2）有利于均匀混合，促进制品的均质化。制品的均匀程度（成分）主要取决于配合料（多种）中的混合均匀程度。,3）提高制品密度。破坏原料中的封闭气孔；不同尺寸的粉体有利于进行颗粒级配，达到紧密堆积。4）使
3、粒子具有流动性，便于给料控制及输送（特别是气力输送）。5）便于不同组分的分离。为了剔除某些有害成分，必须减小粒子的尺寸，才能进行分离操作。,三、粉体的性质,粉体的性质包括物理性质和化学性质（包括原子性质，配位结构，缺陷等），在处理实际问题时，主要考虑物理性质，具体有以下三方面：1）几何空间性质 粒度大小，分布，空隙率，体积密度，外形系数等；2）静力学性质 摩擦角，附着性等，外力与粒子自身的作用力，摩擦力，压力之间的平衡等。3）动力学性质 流动性，对材料的磨损性等。,四、粒度的表示方法,粒径或粒度是表征粉体所占空间范围的代表性尺寸。在研究颗粒的大小时，既研究单个颗粒的大小，也研究颗粒群的大小。对
4、单个颗粒，常用粒径来表示它的几何尺寸；对颗粒群，则用平均粒径来表示。任何一个颗粒群不可能是同一粒径的粒子所组成的单分散系统，也就是说颗粒群总是由不同粒度组成的多分散系统。为此，对于颗粒群来说，最重要的粒度特征是平均粒度和粒度分布。,1、单个颗粒的粒径,以颗粒的尺寸表示粒度时，该尺寸称为粒径。若颗粒为球体，则粒子的粒径就为球体直径。如果颗粒为正方体，则粒子粒径可用其棱边长、主对角线或面对角线长来表征。总之，几何形状规则的颗粒（如圆柱体、三角锥体）均可以用直径或边长来作粒径的代表尺寸。,但是，实际的粉体形状相当复杂，而且，每一个颗粒都有其独自的形状，对于形状不规则的颗粒，其粒径的确定就比较困难，此
5、时就采用一个虚拟的“直径”来表示其粒径的大小。这虚拟的“直径”是利用某些与颗粒大小有关的性质（如表面积、体积等）的测定，在一定条件下或通过一定的公式推导出的具有线性量纲的“演算直径”。“演算直径”常有三轴径、球当量径、圆当量径和统计平均径四大类。,直径D,直径D、高度H,？,(1)三轴径,设有一最小体积的长方体（外接长方体）恰好能装入一个颗粒。以该长方体的长度l、宽度b、高度h定义的粒度平均值称为三轴径。,在大块物料的破碎作业中很有意义；工程实践中多用二维尺度定义颗粒；筛分方法二维尺寸。,三轴几何平均径：与颗粒外接长方体体积相等的立方体的棱长,(2)三轴平均径计算公式,三轴算术平均值：立体图形
6、的算术平均,三轴调和平均径：与颗粒外接长方体比表面积相等的球的 直径或立方体的一边长,通过简单的数学处理方法将颗粒的多维尺寸转化为一维尺寸,(3)球当量径 无论是从几何学还是物理学的角度来看，球是最容易处理的。因此，往往以球为基础，把颗粒看作相当的球来进行处理。等体积球当量径：与颗粒同体积的球的直径；应用不太广。等表面积球当量径：与颗粒同表面积的球的直径；这种方法比较实用，通过流体透过法等间接方法求得。等比表面积球当量径：与颗粒同比表面积的球的直径；等沉降速度球当量径：与颗粒在流体中以等沉降速度下降的球的直径，也称斯托克斯当量径。,2、颗粒群平均直径,在实际中，所涉及的不是单个的颗粒，而是包含
7、各种不同粒径的颗粒的集合，即粒子群。对于不同粒径颗粒组成的粒子群，为简化其粒度大小的描述，常采用平均粒度的概念。平均粒度是用数学统计方法来表征的一个综合概括的数值代表某一粒子群粒径大小。以等粒度同质量的理想颗粒群描述实际颗粒群。,工程上确定颗粒群的平均粒径，先测定颗粒群的粒度参数，（样品的质量、粒径范围及各粒径颗粒对应的颗粒量），再选用某种统计公式计算出颗粒群平均粒径。实际的测定方法有两种计量方式，即计量各颗粒对应的颗粒个数或颗粒质量。相应地统计计算也采用两种基准，个数基准和质量基准。设粒子群中某一微分区段的粒径（平均）为di，其相应的粒子数为ni，wi为粒度为di的颗粒质量分数，则其平均粒度
8、的计算方法主要有以下几种：,1、算术平均粒径 2、几何平均粒径 3、调和平均粒径 4、平均面积径,5、平均体积径 6、长度平均径 7、面积平均径 8、体积平均径,表1-2-2平均直径的f（di）函数形式,尽管计算粒子群的平均粒径的方法很多，但是对于同一粒子群，用不同方法计算出的平均粒径都不相同。以常用的算术平均径、几何平均径和调和平均径来说，其结果是 算术平均径几何平均径调和平均径。此外，有些平均粒径的计算方法反映了不同的物理意义。因此，在一定情况下，只能应用某一种计算方法来确定它们的平均粒径。与任何平均值一样，平均粒径只代表粒子群统计值特征的一个方面，不可能全面地表征出全部数量的性质，而这种
9、性质对于一定的粒子群是完全确定的。,粒度分布,把一堆多分散体物料的粒径看作是连续的随机变量 按一定的方式取出一个分析样品 研究样本的各种粒径大小的分布情况，来推断出总体的粒度分布 有了粒度分布数据，便不难求出这种粉体的某些特征值，例如平均粒径、粒径的分布宽窄程度和粒度分布的标准偏差等，从而可以对成品粒度进行评价。,一、粒度的频率分布,在粉体样品中，某一粒度大小（用Dp表示）或某一粒度大小范围内（用Dp表示）的颗粒（与之相对应的颗粒个数为np）在样品中出现的质量分数（%），即为频率，用f（Dp）或f(Dp)表示。样品中的颗粒总数用N表示，这样有如下关系：f（Dp）=np/N100%f(Dp)=n
10、p/N100%这种频率与颗粒大小的关系，称为频率分布。,例如：设用显微镜观察N为300个颗粒的粉体样品，经测定最小颗粒直径为1.5m，最大颗粒直径为12.2m.。将被测定出来的颗粒按由小到大的顺序以适当的区间加以分组，组数用h来表示，一般多取1025组。小于10组，数据的准确性大大降低，大于25组，数据的处理过程又过于冗长。这里取h=12。区间的范围称为组距，用Dp表示。设Dp=1m，每一个区间的中点，称为组中值，用di表示。落在每一个区间的颗粒数除以N，便是f(Dp)。将测量的数据加以整理，如下表：,这种频率分布数据，可用一种图形形象地表示出来，这种图形称为直方图（2-4）。如果把各直方图回
11、归成一条光滑的曲线，便形成频率分布曲线粒度分布图。,粒度,频度%,二、累积分布,把颗粒大小的频率分布按一定方式累积，便得到相应的累积分布。它可以用累积直方图的形式表示，但更多的是用累积曲线表示。一般有两种累积方式，一是按粒径从小到大进行累积，称为筛下累积（用“-”表示）；另一种是从大到小进行累积，称为筛上累积（用“+”表示）。前者所得到的累积分布小于某一粒径的颗粒数（或颗粒质量）的百分数，而后者则表示大于某一累积的颗粒数（或颗粒质量）的百分数。筛下累积分布常用D（Dp）表示，筛上累积分布常用R（Dp）表示。,得到累积分布曲线（图2-5），较之频率分布，累积分布更有用。,频率分布曲线,累积分布曲
12、线（2-5）,粒度分布曲线,粉体颗粒的测试方法,续 表,光学显微镜,扫描电镜,透射电镜,全自动光透射沉降粒度分析仪,第一节 破 碎,一、粉碎的涵义,粉碎：固体物料在外力作用下，克服分子间的内聚力，使固体物料外观尺寸由大变小，物料的比表面积由小变大的过程。进厂原料块度较大，为达到工艺要求，往往需要几次粉碎。将固体物料粉碎的方法有多种，通常采用机械方法。物料的粉碎作业通常是在破碎机和粉磨机内进行的，所以，按物料粉碎的粗细程度，又划分为破碎和粉磨两个过程。,为了明确起见，通常按以下方法加以划分：,二、粉碎的目的和意义,粉碎的目的在于减小固体物料的尺寸，使之变成颗粒体（或称粉体）。其意义在于：1有利于
13、不同组分的分离，选矿及除去原料中的杂质；2粉碎使固体物料颗粒化，将具有某些流体性质，而具有良好的流动性，因而有利于物料的输送及给料控制；3减少固体颗粒尺寸，提高分散度，因而使之容易和流体或气体作用，有利于均匀混合，促进制品的均质化；,4把固体物料加工成为多种粒级的颗粒料，采用多级颗粒级配，可以获得紧密堆积，因而有利于提高制品的密度，而且粉碎加工可破坏封闭气孔，也有利于提高制品的密度；5颗粒尺寸愈小，其比表面积也就愈大，表面能也愈大，因而可促进物理化学反应速度，促进陶瓷和耐火材料的烧结，提高水泥的水化活性，加速玻璃配合料的熔化速度。,三、破碎的概念,破碎（crushing）是对块状固体物料施用机
14、械作用，克服物质的内聚力，使之由大块状物料转变为小块状物料的物理作业过程。,破碎作业的目的在于减小块状物料的粒度，其本质是一个能量转变过程。,四、破碎的方式,挤压a、劈裂b、折断c、磨剥d、冲击e,1、挤压,使被破碎的物料达到它的压碎强度极限而被破坏，压碎是将物料置于两破碎表面之间并施加压力，,适合于硬质和大块物料的粗、中碎,2、冲击,击碎是使物料在瞬间受到外来的冲击力作用而破碎,适合于脆性物料的中、细碎和磨碎,3、磨剥,物料在两个工作面间，受一定的剪切力的作用而被破碎,适合于韧性物料和小块物料的细磨。,4、劈裂,物料受到两个楔形工作体的作用而粉碎（在支点间施力）,5、折断,物料受弯曲作用而被
15、粉碎,对于强度大的物料粗、中碎，宜采用挤压法；对于脆性的破碎，宜采用冲击法或者劈裂法；韧性物料宜采用压碎和研磨；粉磨时大都采用磨剥法和冲击法；对粘湿物料采用磨剥法或配以冲击法。冲击法应用范围较广，可用于破碎和粉磨。,不同形式的粉碎机械，破碎物料的方法不同，在一台粉碎机中，也不是单纯使用一种方法，而是往往使用两种或两种以上的方法结合起来进行破碎的。根据物料的性质、粒度以及需要破碎的程度来选用适当的粉碎方法。,颗粒结构变化，如表面结构自发地重组，形成非晶态结构或重结晶颗粒表面物理化学性质变化，如表面电性、物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质在局部受反复应力作用区域产生化学反应，如由一种物质转变为
16、另一种物质，释放出气体、外来离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。,破碎后的变化,粉碎流程（1）简单的粉碎流程（2）带预筛分的粉碎流程（3）带检查筛分的粉碎流程（4）带预筛分和检查筛分的粉碎流程 开路流程和闭路流程,五、破碎比与破碎模型,破碎比是定量描述固体物料经某一破碎机械破碎后，颗粒尺寸大小变化的参数。破碎比可真实地反映破碎后物料的破碎程度，并能近似地反映破碎机械的作业性能。,破碎比：原料和破碎产品的粒度之比。I=Di/Do 平均破碎比：破碎前后物料的平均粒径之比。公称破碎比：破碎机的进料口宽度与出料口宽度之比。多台破碎设备串联作业，形成多级破碎流程。总破碎比：各级破碎设备破碎比的连
17、乘积。,六、破碎设备,颚式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机和笼式破碎机。,1、颚式破碎机,鄂式破碎机,鄂式破碎机的工作原理,加入到鄂式破碎机破碎腔中的物料，由于活动鄂板作周期性的往复运动，当活动鄂板靠近固定鄂板时，物料受到挤压和劈裂作用而破碎，当活动鄂板离开固定鄂板时，已被粉碎到小于排料口的物料，靠自重从排料口排出。位于破碎腔上部还未完全破碎的物料，也随之落到破碎腔下部，再次受到鄂板的挤压作用而破碎。,分类:按活动鄂板的运动特征（运动轨迹）,简单摆动式：动鄂各点为半径不等的园弧，以压碎和击碎的方式工作，物料粒度不均匀，破碎效率较低，过粉碎小，鄂板磨损小。制成大、中型破
18、碎机，破碎粗、中碎坚硬的物料，破碎比为3-6，颗粒多为片状。,复杂摆动式：动鄂上部为圆，中部为椭圆，下部为圆弧。以压碎和磨碎的方式工作，效率高，比简单摆动式高 20-30%，破碎比为6-10，颗粒多为立方体，但鄂板磨损大，易过粉碎，能耗出较大适合于制成中、小型机械，破碎中硬性物料，也可破碎稍湿的物料，破碎比为10左右。其结构简单，紧凑，轻便，在耐火 材料行业中应用较广。,综合摆动式：以压碎和磨碎的方式工作，效率高，为简单摆动式的2倍，片状颗粒少，但鄂板磨较大，结构很复杂，适合于制成小型破碎机。,鄂式破碎机的工作原理示意图,特点：构造简单，使用、维护、检修容易，工作安全可靠，破碎物料广；但间歇式
19、工作，有空转行程，增加非生产性 的能耗，破碎比不大，冲击，振动剧烈，噪音大，基础笨重，可塑性物料或粘性物料易于堵塞出料口，过硬物料“楔死”造 成过载或停车。,用途：它广泛地用于各种块状硬质物料的粗碎和中碎，也有用小型鄂式破碎机进行细碎的。,在耐火厂常用于破碎粘土熟料，硬质粘土，高铝熟料，硅石，镁砂，白云石，石灰石，废砖坯，废砖。,2、圆锥破碎机,工作原理和类型,活动圆锥沿着固定圆锥表面作偏旋运动。靠拢固定圆锥的地方，该处物料就受到活动圆锥的挤压和磨削作用而破碎。离开固定圆锥的地方，已被破碎的物料由于重力和离心力作用就从锥底排料口卸出。,圆锥式破碎机按用途可分为:粗碎和中细碎两种。,用作粗碎的圆
20、锥式破碎机，又称旋回式破碎机，因为要处理的物料较大，要求进口尺寸大，故动锥是正置的，定锥是倒置的。破碎比为45之间。用作中细碎的圆锥式破碎机，又称菌形圆锥式破碎机。,适用于中碎和细碎各种不同硬度的物料 特点：粉碎比高，效率较高，能耗较小，产品粒度均匀，适合于破碎各种硬度的物料，构造复杂，投资费用高，检修维护比较困难。耐火行业广泛用于破碎粘土，高铝熟料，烧结镁砂，硅石等。,3、辊式破碎机,对辊破碎机,工作原理及分类,辊式破碎机的工作机构是一对相对转动的辊子（或一个转动的辊子和一块鄂板），加到两个辊子上的物料，由于与辊子表面之间的摩擦作用而被带入两辊的缝隙中，受到挤压而破碎。已被破碎的物料被转动的
21、辊子推出，向下卸落。连续作业，强制卸料，粉碎粘湿的物料也不堵塞。两个辊子间的距离大小决定产品的粒度。,按辊子数目：单辊、双辊和多辊 按辊子表面形状：光面和齿面,双辊,单辊,四辊,双辊齿面,破碎比 光辊破碎机：破碎硬物料时，其破碎比为36，软物料时为812。缩小两辊间的间隙，能提高破碎比，生产能力下降，允许的最大给料粒度减小。大直径辊式破碎机可以得到大的破碎比，增加能耗。,适用于中等硬度物料的中碎和细碎作业，也可作于破碎潮湿的粘性物料 适合粘土熟料，镁砂，白云石，硅石，高铝熟料及废砖等 特点：辊式破碎机结构简单，维修容易，调节方便，而且产品过粉碎少，但破碎比和生产能力小，设备重量较大，安装占 地
22、也较大，辊子磨损不均匀。,用途：作为第二段或第三段破碎设备，单独使用或和短头圆锥破碎机组成机组，用来处理短头圆锥破碎机的筛上料。单独使用时，须注意前段破碎产品粒度，要小于双辊破碎机允许的最大进料粒度。,4、锤式破碎机,单转子锤式破碎机,工作原理及分类,锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。通过高速旋转的锤子对料块的冲击进行破碎。由于各种脆性材料的抗冲击性差，因此，在此作用原理上，这种破碎机是比较合理的。按转子的数目：分为单转子和双转子；按转子的回转方向：分为不可逆式和可逆式；按锤子的排列方式：分为单排式和多排式；按锤子在转子上的连续方式：分为固定式和活动式。,生产能力大，破碎比高，可达10
23、15，适用于脆性物料的二级破碎，也用于煤和熟料的破碎。此破碎机主要以冲击兼剥磨左右粉碎物料，由于设有箅条筛，排料粒度均匀、过粉碎物少、能耗低等优点，但由于锤头磨损较快，在硬物料破碎的应用上受到了限制；另外由于篦条怕堵塞，不宜于用它破碎湿度大和含粘土的物料。这种破碎机通常用来破碎石灰石、页岩、煤炭、石膏、白垩等中硬以下的脆性物料。,5、反击式破碎机,工作原理及分类,利用板锤的高速冲击和反击板的回弹作用使物料受到反复冲击而破碎的机械。反击式破碎机根据结构特征可分为：单转子和双转子,板锤固装在高速旋转的转子上，并沿着破碎腔按不同角度布置若干块反击板。物料进入板锤的作用区时先受到板锤的第一次冲击而初次
24、破碎，并同时获得动能，高速冲向反击板。物料与反击板碰撞再次破碎后，被弹回到板锤的作用区，重新受到板锤的冲击。,与锤式破碎机相比,反击式破碎机的破碎比更大,并能更充分地利用整个转子的高速冲击能量。但由于板锤极易磨损，它在硬物料破碎的应用上也受到限制，通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料等中硬以下的脆性物料。,6、笼式破碎机（粉碎机）,笼式粉碎机又称笼型碾，其作用原理如图：,由于物料在笼式粉碎机内受钢杆多次反复打击，所以它的粉碎比也较达，一般为30-40左右。根据笼子的转动情况，可以分为双转式和单转式。,特点：体积小、质量轻、结构简单、容易密闭、维修方
25、便、生产能力大，对湿度变化的反应较小，以及便于清洗。但是，部件磨损大，尤其是钢杆的使用受命短。笼式粉碎机适合于粉碎较软的物料，如煤、砂岩等。,第二节 粉 磨,粉磨（grinding）与破碎同属粉碎（comminution）作业，可视作粉碎的两个不同作阶段，破碎在前，粉磨在后。粉磨作业的原料粒度一般在1020mm左右，其产品的粒度则视具体的工艺要求而定，通常为数十微米，最细可至23m。,一、球磨机的工作原理、特点及类型,球磨机是工业上广泛使用的粉磨机械，能够粉磨各种硬度的物料。,圆锥球磨机,中心转动节能球磨机,小型球磨机,基本原理,当球磨机筒体以适宜的速度回转时，研磨体在惯性离心力和摩擦力的作用
26、下，随筒壁上升到一定的高度，然后抛落下来，使物料受到研磨和冲击而被磨碎。,球磨机对物料的粉磨作用主要是研磨体对物料的碰击与研磨，在不同的球磨机转速下，研磨体的运动形式有所不同：,1、泻落式运动状态（倾斜态）：当球磨机的转速很低时，研磨体向下滚动泻落，球磨机主要以研磨方式进行工作，效率较低 2、抛落式运动状态（抛落态）：当球磨机的转速较高时，即以某一适宜的转速回转时，对物料产生冲击和研磨作用，效率高 3、离心式运动状态（周转态）：当球磨机转速很高时，对物料不产生任何粉碎作用，这时称为“离心状态”，效率为零,优点：1、适应性强；2、粉碎比大，可达300以上；3、可湿法作业，又能干法作业；4、结构简
27、单坚固；5、密封性好,不足之处：1、功耗大，效率低；2、体型庞大；3、需配备昂贵的减速系统；4、研磨体、内衬耗量大；5、噪音大,分 类 1、筒体形状（长度直径比）：短形球磨机、中长磨机，长磨机 2、装入的研磨体：球磨机，棒磨机，砾磨机 3、操作方式：间歇，连续 4、卸料方式：尾卸式，中卸式 5、传动方式：中心传动，边缘传动 6、生产方式：干法，湿法（湿法水份高30%左右）,按筒体的形状,短筒磨机：L/D1.5长筒形磨机：L/D1.5圆锥形磨机：L/D0.25 1.0,尾卸式,中卸式,中心传动,边缘传动,二、研磨体运动分析,研究条件：以紧贴球磨机筒体内壁的最外一层的一个研磨体为研究对象，只考虑惯
28、性离心力的作用，忽略研磨体与筒体之间的相对滑动及物料对研磨体运动的影响等。,研磨体的脱离角,四点假设,研磨体基本运动方程公式推导：,研磨体在脱离点开始脱离的条件：,研磨体降落高度与脱离角的关系,1、临界转速n0：指磨内最外层研磨体刚好贴随磨机筒体内壁作圆周运动时的这一瞬间的磨机转速。脱离角=0。将此值代入研磨体运动基本方程式：cosR0n2/900,整理得,三、球磨机的主要参数,2、磨机的理论适宜转速 ng,使研磨体产生最大冲击粉碎功的磨机转速称为理论适宜转速。当靠近筒壁研磨体层的脱离角a=5444时，研磨体具有最大的降落高度，对物料产生的冲击粉碎功最大。,3、转速比,是磨机的适宜转速与临界转
29、速之比，即,说明：理论适宜转速为临界转速的76(或78)。一般磨机的实际转速为临界转速的7080。,4、磨机的实际工作转速 n,适宜转速是在一定假设前提下推导出来的，而粉磨作业的实际情况很复杂，应该考虑的因素很多。国内干法磨机的工作转速多用下列公式计算：,大直径磨机的实际工作转速较理论适宜转速略低。对于小直径磨机，实际工作转速较理论适宜转速略高。对于湿法磨机，在同一条件下转速应比干法高一点，工作转速比相同条件下的干法磨机高25%。料浆阻力对冲击力有影响，水份的润湿，降低了研磨体之间、研磨体与衬板之间的摩擦系数，相互之间产生较大的相对滑动。,四、球磨机的主要零部件,1、筒体,筒体的作用筒体的要求
30、筒体材料磨门与人孔,中卸磨筒体,尾卸磨筒体,2、衬板,作用材料衬板类型衬板规格衬板排列,衬板类型,压条衬板、波形衬板、平衬板、半球形衬板、凸棱衬板、阶梯衬板、小波纹衬板,分级衬板,衬板排列,衬板的固定,1）螺栓连接,2）镶砌式固定,隔仓板的类型：,1）单层隔仓板,1、筒体 2、外圈箅板 3、内圈箅板 4、环形固定圈 5、中心圆板,单层隔仓板的结构类型,扇形箅板,弓形箅板,2）双层隔仓板,隔仓板篦孔,1）箅孔的排列形式：箅孔排列形式很多，主要有同心圆和辐射状排列,2)篦孔断面形状,球磨机支承装置,支承装置的工作特点：1）承载重 2）中空轴转速低 3）工作环境恶劣 支承装置的类型：滑动轴承、滚动轴
31、承,磨机滑动主轴承,2)主轴承的润滑,3)主轴承的冷却,4)球面瓦,进料装置,1）溜管进料,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中。,2）螺旋叶片进料,1、进料漏斗2、勺轮3、中空轴4、螺旋套筒,出料装置,1）中心传动中心卸料,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。罩子顶部装有和收尘系统相通的管道。,2）边缘传动中心卸料,通过卸料箅板后的物料由提升叶板提升到螺旋叶片上，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。磨内排出的含尘气体经排风管进入收尘系统。,
32、传动系统,磨机是通过电机、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。,1）边缘传动,由传动齿轮轴上的小齿轮与固定在简体尾部的大齿轮啮合，带动磨机转动。规格小的磨机不设辅助，规格大的磨机设有辅助传动电机，可以打慢速，主要是为了满足磨机启动、检修和加、倒球操作的需要。,磨机边缘传动(不设辅助传动电机),磨机边缘传动(设有辅助传动电机),2）中心传动,以电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上。规格大的磨机多用于中心传动，它可分为低速电机传动、高速电机(带减速机)传动，也有单传动和双传动之分。中心传动的效率高，但设备制造复杂，多用于大型磨机。,五、研磨
33、体,研磨体作用研磨体种类研磨体的材质研磨体的级配,钢球、钢段,氧化锆球,氧化铝球,玛瑙球,氧化锆柱,研磨体的作用是把喂入磨内的块状物料击碎并磨成细粉。,1、研磨体的作用,刚进入磨内的物料颗粒尺寸在20mm左右，最终要磨成0.08mm以下的细粉(筛余一般不能超过15)。研磨体对刚喂入的大块物料(粗磨仓内)以猛烈的冲击为主，研磨为辅，将其捣碎。这期间也免不了研磨体之间的相互碰撞。磨机运转时的强烈声音，主要来自粗磨仓。随着物料粒度的减小，将往下一仓流动，研磨体转向以研磨为主，声音逐渐减弱，磨细后送出磨外，不同种类和规格的研磨体用在不同的磨仓中。,2、研磨体种类,1、钢球：钢球直径在15125mm之间
34、，根据粉磨工艺要求，粗磨仓一般选用=50110mm、细磨仓选用=2050mm中的各种规格的钢球。,2、钢段 用于磨机的细磨仓中，它的外形为短圆柱形或截圆锥形，与物料发生线接触，研磨作用强，但冲击力小，用于细磨仓是比较合适的。常用的规格15mm20mm、18mm22mm、20mm25mm、25mm30mm等各种规格。,3、钢棒 湿法磨常用的一种研磨体，直径4090mm，棒长要比磨仓的长度短50lOOmm。,陶瓷研磨体,陶瓷原料研磨的研磨体，其材质基本上由与瓷产品成分相当的物质元素组成，不含CaO、Ti、云母等有害杂质，莫氏硬度不低于石英（达到7以上），因为可制成较圆的球体，所以研磨效率比用鹅卵石
35、高，可降低研磨的能耗。经其研磨后烧成的瓷品，不产生烟薰、细小斑点等缺陷，白度可达80度以上，且成本低廉。使用这种研磨体可解决用河床卵石或其它物质作研磨体所存在的瓷器煅烧易产生烟薰、斑点等缺陷，能大大提高瓷器产品质量。,3、研磨体材质,研磨体的材质要求具有较高的耐磨性和耐冲击性、坚硬、不易破裂。国外普遍采用合金耐磨球。如高铬铸铁是一种含铬量高的合金白口铸铁，其特点是耐磨、耐热、耐腐蚀，并具有相当的韧性。低铬铸铁含有的铬元素较少，韧性较高铬铸铁差，但有良好的耐磨性，作为小球、铁段及细磨仓的衬板材料是适宜的。,钢球的材质与性能见下表,1）硬度：研磨体的硬度越大越耐磨。但被磨物料硬度不高时不过高追求，
36、只要能适应粉磨要求即可。硬度最好不超过500HB(相当于50HRC)，超过此值时耐磨性提高幅度极小，水泥磨的钢球硬度宜取4555HRC。高铬铸铁球、高铬锻钢球、中锰铸铁球、马氏体球墨铸铁球都能满足要求。2）韧性：要保证研磨体在对物料反复冲击下不致碎裂，就要有足够的韧性。同一球径的钢球在大磨机内的冲击功比在小磨的冲击功大，故大磨所用钢球韧性要大。,选择研磨体的材质原则,4、研磨体的级配,1）研磨体级配的意义：,级配的优劣直接影响磨机的产量和研磨体的消耗。级配主要根据被磨物料的物理化学性质、磨机的构造以及产品的细度要求等因素确定。物料在粉磨过程中，开始块度较大，需用较大直径的钢球冲击破碎。随着块度
37、变小，需用小钢球粉磨物料，以增加对物料的研磨能力。在研磨体装载量不变的情况下，缩小研磨体的尺寸，就能增加研磨体的接触面积，提高研磨能力。选用钢球的规格与被磨物料的粒度有一定的关系。物料粒度越大，钢球的平均直径也应该大。,级配：钢球直径的大小及其质量的配合称为研磨体的级配,2）研磨体级配的原则：,（1）根据入磨物料的粒度、硬度、易磨性及产品细度要求来配合。（2）大型磨机和小型磨机、不同物料的钢球级配应有区别。（3）为控制物料流速，满足细度要求，经常是大小球配合使用，减小钢球的空隙率，使物料流速减慢，延长物料在磨内的停留时间。（4）各仓研磨体级配时，一般大球和小球都应少，而中间规格的球应多，即“两
38、头小、中间大”。（5）单仓球磨应全部装钢球，不装钢段；双仓磨的头仓用钢球，后仓用钢段；三仓以上的磨机一般是前两仓装钢球，其余装钢段。（6）闭路磨机由于有回料入磨，钢球的冲击力由于“缓冲作用”会减弱，因此钢球的平均球径应大些。（7）如衬板的选用使带球能力不足，冲击力减小，应适当增加大球。（8）研磨体的总装载量不应超过设计允许的装载量。,六、粉磨作业流程,粉碎原则是不作过粉碎。在连续粉碎的场合下，如果碎成料不能及时排出而滞留在粉碎机中，会被继续粉碎，从而超过了所要求的粒度，作了过粉碎，浪费了粉碎功，降低了粉碎效率。,材料生产过程中，合理地选择粉磨系统（作业流程），对提高产量和降低电耗，都有着十分重
39、要的意义。,1、开路（开流）粉磨,1）系统的流程简单，设备少，投资少，占地少。2）保证被粉磨物料全部达到细度合格后才能卸出，被粉磨物料从入磨到出磨的流速慢，磨的时间长，这样产量低，电耗高。3）部分已经磨细的物料颗粒要等较粗的物料颗粒磨细后一同卸出，大部分细粉不能及时排除，在磨内继续受到研磨，出现“过粉磨”现象，形成缓冲垫层，妨碍粗颗粒的进一步磨细。,2、闭路（圈流）粉磨,1）能把部分已经磨细的物料及时送到磨外，基本消除“过粉磨”现象和缓冲垫层，有利于提高磨机产量、降低电耗，一般闭路系统比开路系统(同规格磨机)产量高1525。,2）需要加一台分级设备，将细粉筛选出来作为合格生料送到下一道工序，粗
40、粉再送入磨内重磨。3）闭路粉磨系统涉及到的设备较多，工艺复杂，占地面积大，投资大，操作、维护、管理等技术要求较高。,循环负荷率K：在闭路系统中，分级机的回料量T与成品量Q之比，一般在50300,对球磨机而言，循环负荷率与磨机长度有关，磨机越长，则出磨物料越细，循环负荷率就越低。,七、影响磨机产量的主要因素,（一）入磨物料的性质 1、粒度；2、易磨性；3、温度；4、水分，物料水分为11.5。,原料粒度大小的影响,陶瓷的原料大致分为可塑性与非可塑性两种因为各物料的粉碎难易程度不同,入磨前的粒度与大小也不一样,所以在装磨时若将硬质料与软质料同时入磨进行球磨,粘土的颗粒细,细粒的粘土原料会成为较粗颗粒
41、长石、石英类原料的衬垫,在长石、石英表面形成一薄泥层,削弱了研磨介质对硬质料的研磨作用,也造成了软质料的过度粉碎,延长了球磨时间。在进行装磨操作时应先加入较难粉碎的原料,球磨一定时间后再加入易粉碎的原料,这样可以缩短研磨时间,提高球磨效率。,原料的性质对球磨机效率的影响,物料与水的比例对球磨机效率的影响,料水比太大则料浆过于粘稠,粘稠的料浆对研磨介质有滞留作用,使其转动速度减慢,球磨效率降低。料水比太小则料浆过于稀薄,会导致研磨介质的直接撞击,加大了研磨体的耗损,喷雾干燥过程也会使蒸发量增加,既浪费燃料又使喷雾干燥塔单位时间出粉率减小,产量降低。通常对于含可塑性原料多的物料,料水比的值小些,对
42、于瘠性原料较多的物料,料水比的值大些。,（二）粉磨产品的细度,为了使物料磨的细一些，只好减少喂料量，使物料在磨内停留的时间长一些；要求物料过细，磨内的细粉将增多，过粉碎现象和缓冲作用就严重，这样必然降低磨机的产量，增加电耗。,（三）设备 设备规格越大（直径、长度以及长径比等）产量越高，此外，设备内部结构配置如各仓长度、衬板、隔仓板的形式等均对粉磨过程有影响。各仓长度比例不适当，将造成粗磨与细磨能力不平衡，将会影响粉磨效率，出现产品过粗或者过细的现象。,1、球磨机转速的影响,通过实践观察,越是靠近球磨机筒体,研磨介质的量越多,充分发挥最外层对物料的粉碎作用,才能使球磨机的效率最大。由理论计算得知
43、,当最外层研磨介质的脱离角为5444时,可以使最外层获得最大的降落高度,对物料以最有效地粉碎。从实际操作中发现,当球磨机的工作转速调整到临界转速的0.750.85时,可以使研磨介质处于较高的降落高度。,2、内衬材料的影响,内衬材料要求具有较高硬度与韧性，其硬度不应低于被粉碎的物料中硬度最大者。衬板材料中不能含有污染物料的有害成分。目前被广泛应用的有瓷质内衬与硅石质内衬。瓷质的内衬容易磨损，价格较贵，但磨出的料浆质量较高,不会被内衬所含的杂质污染。硅石质的衬板硬度较高，有一定的韧性，但由于天然石材有其自身的结构缺陷，如裂纹、共生、含有铁钛等有害成分，使其应用受到了一定限制，但价格相对较低，仍具有
44、较大的市场竞争力。,有机高分子内衬是新发展起来的内衬材料。此材料的厚度薄，耐磨性好，更换方便，重要的是使用较薄的高分子衬板能使磨机的有效容积增大，单磨出浆率增大，产量提高。有机高分子衬板自身具有反弹作用，这种作用可以减少筒体对能量的吸收，降低了噪音污染，使更多的能量用于物料的粉碎，提高了球磨机的效率。,（四）流程 则以闭路流程为佳，开路过粉碎，产量低，能耗大。注意闭路粉磨时的循环负荷效率，选粉机使用情况和选粉效率等。,（五）研磨体 研磨体的形状、大小、装填量、级配以及补充等对磨机产量有明显的影响。,1、研磨介质的材料,首先要求研磨介质不能含有铁钛等有害杂质。其次要求介质呈白色或浅灰色，以免料浆
45、被污染，在生产白色制品时尤为重要。从提高研磨的效率来看，应尽量选用比重大、硬度高、有韧性、耐磨性好的材料。高铝质、高硅质、氧化锆质等磨损较小，质地坚硬 密度大是较理想的研磨介质材料。隧石、鹅卵石等研磨材料，价格相对便宜。在实际生产中应从经济效益与工艺控制上综合考虑，选取适宜的研磨介质。,2、研磨介质的装填量,为了充分利用球磨的有效容积，原料、水与研磨介质应占筒内有效容积的80%左右为好。由于物料是被研磨体的碰击与碾压作用而粉碎的，研磨介质的装填量越多，对物料的粉碎作用越剧烈，球磨机的效率也越高。但装填量过多，会发生研磨体的直接碰撞，损失能量，球磨效率降低。装填量少，介质对物料的冲击次数与粉磨面
46、积减小，粉磨效率也低。一般填充量=0.5左右时，有较高的研磨效率，装填量与球磨机的转速也有一定的关系，一般转速高时，装填量要比转速低时的装填量小一些。,3、研磨介质的形状,研磨介质形状有球形、短柱形、棒形等。球形介质与物料研磨的过程是点接触，应力集中，使物料容易粉碎，大颗粒物料用球形介质冲击，粉碎效果好。柱状的研磨介质彼此之间是线接触，接触面积较大，较适合细小物料的粉磨。有资料介绍扁平状的研磨体也有相当的作用，这主要是由于扁平状的研磨体同时具有点接触与线接触两种方式。研磨体的表面还要有一定的粗糙度，表面有凹坑的研磨体不宜使用。,4、研磨介质的大小,从粉磨过程来看，主要是物料受到研磨介质的碰撞及
47、研磨介质表面对物料的碾压作用。所以可通过提高研磨介质与物料的接触面积来提高研磨效率。在球磨机内研磨介质装填量一定的条件下，研磨介质的尺寸越小，数量越多，比表面积越大，物料的研磨效率越高。但研磨介质不能太小，过小的研磨介质被抛落时冲击力小，会导致球磨效率的降低。即研磨介质尺寸的大小应根据被粉碎物料的粒径来确定。,5、研磨介质的补充,研磨介质在研磨物料的同时自身也受到研磨作用，直径也在逐渐变小，因而原来的装填量与级配都会发生变化。在生产中如发现球磨机的料浆细度达不到要求时，说明介质的装填量不足或磨耗大，应该添加介质。,（六）助磨剂,所谓助磨剂，是在粉磨过程中加入少量外加剂，消除细粉粘附和凝聚现象，
48、加速物料粉磨过程，提高粉磨效率，降低单位粉磨电耗，提高产量，起到帮助粉磨的作用，这类外加剂称为“助磨剂”。一般多使用固体助剂，但喷雾状液体用得更多，气体状态的助磨剂证明也是有效的。,助磨剂作用：1料粉不易粘附在研磨体、衬板的表面，有效地减弱或防止了“包球”和“缓冲垫层”的作用。2有机物一类极性助磨剂，吸附于物料到表面后，使表面张力减小，表面层变软，易被粉磨。3焦炭、煤一类非极性助磨剂，它包裹在物料表面，妨碍了物料互相吸引，削弱聚合作用。4物料微粒裂缝中，进入助磨剂后，减弱了分子引力所引起的“愈合作用”，从而提高了粉磨效率。,常用的几种添加剂,（1）三聚磷酸钠一般用来提高坯釉料浆的流动性，使料浆
49、中的水分含量减少，流动性增加，不凝聚沉淀，便于操作。对喷雾干燥用的料浆，加入三聚磷酸钠，由于含水率的降低，使干燥能耗降低，提高单位时间出粉率。对于釉浆可防止絮凝，在保证工艺要求的情况下,使水分减少，这对釉料比重大、固含量高的产品来说特别重要。三聚磷酸钠一般加入量为0.1%0.5%。,（2）羧甲基纤维素,它是一种纤维素醚，为纤维素的一种衍生物，实际上是溶于水的钠盐，即羧甲基纤维素钠，简写NaCMC。多用在釉浆中，具有粘结、稀释、保水、防止釉料絮凝、提高釉料悬浮性等作用。使用时先在水中缓慢溶解成为均匀溶液，然后再加入釉料中一起球磨，可以提高研磨机的效率，在施釉时可避免流釉、釉薄、缺釉等缺陷。也可以
50、增强釉与坯体之间的结合力，加大釉层厚度，改善釉面质量。,（3）腐植酸钠,它在水中易溶解，在生产中使用其钠盐即腐植酸钠。腐植酸钠的作用机理：腐植酸钠在水中能离解出钠离子 R一COONaRCOO-+Na+起保护粘土胶体电层厚度的作用，削弱因胶团布朗运动与固相间引力而导致的凝聚倾向。由于高分子链结构可以吸附附近的粘土粒子形成网络结构，在粘土一水系统中，这种网络结构使粘土成坯时可得到较致密的坯体，使生坯强度明显提高。腐植酸钠具有增加可塑性、提高结合性、防止颗粒凝聚的作用。,（七）其它,（1）干法磨机通风 良好的磨内通风可冷却磨内物料，改善易磨性，排出水蒸气，增加极细物料的流速，使之及时卸出磨机。这有利
