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简述球磨机粉磨过程的能耗理论

球磨机是根据传统的粉碎理论和粉碎力学设计的,其工作原理是利用转动的筒体,不断地带动和驱使大量的、不同大小的研磨体(球、棒、段)在筒体内产生冲、挤、磨、研作功,使物料从粗到细达到成品细度和级配要求。一般认为,球磨机所采用的粉碎理论、工作原理和设计结构是造成球磨机运转过程中能量利用率极低的根本原因。

球磨机

粉碎物料时,粉碎工具对颗粒状物料施加压力,当作用力超过颗粒之间的结合力时,颗粒被粉碎。外力所做的功称为粉碎功耗或能耗。粉碎过程中外力所做的功主要消耗在以下几个方面:

1.粉碎机械传动中的能耗;

2.颗粒在粉碎发生之前的变形能和粉碎之后的储能;

3.被粉碎物料新增表面能;

4.颗粒晶体结构发生变化所消耗的能;

5.研磨介质之间的摩擦、振动及其他能耗。

关于粉磨能耗,已经提出了很多理论和假说,其中最著名的有Rittinger表面积假说、Kidk的体积学说、Bond的裂纹扩展学说。

球磨机结构设计中采用的粉磨理论为“料群粉碎学说”,研磨体依靠筒体衬板带起的下落冲击力粉碎物料,粉磨物料以料群、料层的形式承受外力,也就是说用以粉碎物料的作用力(由电能转化的机械能)对料层进行碎磨。球磨机工作时即使有少量痢球正好作用在物料上,同时也作用在粗细混杂甚至较厚的料层上。缓冲、衬垫、退让作用使作用时间延长、冲击力大大减小,从而降低冲击效果。在粉磨过程中产生的微小的颗粒,由于静电吸附和机械冲击作用等原因,产生集聚,使这些粉粒粘附在研磨体和衬板的表面上,成为对研磨体的冲击和研磨起缓冲作用的衬垫层,大大降低粉磨效率。

作为大批量物料粉磨的关键设备球磨机问世100多年以来,为了弥补和改警其高能耗、低效率致命缺点,降低粉磨成本,科技工作者在磨前、磨后和磨内进行了局部改进或采取辅助性措施,研究和发展了一系列可使球磨机增产节能的新技术、新工艺、新设备。虽然带来显著的经济效益,均不能彻底解决球磨机存在的何题。球磨机所采用的粉碎原理,工作状态和设计结构是造成球磨机能盘利用率极低的根本原因,而其中“缓冲衬垫”就是球磨机效率低下的重要因素之一。