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球磨机能耗分析及应对措施

北极星环保网来源:《科技创新与应用》李云朋 彭兆辉2017/4/22 9:18:52我要投稿
所属行业: 节能  关键词:节能降耗 节能改造 球磨机

北极星环保网讯:摘要:球磨机在选矿、电力、冶炼等行业中有着广泛的应用,其工作的原理主要是通过钢球的研磨来对矿石进行加工以使其能够形成所需要达到的粒径。

通过对球磨机工作过程中功能转变及能量损失进行分析后发现,在球磨机的工作过程中由于各种破碎损失功所构成的能量损失是十分巨大的,为提高球磨机的使用效能减小球磨机的能耗,需要做好球磨机的能耗分析,从提高球磨机介质破碎矿石的效率入手优化球磨机中的介质制度,从而使得球磨机能够获得更好的破碎效果,提高球磨机的生产效率。

关键词:球磨机;破碎;节能降耗

球磨机是一种在矿石处理领域中应用较多的设备,在球磨机的工作过程中会消耗大量的电能,此外其工作中由于矿石和磨矿介质及球磨机衬板的相互作用还会磨损消耗掉大量的钢铁,据不完全统计,在每年的电能消耗中,因碎矿和磨矿所消耗的电能就占到全世界所消耗电能的近4%左右,此外,球磨机自诞生之初至今一直应用于对于矿石的磨料中,具有结构简单、物美价廉的特点,可以估计在今后相当长的一段时间里,球磨机仍然会是一种不可替代的碾磨设备,因此,做好球磨机的节能降耗是十分必要且重要的。

1球磨机工作过程中能耗分析

球磨机在矿石料磨碎的过程中,由于内部钢球处于随机性破碎的,使得球磨机的能耗较高,从而对企业的经营成本造成了较大的影响。做好球磨机工作过程中的功能转变和能量损失的分析对于降低球磨机的能耗有着十分重要的意义。

球磨机的工作过程磨矿属于碎矿的后续环节,在这一环节中需要将矿石的粒径碾磨到一定的范围区间内,在这一过程中也伴随着矿块热能的增加,在球磨机工作时,钢珠对矿块做功从而使得矿块克服内聚力从而使得矿块破碎,球磨机的工作过程是能量做功的过程中。

球磨机的动力主要来自于电能所转变成的机械能,通过球磨机筒的旋转带动内部钢球和矿石的动作,球磨机内部的钢珠在转筒转动的过程中落下或是滚下从而对矿石做功。通过对球磨机工作过程进行分析后发现,球磨机工作过程中的磨矿是通过与矿石表面进行动作以实现能量的转换,为提高球磨机的工作效率则需要相应地增大球磨机的工作输入能量,此外,提高球磨机的工作效率还可以通过提高球磨机工作过程中的能量的转换效率来相应的增加球磨机内部物料的表面能,以提高矿石的破碎率,增强球磨机的工作效率。

在球磨机的工作过程中,能量会经过3次大的能量的损失:

(1)第一阶段的球磨机的能量损失发生在电能与电机机械能转换的阶段,在这一阶段,影响电能转换率的主要是电动机的效率,因此在球磨机电动机的选择上需要选用能耗率较低的电动机。

(2)第二阶段的能耗损失来自于电机与球磨机齿轮副转动接触时所产生的能耗损失,在这一过程中决定能耗大小的主要因素来自于球磨机传动效率的大小,据研究表明,在传动过程中球磨机能耗会占到总能耗的近1.5%左右,在以往的球磨机节能改造中尝试过使用滚动轴承来代替滑动轴承或是静压轴承等的多种方式已经将能耗降低到一个较低的水平,在球磨机的节能降耗改造中的挖掘潜力不大。

(3)第三阶段的能耗损失则发生在球磨机的工作过程中,在这一阶段,球磨机的能耗主要发生在钢珠与矿石的接触过程中,在钢珠与矿石的接触过程中一部分的能量转化为有用功以实现对于矿石的破碎而另一部分则损失变化为热能,现今对于这一阶段的能耗损失并未能够进行量化,但是初步估计损失会相当的大。在这一阶段有相当大的一部分能量会变为热能损失掉了。这就是湿式球磨机的出口气流温度较高的原因。

2提高球磨机能耗利用率的措施

通过上述对于球磨机工作过程中的能耗分析,在这一过程中由于矿石与钢珠的接触面积较小,从而使得相当一部分的能量都是通过摩擦成为热能而损失掉了,因此需要加强对于球磨机工作过程中的能耗分析以降低球磨机的工作能耗。

在降低球磨机的工作能耗的重点应当放在如何提高介质破碎矿石的效率上,在球磨机的工作过程中影响球磨机磨矿效率的因素众多,在使用钢珠来对矿石进行打击和磨剥的力学过程中,钢珠作为主要的磨剥介质对于提高球磨机的工作效率有着极为重要的意义。因此,需要对球磨机中所使用的介质进行一定的改进以提高球磨机的工作效率,从而降低球磨机的工作能耗:

(1)针对球磨机在工作的过程中所出现的随机破碎的问题,在球磨机工作的过程中,钢球会随着转筒筒体的转动而随机的掉落,在这一过程中对于矿石的破碎功作用可以是通过钢珠的撞击破碎或是挤压破碎所造成的,也可以是两者共同作用的结果。

在球磨机钢珠动作的过程中,钢珠转动有可能会碰到矿石也有可能不碰倒矿石,这一作用过程完全是随机的,即使钢珠碰倒矿石这一作用过程也是随机的,如钢珠与矿石的碰撞能量不足也无法实现矿石的破碎,球磨机钢球这一随机撞击破碎过程导致球磨机的工作效率较低,从而导致能耗较高。

(2)在球磨机的工作过程中主要依靠的是钢球这一介质来完成的,因此钢球的尺寸选择是否合适也会对球磨机的磨碎效果产生较大的影响,如球磨机中的钢珠的尺寸较大将会使得单位时间内对于矿石的打击次数减少且较大的钢球撞击力也会使得矿石的破碎发生贯穿破碎,并降低了球磨机的研磨面积和研磨的能力。

而球磨机的钢球的尺寸较小则会使得球磨机钢球在与矿石的接触过程中破碎能量较小,从而影响球磨机的破碎概率,因此在球磨机的工作过程中需要选择合适的钢球的尺寸,以使得钢球的破碎力作用更为有效,在降低能耗的同时增加矿石的解离选择性。

(3)球磨机工作过程中钢球需要与矿石不断的相互作用,从而使得钢球的磨碎也在不断的加剧,钢球与钢球、钢球与衬板的作用都是钢铁与钢铁的硬碰硬的作用,从而容易引起钢件的磨损变形,影响到球磨机的工作效率。因此在球磨机的工作过程中需要做好介质的选取以确保球磨机的工作效率。

在球磨机的工作过程中需要结合所需要研磨的矿石的特性来对球磨机的填充介质进行选择,结合矿石的特性选择合理的研磨介质的填充度、形状、尺寸以及补给并形成合理的介质制度以提高球磨机的工作效率并降低球磨机的工作能耗:

(1)做好球磨机中钢球直径的选择,不同的钢球球径会对球磨机的研磨产生不同的影响,合理的选择球磨机中的钢球的直径对于降低钢球的损耗及降低球磨机的能耗有着直接的影响。

(2)做好球磨机工作过程中的装补球制度的合理性规划,通过在球磨机的工作过程中制定精确的装补球方法及方案将会使得球磨机工作过程中的钢球的损坏及能耗都大为降低,从而使得球磨机中的矿石在单位时间内获得充足的撞击,确保其破碎率。

(3)选择合理的球磨机介质,对于不同的矿石可以选择不同形状的球磨机介质,比如说金川公司通过将球磨机中的研磨钢球替换为研磨铸铁棒并在制定合理的补加制度后在提高了球磨机工作效率的同时也降低了球磨机补加的成本,提高了球磨机工作的经济效益。

在球磨机介质的改进过程中通过改进调整球磨机中介质的(尺寸、配比和形状)都会对球磨机的工作效率产生重要的影响,在球磨机的工作过程中需要在不断地总结分析中制定合理的球径、装补制度,从而在节能降耗的同时降低介质的成本。

3结束语

球磨机是一种能耗较高的设备,文章在分析球磨机能耗高的原因的基础上对如何做好球磨机的节能降耗进行了分析阐述。

参考文献

[1]王东风,李利平,王丽君.球磨机制粉系统控制的现状和前景[J].东北电力技术,2002,23(5):5-9.

[2]张锦瑞,梁冰,赵礼兵.球磨机机理与磨矿介质制度研究现状及发展趋势[J].有色矿冶,2013,29(1):42-45.

[3]王东风,宋之平.基于神经元网络的制粉系统球磨机负荷软测量[J].中国电机工程学报,2001,21(12):97-99.

延伸阅读:

水泥粉磨节能降耗的技术措施

脱硫湿式球磨机运行调整中的节能探讨

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