基本信息
- 项目名称：
- 静压浮碾环辊磨的设计制造及其在非金属矿加工中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该项目分析了现在无机非金属矿加工过程中所存在的不足，具体讨论了已有研磨设备在无机物料粉碎中的缺陷，这些问题包括能耗高、效率低、零件磨损严重等。通过仔细的分析与总结，提出了解决这些问题的途径与方法，设计并制造了新型的细碎粗磨设备——静压浮碾环辊磨，有效地解决了上述问题。 集中论述了静压浮碾环辊磨在不同无机物料加工中的应用，并提出了无机非金属矿加工过程的新方案。
- 详细介绍：
- 本作品静压浮碾环辊磨是一种用于细碎粗磨的粉磨设备。作品通过采用碾压、冲击、剪切等方式共同对物料进行破粉碎，可用于10～300目粉体产品的生产。它不仅成功应用了料层粉碎原理、多碎少磨原则，同时还实现了对物料进行柔性破粉碎。作品设计为两层研磨，工作时，磨辊通过电动机带动皮带轮驱动主轴旋转，同时固定在主轴上的多组转盘随之转动。转盘上安装着多个锤轮，在离心力的作用下，锤轮被甩向衬板，与衬板间产生巨大的压力，以此对物料进行粉碎。在设计过程中成功解决了辊式系列磨中存在的磨辊磨损不均，磨辊易被物料卡死和磨辊的振动而影响到磨机的运转率等问题。因此它具有高效、节能、低损耗的优点。 该作品可用于细度要求不高（300目以下）的矿物粉磨，目前已投入生产线的有郴州桂阳鲁塘某砂场的人工制砂厂等三家企业。该作品还可用做生产细度要求高的产品的过渡设备，与球磨机等细磨设备组成联合粉磨生产工艺，郴州嘉业昌粉体设备有限公司利用该设备作为过渡设备设计的有色金属选矿粉磨生产线节能降耗效果明显，产品质量提高。 更具体内容，请参阅作品说明书。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 据统计，粉体制备的能耗占整个工业生产电耗的40%，设法降低这方面能耗，符合国家可持发展的战略，于国于民都有很大的意义。本作品根据现代粉磨理论，在立式磨的基础上，通过优化设计磨机结构，精选研磨材料，设计制造出一种结构简单、维护方便、易损件寿命长、高效、节能的粉体加工设备。 思路： 在总结了现有研磨设备优缺点的基础上，本项目设计了静压浮碾环辊磨，主要从三个方面进行了改进，一是采用拐臂式设计，；二是在衬板端部设计一段台阶进行过渡；三是设置了均料盘。研磨过程如下：符合磨机进料要求的、均匀进入磨机的物料，在重力和离心力的作用下物料呈S型下落，经过碾轮与静止的环衬的多层剪切、冲击、碾压，使之形成理想的粉末状，从下部排出。 创新点： 一是研磨时以破碎为主，同时加入了粉末的过程，实现了“多碎少磨”的粉碎过程，符合粉碎理论的要求；二是在设计中去除了气流分级机构，采用机外分级，从整体上简化了磨机的结构，降低了磨机的设计制造难度，还有效地提高了研磨效率，符合现代研磨设备磨外分级的发展趋势；三是改传统的端面研磨为圆周研磨，大大提升了研磨效率。 技术关键： 本设备的设计，采用了现在粉体工程的破碎理论的成果，尤其是“多碎少磨理论”和“料层粉碎原理”。该设备既具有高速机械冲击式粉碎机高产低耗的优点，又具有接近气流粉碎机的产品细度。 本项目使用环辊浮轮，采取了“拐臂”设计。
科学性、先进性
- 科学性： 低能耗——运用了“多碎少磨、料床粉磨、层压粉磨”等现代研磨成果，显著降低了磨机的能耗； 高效率——将辊磨机端面研磨改造为圆周研磨，既提高了研磨速度，又克服了端面研磨轴向力大、物料不均匀、易过载的缺点； 创新性： 新思路——采用多层结构，上部以细碎为主，中部以粗磨为主，下部以细磨为主的工作方式，给高效研磨设备的开发提供了新的思路。 参考文献： [1]吴建明，方志刚．国内外粉碎工程设备最新进展和展望【A】．中国有色金属学会冶金设 备学委会，第三届全国选矿设备学术会议论文集【C】，北京：冶金工业出版社，1995-28 [2] 张志铁．物料粉碎理论【I】．长沙：中南工业大学出版社，1995 [3]刘思朝，“多碎少磨”在大型铜矿中的应用《第七届全国粉碎工程学术会议论文集》，1999 [4]郑水林. 非金属矿加工技术与设备[M].北京：中国建材工业出版社，1998:43-55 [5]孙成林. 2003 年中国粉体工业现状[J]硫磷设计与粉体工程, 2004,(04)
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 技术入股或技术转让皆可
作品可展示的形式
- 模型、图片、图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 静压浮碾环辊磨使用范围广，生产能力大，能耗低，生产成本低，可广泛适用于各种非金属矿加工，因此该产品具有良好综合效益。 随着研发水平的不断提高、对产品进行不断的改进，我们在研发粉体设备这个方向上不断前进，使其应用于更广范围的战略目标将转向为多种粉体设备组合，确立行业内的技术优势。 合理选用资源，节约能远，保护环境是当前和今后相当长时间内我国经济发展必须面对和解决的重大课题。静压浮碾环辊磨正是为了追求这个目标而不懈努力。在非金属矿生产中，粉磨这一环节是重中之重。就水泥行业而言，全国上规模的接近4000家，这些厂的球磨机保有量已达1.5万台，还有铁矿行业及全国运行的传统粉磨设备生产企业，球磨机保有量已超过20万台。然而，球磨机是一种高能耗设备，采用传统设备所提供的入磨料进行粉磨，其高能耗缺点更加显著，且生产效率低。静压浮碾环辊磨属于典型的细碎粗磨设备，适合生产10～300目的颗粒，能够为超细粉磨行业提供最优良的入磨料，减少球磨的时间，有效降低了能耗，因此，其综合使用效益较高，市场潜力巨大。
同类课题研究水平概述
- 环辊磨是国外于上世纪八十年代研发出来的一种先进的粉磨设备，中国300多家企业在当时引进了该设备，但国内却一直没有开发出自己的产品。到现在为止，国内的环辊磨设备仍然不多，这个领域的研究依然十分欠缺，国内有关环辊磨机理论研究的文章屈指可数，也就是说，这个领域有着很大的的发展空间。 国内用的最多的环辊磨为雷蒙磨，它是非金属矿物深加工的重要设备之一。因雷蒙磨性能稳定、适应性强、性价比高，自引进我国20多年来，已被应用于非金属矿物的加工。但其存在着诸多的缺点：1.细度偏低，分级精度较差，很难满足越来越高的用户要求；2.磨后颗粒的粒度分布较大，很不均匀，给后期产品生产带来麻烦；3.粉尘外泄较严重。不但污染环境恶化操作条件，而且成品损耗较大；4.细度产量较低，能耗较大；5. 粉碎效率较低。因此，国内一些单位开始着力于开发一些新型的环辊磨机。比较有代表性的有HLM环辊磨环辊磨、湖南的长沙深湘柱磨机和长沙广义磨。 HLM环辊磨采用冲击、挤压、研磨的原理对物料进行粉碎，安装在磨环支架上的磨环与销轴之间有很大的活动间隙。当磨环支架随主轴公转时，磨环受离心力的作用甩向磨圈， 并压紧磨圈内壁又围绕销轴自转，物料通过磨环与磨圈的间隙时，受到磨环的冲击、挤压、研磨而粉碎。该设备具有投资省、效益高、分级精度高、工作平稳可靠等特点，是干法生产化工产品生产中的三大填料之一——重钙超细粉的理想设备。 柱磨机是一种上部给料、下部排料的立式破碎设备，主要破碎部件是由绕主轴公转和绕自身轴自转的3个辊轮和锥形衬板组成，当矿物从上部给人，靠自重进入辊轮和锥形衬板组成的破碎腔中，形成锥形环料层，由于滚轮的公转和自转，将物料经过中速、中压反复碾压，破碎成合格的产品从下部自动排出。该机型具有破碎比大、碎矿粒度小、产品粒级分布合理等特点，且设计结构紧凑合理，便于操作与维护。 广义磨为立式结构，由传动装置、粉磨装置和机体组成。其原理是传动装置带动主轴旋转，从而使磨辊等转子部件同步旋转，磨辊又在摩擦力及物料阻力作用下实现反向自转，碾压粉磨物料。该设备具有电耗低、无污染、成品率高、易维护等特点，可广泛应用于化工、建材、矿山等领域。 这些新机型解决了研磨过程中噪音大、故障多和粉尘污染严重等问题，但生产效率仍然不高，能耗大的问题依然突出。因此，如何提供一种合理的方法来提高生产效率、较低能耗将是环辊磨机研究的中心问题。
