（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）目前，我國的冶金、礦山、化工、建材、水泥、陶瓷、火電及國防等行業(yè)均設置了碎磨作業(yè)，其目的是將大塊物料磨細，尤其在礦山企業(yè)，幾乎每個(gè)選廠(chǎng)都有磨礦工序。磨機也因存在投資大、電耗高、磨損大等實(shí)際問(wèn)題而被廣泛研究，并研發(fā)了許多新型的粗細磨設備。對我國磨礦設備的研究進(jìn)展作了簡(jiǎn)要介紹，并對其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
1 我國現階段磨礦設備存在的缺陷
磨礦設備已經(jīng)應用了100 余年，期間也開(kāi)發(fā)出了振動(dòng)磨、噴射磨等新型的磨礦設備，但由于這些設備的磨損過(guò)于嚴重或者處理能力不足，目前選廠(chǎng)應用最多的還是傳統的球磨機，一般來(lái)說(shuō)，粗磨段采用格子型球磨機，細磨段采用溢流型球磨機，有的選廠(chǎng)在粗磨段也采用棒磨機。
格子型球磨機是低水平強制性排礦，由于有格子板阻攔，可以裝多種大小球，滿(mǎn)足磨碎不同大小的顆粒的要求，但正是由于要保證磨礦處理量，格子孔又不能過(guò)小，因為目前磨機內所裝的最小球也在Φ30mm 左右，這對于硬度不大的礦石來(lái)說(shuō)，鋼球的尺寸就存在嚴重偏大的問(wèn)題，笨重的格子板，給現場(chǎng)管理和檢修帶來(lái)不便。
溢流型球磨機排礦主要靠礦漿充滿(mǎn)磨機后自動(dòng)溢流而出，礦粒的排出很大程度上受礦石自身密度及粒度的影響。密度大的礦粒因沉降速度快而不易從磨機中空軸頸排出，而易沉入磨機底層經(jīng)磨碎到較細粒度后方能排出; 密度小的礦粒因沉降速度慢，所以能在較粗的粒度下從磨機排出。造成磨機產(chǎn)品粒度不均勻，其中密度大的粒度細，密度小的粒度粗，大密度礦物的過(guò)粉碎現象嚴重，這對密度大的金屬礦物回收不利。
2 我國現階段新型磨礦設備的進(jìn)展
2.1 立式攪拌磨
近年來(lái)，在礦石的細磨領(lǐng)域，出現了一種新方法—攪拌法。從原理上來(lái)講，這種方法避免了強烈的沖擊作用，以研磨作用為主，輔以輕微沖擊作用的方式。這樣作用方式的改變，提高了破碎力的精確程度，增強了礦物的選擇性磨碎，有利于細磨。
段希祥等選用350 × 600mm 的立式細磨機和420 ×420mm 的傳統臥式細磨機，同時(shí)處理1 ～ 0.5mm 的石英和磁鐵礦混合料，混合比例為石英和磁鐵礦各占50%，磨碎試驗結果見(jiàn)表1。
 由表1 可知，在產(chǎn)品粒度相同的條件下，立式細磨機具有較強的選擇性磨礦作用，磨碎產(chǎn)品中.硬礦物的平均粒度為軟礦物的2 倍以上，- 0.074mm 軟硬礦物的產(chǎn)率差31.71%?？梢?jiàn)，立式細磨機的破碎方式比較適合提高礦物的選擇性磨碎作用。
2.2 高效節能筒輥磨
筒輥磨是法國FCB 公司首先研制成功并于1993 年應用于實(shí)際生產(chǎn)的粉磨設備。筒輥磨作為一種新型節能粉磨設備，綜合了輥壓機的節能效果、立式磨的結構緊湊及球磨機的運轉可靠性等優(yōu)點(diǎn)。運轉工作時(shí)，被磨物料依靠重力經(jīng)入口溜道落在水平回轉的圓柱形筒體內，受離心力作用均勻分布于由圓柱形筒體內表面構成的磨床的入口端，隨著(zhù)筒體的回轉運動(dòng)物料進(jìn)入磨床和磨輥構成的擠壓通道內，磨輥依靠液壓系統向磨床上的被磨物料施加壓力并借助擠壓力引起的摩擦力做被動(dòng)的回轉運動(dòng)，物料在擠壓通道內完成一次粉碎作業(yè)后被提升并通過(guò)導料裝置進(jìn)行下一次擠壓粉磨作業(yè)。
經(jīng)多次擠壓粉磨后的物料離開(kāi)磨床，從卸料溜道排出磨機。出磨物料經(jīng)提升機進(jìn)入選粉機，粗粉返回磨機，而細粉經(jīng)過(guò)收塵器，作為成品送入成品庫。筒輥磨與其他粉磨設備相比，最大的區別，也是它節能的關(guān)鍵所在，在于它是以回轉中空圓柱體的內壁作為通道，造成擠壓通道形式的不同，筒輥磨為“柱面+內環(huán)面”，而立磨的擠壓通道形式為“柱面+平面”，輥壓機的擠壓通道形式是“柱面+柱面”，由幾何關(guān)系可以看出，筒錕磨其擠壓通道收縮率最小，這種擠壓通道一方面能形成較寬的壓力區，使壓力分布均勻; 另一方面，被擠壓物料在通道內流變行為較穩定，所以可以采用較高的磨輥輥面速度，從而改善了機械的功率輸入性能和磨輥軸承工況。
目前我國許多設計單位也正在積極研究和開(kāi)發(fā)筒輥磨。北方重工集團公司沈重設計院于2008 年已成功研發(fā)出筒輥磨試驗系統和日產(chǎn)2500t 水泥生產(chǎn)線(xiàn)配套用的SG3800 筒輥磨，筒輥磨試驗系統將逐漸用于水泥熟料及礦渣的生產(chǎn)實(shí)驗，為我國的水泥事業(yè)及水泥設備國產(chǎn)化做出新的貢獻。
2.3 周邊排料磨
一直以來(lái)，周邊排料磨機以其過(guò)粉碎程度輕、磨礦速度快等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應用于礦山、冶金、建筑等行業(yè)。周邊排料磨礦時(shí)，大密度的礦物易沉積于磨機底層，可以在較粗的粒度情況下從磨機內排出，降低了大密度礦物的過(guò)粉碎; 而較小密度的礦物，如果想進(jìn)入磨機底層，就得經(jīng)過(guò)強烈的磨碎作用，故排出的粒度較細。
段希祥等對廣西的錫礦石進(jìn)行了周邊排料磨和中心排料磨磨碎對比試驗，試驗結果見(jiàn)表2.
 從表2 可見(jiàn)，周邊排料磨機是有很多的優(yōu)越性的，它能保護密度大的錫石少受或減輕過(guò)粉碎現象，在處理能力偏大的前提下，－0.019mm 過(guò)粉碎粒級較中心排料磨機低3.42%，－0.019mm 金屬率也降低2.07%，所以錫的回收率也增加1.27 個(gè)百分點(diǎn)，且+0.074mm 精礦平均粒度加粗3.86 個(gè)百分點(diǎn)。
2.4 靜動(dòng)壓力軸承球磨機
靜動(dòng)壓軸承，是一種既有動(dòng)壓潤滑又有靜壓浮升作用的軸承，這種裝置在球磨機上的成功應用，在很大程度上提高了球磨機的性能以及工作指標。這種球磨機在啟動(dòng)時(shí)采用高壓液壓系統潤滑，用高壓油將球磨機簡(jiǎn)體頂起，待啟動(dòng)后采用低壓液壓系統潤滑，保證了球磨機中空軸徑始終處于良好的潤滑狀態(tài)，摩擦阻力小。啟動(dòng)電流低，降低了磨礦能耗。電機軸和小齒輪軸間采用氣動(dòng)離合器，實(shí)現分段啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流和功率。減少對電網(wǎng)的沖擊。齒輪采用噴霧潤滑，定時(shí)定量將潤滑劑噴射到齒輪工作表面。改善潤滑減少機械損失，降低運轉能耗; 采用圓角方型襯板，提高磨機處理能力和磨礦效率，這樣，大大地延長(cháng)了設備使用壽命，降低了選廠(chǎng)的經(jīng)濟成本。
衡陽(yáng)有色冶金機械總廠(chǎng)、沈陽(yáng)重型機械廠(chǎng)和上海重型機械廠(chǎng)均生產(chǎn)這種球磨機，在實(shí)際生產(chǎn)中應用較好，受到選廠(chǎng)的高度評價(jià)。在我國青海省錫鐵山鋁鋅礦選廠(chǎng)使用的Φ2.8×3.6mQSG 型球磨機，與傳統的球磨機相比，礦石處理能力提高7%～10%，單位礦石能耗降低15%～20%，單位鋼耗降低5%。
2.5 中心傳動(dòng)球磨機
中心傳動(dòng)球磨機所有部件均位于同一軸或同一平行軸線(xiàn)上，依次安裝著(zhù)電動(dòng)機、液力偶合器、減速器、排料部、主軸承及筒體等，以中心傳動(dòng)取代常規磨機大小齒輪周邊傳動(dòng)。當電動(dòng)機在空載下起動(dòng)達額定轉速后的瞬間，液力偶合器內的工作油通過(guò)電動(dòng)機的動(dòng)能傳遞扭矩，帶動(dòng)減速機和磨機筒體一起轉動(dòng)，使磨機進(jìn)入工作狀態(tài)。這種球磨機采用液力耦合器，能隔離扭振和沖擊，使負載啟動(dòng)平穩，改善磨機的啟動(dòng)性能; 使用硬齒面齒輪減速器傳動(dòng)，
這樣，傳動(dòng)比大，運行平穩，噪音小，且便于維護； 此外，中心傳動(dòng)球磨機由于采用圓柱子滾子軸承，減少了摩擦阻力和靜阻力矩，加上使用了液力偶合器和齒輪減速器，使配用電動(dòng)機功率較常規磨機減小，節能效果顯著(zhù)。
衡陽(yáng)有色冶金機械廠(chǎng)生產(chǎn)中心傳動(dòng)球磨機，產(chǎn)品在多個(gè)選廠(chǎng)得到應用。甘肅隴南西和福利選礦廠(chǎng)選用衡陽(yáng)冶金礦山機械廠(chǎng)研制的國內第一臺QSZ-1530 中心傳動(dòng)球磨機與青羊峽選礦廠(chǎng)選用的格子型球磨機相比，臺效增加0． 33t /h，溢流細度增加11個(gè)百分點(diǎn); 并由于中心傳動(dòng)球磨機比同規格的球磨機裝機容量減少20kW，實(shí)測功耗減少25kW，即減少28． 4%，所以預計每年可節電18. 36 萬(wàn)kW/h。
2.6 離心自磨機
所謂自磨，就是利用礦石本身作為磨礦介質(zhì)而磨碎礦石。50 年代，自美國哈丁公司將自磨機的直徑調整到滿(mǎn)足工業(yè)化生產(chǎn)要求，自磨機便開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)。
自磨機由于對礦石的性質(zhì)要求比較嚴格，而且自磨機只有在每日處理量達到上萬(wàn)噸的大型廠(chǎng)礦中，使用直徑大于8m 的自磨機，經(jīng)濟成本方面才會(huì )有優(yōu)勢，所以適用范圍并不寬。在此基礎上，發(fā)展起來(lái)了一種新型的自磨機－離心自磨機。
磨機工作時(shí)，物料從進(jìn)料口進(jìn)入磨礦筒落至下部高速旋轉的離心盤(pán)上，受到強大的離心力作用而被甩出離心盤(pán)。由于離心盤(pán)是錐面狀( 其傾角一般在35～50°的范圍) ，因被甩出的物料除有水平的切向速度外且具有垂直向上的運動(dòng)速度，在四周磨礦簡(jiǎn)的限制下，物料順粒將作螺旋形上升運動(dòng)，筒內的物料在高速旋轉錐面離心盤(pán)的作用下形成螺旋狀流態(tài)化。在運動(dòng)中率擦阻力的作用下物料顆粒的運動(dòng)速度逐漸衰減，當豎向速度為零時(shí)，順粒便停止向上運動(dòng)，在重力及下部向上運動(dòng)物料的擠壓作用下，物料由磨礦筒四周向中心返落至離心盤(pán)被再次甩出，如此無(wú)限循環(huán)。
離心自磨機本身具備了中碎、細碎及磨礦多種功能，能一次將粗碎后的物料破磨至一般細磨磨機所生產(chǎn)的粒度。在陶瓷、玻璃行業(yè)，離心自磨機也取得了很好的應用效果，特別是在建筑石膏行業(yè)使用的2 年多，處理能力平均達到5t /h，+0.12mm 粒級分布率為17%，取得良好的生產(chǎn)效果，生產(chǎn)的石膏粉能滿(mǎn)足對建筑石膏的要求。
3 磨礦設備的發(fā)展方向
新型磨礦設備主要應用于化工、制藥等行業(yè)，在選礦行業(yè)的應用較少。因此，應用于選礦行業(yè)的新型磨礦設備的發(fā)展方向主要有以下兩個(gè)方面:
( 1) 上世紀80 年代前，掀起了磨機大型化的熱潮，中信泰富Sino 鐵礦應用了Φ12． 19 ×10.97m 自磨機，而中鋁秘魯則采用了Φ8.5 ×12.8m 球磨機。但傳統的齒輪傳動(dòng)不適應于如此大的磨機，因而出現了環(huán)形電機無(wú)齒輪傳動(dòng)和組合柔性傳動(dòng)。隨著(zhù)磨機規格的大型化，有很廣闊的前景。
( 2) 設備的發(fā)展雖然取得了一定的成功，但是還存在一些方面的難題有待解決，如大型化的磨機磨礦效率不太理想、設備使用壽命較小型磨礦設備短等。必須把設備的大型化以及高效節能化綜合考慮，并把現階段的材料科學(xué)和優(yōu)秀的磨礦理論方面的成果有機地結合起來(lái)，使制造出的大型設備可以在保證磨礦效率的前提下，提高設備的臺效和使用壽命，實(shí)現資源的綜合利用。
4 結論
( 1) 現在普遍使用的溢流型球磨機，存在著(zhù)大密度的金屬礦物易過(guò)粉碎、產(chǎn)品粒度不均勻等問(wèn)題;格子型的球磨機，產(chǎn)品粒度均勻，但是檢修不便，格子板尺寸也還有待改善。
( 2) 新型磨機在排礦方式、傳動(dòng)機構、筒體形狀等方面得到了改善，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到了較好的應用。
( 3) 我國磨礦設備的發(fā)展方向，主要集中在磨機大型化的同時(shí)，提高磨礦設備的能源利用率，使磨機更加高效節能化。
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