❶ 球磨機
球磨機是目前硅酸鹽工業上廣泛使用的一種粉磨機械。它的主要特點是：適應性強，對於多數固體物料均能進行細磨；構造簡單，操作管理容易，對物料在進行研磨時多項工藝參數，如物料細度等能准確控制，維護檢修方便等，在非金屬礦產加工中通常採用濕法作業的間歇式球磨機。
一、間歇式球磨機構造和工作原理
圖3-12所示為間歇式球磨機構造示意圖。筒身6用鋼板卷制焊接而成，筒身的中部有加料口7供加料和卸料之用，有的筒身在其中部還開有人孔，供檢修筒身內部時用。筒身內腔鑲以襯板14，筒體兩側通常焊接有鍛造而成的法蘭圈，以供固接端蓋8之用。主軸頭11即與端蓋固接，並由固定在機座13上的裝置有滑動軸承或滾動軸承的軸承座12所支承，一側的端蓋上緊固著大齒圈5，齒圈可有內齒或外齒的形式。電動機1經減速器3通過摩擦離合器4和傳動齒輪帶動大齒圈而使筒體回轉。
圖3-12間歇式球磨機示意圖
1-電動機；2-離合器操縱桿；3-減速器；4-摩擦離合器；5-大齒圈；6-筒身；7-加料口；8-端蓋；9-旋塞閥；10-卸料管；11-主軸頭；12-軸承座；13-機座；14-襯板；15-研磨體
間歇式球磨機工作原理是：筒體內裝載了一定數量的瓷球或礫石的研磨體15，被磨物料及適量的水從加料口加入，按工藝要求對物料、水和研磨體應進行適當的配比。當筒體回轉時，研磨體在離心力的作用下，貼在筒體內壁與筒體一起回轉上升，當研磨體被帶到一定高度時，由於重力作用而被拋出，以一定的速度降落，在研磨體降落過程中，筒體內的物料受到研磨體的沖擊和研磨作用而被粉碎。如圖3-13所示。當物料磨到要求的細度後，則停機卸料。卸料時，先使球磨機加料口朝上，打開蓋子，裝上帶孔的卸料管10，再轉動筒體使加料口朝下，此時打開卸料管的旋塞閥9，筒體內的料漿就可自動流出，研磨體則被阻留在筒體內。為了加快料漿流出的速度和使料漿卸得更完全，亦可在卸料的同時，通入壓縮空氣，以使料漿在壓縮空氣的壓力作用下流出。
圖3-13球磨機研磨物料的作用
球磨機的規格，以筒體直徑×筒體長度來表示，如QM2100×2100等，一般筒身長度與筒身直徑的比例
二、主要參數的確定
（一）轉速
球磨機的轉速對其操作有很大影響，如果轉速適當，則能使細磨操作在較高的效率下進行。轉速太快，由於離心力太大，研磨體將緊貼在筒體內壁，不會沿拋物線軌跡降落，這樣就不能給物料以有效的粉碎作用，球磨速度和球磨效率將大大降低；反之，轉速太慢，則研磨體升舉高度不足，在單位時間內，研磨體對物料作用的次數少了，粉碎功也小了，球磨效率也會降低。所以適當的轉速，即是指球磨機筒體轉速不太快也不太慢情況下的合理的轉速。
在確定磨機轉速時，一般以筒體內研磨體升舉情況，或脫離點位置對物料能作最大粉碎功作為依據。
當球磨機筒體的轉速達到某一數值時，最外層研磨體的脫離角等於0，即研磨體升到筒體頂點，不再沿拋物線軌跡落下，這個轉速稱為球磨機的臨界轉速，以n0表示。
由研磨體外層半徑R1和研磨體所在位置與重線夾角α，可以寫出研磨體自重與離心力平衡方程式，消去研磨體自重
非金屬礦產加工機械設備
當cosα＝1，得臨界轉速
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式中D——筒體內徑（m）；
d——研磨體的直徑（m）。
因為d≤D，故上式近似成為
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通過理論分析計算，當研磨體的脫離角為54°44′時，可獲得最大的降落高度。
以α＝54°44′，R＝R1代入（3-21），即可求得磨機的工作轉速
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式中n——球磨機的工作轉速（r/min）；
D——筒體的內徑（m）。
工作轉速與臨界轉速之比稱為球磨機的轉速比
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即
應當指出，上述計算的磨機轉速，均是忽略了研磨體滑動及物料對研磨體運動的影響，並以最外層研磨體層為基礎而推導出的。實際上磨機的工作轉速與很多因素有關，至今尚無定論。上述理論公式僅可作為參考。所以轉速比q往往波動范圍較大，多數球磨機的轉速比q在0.75～0.85之間。
（二）功率
球磨機運轉時所需要的功率，其中大部分消耗在有益的工作上，即升舉研磨體至一定的高度，並使之具有一定速度拋射出去，按拋物線軌跡下落，進行沖擊粉碎物料；另一小部分則消耗在克服機械的摩擦阻力。
根據理論分析計算，消耗在升舉研磨體和物料的功率為N
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式中N——功率（kW）；
ρ——研磨體的容積密度（t/m3）；
D——筒體內徑（m）；
L——筒體長度（m）。
上式中的系數c由轉速比q及比例系數K值決定，而K的大小除與轉速有關外，還與研磨體的裝填量有關。
在實際工作中，通常以填充系數φ來表示球磨機中研磨體的裝填量。填充系數
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式中M為球磨機的研磨體的總質量。
在不同的q、φ值下，K的大小可從表3-9查出。
表3-9在不同的q、φ條件下的K值
在合理的工作制度下，一般K≤0.5，這樣K4和K6都遠小於1，系數
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從表3-10可查出不同轉速比時系數c的值。
表3-10在不同q值條件下的c值
按式（3-24）計算的球磨機需要的功率是偏高的，因為實際上研磨體落下時有一部分能量要「給回」筒體，但是這部分能量在總能量中究竟佔多少，目前尚無法確定。因此，式（3-24）僅供選擇球磨機配套用電動機時參考，在最後確定電動機功率時，還必須以實際操作數據作為依據。至於克服機械摩擦阻力需要的功率和功率儲備，就不必再計算了。
（三）生產能力
影響磨機生產能力因素很多，例如物料性質、入料粒徑大小、欲磨細程度、加料均勻程度和磨機的裝填程度及研磨體種類等，至今還沒有一個能將這些因素全部包括在內的計算公式，確切的數據必須通過生產實踐才能確定，現將一般常用的計算公式介紹如下：
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式中Q——球磨機的生產能力（t/h）；
D——球磨機筒體的有效內徑（m）；
V——球磨機筒體的有效容積（m3）；
n——球磨機筒體的轉速（r/min）；
M——研磨體載裝量（t）；
K——球磨機單位功率產量（t/kW·h）。
三、使用
在非金屬礦產加工中，球磨機是原料粉磨工序的設備，其操作好壞將直接影響後道工藝的正常生產，所以應盡可能使之在最佳的條件下操作。
（一）球磨機型號規格的選擇
應根據工廠的規模，技術力量和維修能力等具體情況來決定。一般大型磨機操作強度大，單位功耗低，但設備笨重，安裝維修比較困難，在使用上不夠機動靈活。中、小型磨機體積較小，重量較輕，機動靈活，適應性強，安裝和維修方便，但操作強度較小，單位功耗偏高。磨機的數量根據所需要處理的物料量和每台磨機的生產能力，由計算確定，並應注意留有適當的備用數。
由於球磨機本身重量大，運轉時會產生振動，故應安裝在堅固的基礎上，基礎重量一般可按機器重量的3～5倍考慮。
（二）研磨體的裝載和選擇
研磨體的材料，除考慮物料的污染問題外，還要從價格、來源、硬度、重度、是否有害成分和著色元素等考慮，以硬度高、重度大的為好。常用的有瓷球、剛玉、天然燧石等。我國許多工廠用旅順口鵝卵石（含氧化硅98%，重度2.6×10N/m3）。
研磨體的大小推薦d≤（1/18～1/24）D,d為研磨體尺寸（mm）,D為磨機凈空直徑（mm）。研磨體表面要光滑，不要有凹坑。
研磨體總裝量一定時，體小則數量多，表面積大，對研磨有利；體大則數量小，碰擊力大。故研磨體級配要有大有小，不能一律。一般認為大中小各佔50%、10%、40%為好這時空隙最小（佔22%左右）。
研磨體的形狀，有球形、扁平、短柱形等。以研磨為主的粉磨，短柱形為好；以撞擊為主的粉磨，球形為好。
研磨體的裝填量，太少了球磨效率低，太多了相互干擾碰撞。以填充系數（φ）表示研磨體的裝填程度：
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式中A——研磨體在筒體有效截面上的填充面積（m2）；
W-研磨體裝填重量（N）；
R——磨膛半徑（m）；
L——磨膛長度（m）；
r——研磨體重度（N/m2）。
球磨機應盡量在滿載下運轉，因為研磨體所佔的重量比例最大，空載與滿載運轉的功率消耗相差無幾。對於濕法間歇式球磨機，實際採用的填充系數一般為φ＝0.4～0.5。
（三）球磨機的使用要點
（1）開機前應檢查各部件的靈活性、離合器位置，上緊緊固件；
（2）潤滑油應充足，特別是主軸承、減速箱的潤滑必須可靠；
（3）出現不正常雜訊，應停車檢查；
（4）嚙合齒輪的間隙和接觸面積要調整適當，調節時，筒體不裝載，松開主軸承的緊固螺栓，然後調整筒體位置；
（5）內襯崩塌或磨損過度，要及時填補或更換；
（6）要特別注意兩端軸頭的同心對中，不然的話，易損壞端蓋和主軸承。
間隙式濕式球磨機的型號、規格和主要技術性能見表3-11。
表3-11間歇式濕磨球磨機的型號規格和主要技術性能
球磨機常見故障及排除方法見表3-12。
表3-12球磨機常見故障產生原因及其排除方法
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