粉磨是將小塊物料磨成粉狀物料的過程。磨機是目前工業(yè)上廣泛使用的細磨機械，能粉磨各種硬度的物料，在選礦場中被廣泛用來細磨各種礦石；在發(fā)電廠用來制備煤粉；在水泥廠用來粉磨原料、熟料、煤和其他混合料；在陶瓷制品和玻璃等生產(chǎn)中，粉磨作業(yè)都占有一定的地位。歸納起來，粉磨的目的如下：
①增加物料的表面積在水泥生產(chǎn)中，保證生料在窯中得到充分的化學反應，使煤粉能夠充分完全燃燒，使水泥有利于水化產(chǎn)生較高的強度。為此，需將水泥生料的細度控制在0.08mm方孔篩篩余在10%以下，水泥細度控制在8%以下，煤粉控制在14%以下（物料經(jīng)過粉磨后的細度以篩余百分數(shù)表示）。
?、谑垢鞣N物料混合均勻水泥生產(chǎn)中，生料中的石灰石、黏土和鐵粉，水泥中的礦渣、石膏和熟料等經(jīng)過磨機粉磨后不但能磨細，還能混合均勻，以保證水泥的質量。
由于物料被粉磨的方式不同，因此是否采用研磨介質以及磨機結構、磨機運動方式、操作方法和生產(chǎn)特點等不同，粉磨設備也各式各樣，有的彼此差別還很大。建材工業(yè)中一般常見的有球磨、棒磨、立式磨（輥磨）、自磨磨機、輥壓機、陶瓷磨等。有時在生產(chǎn)和科研中還使用振動磨、氣力磨等超細磨設備。
磨機的分類方法如圖1-1所示，其中（a）~（c）類是靠研磨介質的沖擊和研磨作用粉磨物料的有介質磨；（d）類是無介質磨；（e）類是靠擠壓研磨粉磨物料的立式磨；（f）和（g）類磨機借錘與料、料與料間的撞擊、摩擦來粉磨物料；（h）類磨機靠兩個相對回轉的輥子對物料擠壓來進行粉磨。在結構上，（a）～（c）類為圓筒形。
建材工業(yè)中以球磨（包括棒磨）應用最普遍，近年來輥磨機（又稱立磨）和輥壓機在新型干法水泥生產(chǎn)線上大量采用。但由于球磨機等粉磨設備的工作效率相對較低、能耗較高、金屬消耗量大，因此為了降低生產(chǎn)成本，就必須在了解粉磨作業(yè)的前提下，根據(jù)物料的性質、入料粒度和出磨產(chǎn)品的細度要求，合理選擇粉磨工藝流程和粉磨設備。
球磨機是建材、冶金、選礦和電力等工業(yè)中廣泛應用的一種粉磨設備。其優(yōu)點有：①對物料的適應性強，可制成規(guī)格大小不同的磨機，因而能適應各種生產(chǎn)能力的要求，每小時產(chǎn)量從幾百克到幾百噸，尤其是能連續(xù)生產(chǎn)，且生產(chǎn)能力大，可滿足現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需要；②粉碎比大，可達300以上，并易于調整產(chǎn)品的細度；③結構簡單，堅固，操作可靠，維護管理簡單，能長期連續(xù)運轉；④密封性好，可負壓操作，防止粉塵飛揚；⑤能適應干法、濕法作業(yè)操作，還可將干燥和粉磨作業(yè)同時進行。其缺點是：①工作效率低，有效電能利用率僅2%左右，其余大部分電能都轉變?yōu)闊崃慷鴵p失；②機體笨重，大型磨機重達幾百噸，投資大；③由于筒體轉速較低，一般為15～20r/min，因此一般需配置減速裝置；④研磨體和襯板的消耗量大，粉磨每噸水泥約耗鋼材1kg；⑤工作時噪聲大。
一、工作原理與研磨體的運動狀態(tài)
球磨機的主體是一個由鋼板卷成的水平支承的回轉圓筒體，筒體內(nèi)壁裝有襯板，內(nèi)部裝有不同規(guī)格的鋼球、鋼段或瓷球、剛玉球等研磨體（或稱研磨介質）。當磨機以適當速度回轉時，簡體內(nèi)的研磨體由于慣性離心力的作用，貼附在磨機筒體內(nèi)壁的襯板上，與筒體一起回轉，被帶到一定的高度后，因其本身的重力作用，會像拋射體一樣落下，將筒體內(nèi)的物料擊碎。
研磨體在磨機回轉過程中，除有上升、下落的循環(huán)運動外，還有滑動和滾動運動，致使在研磨體、物料、襯板之間產(chǎn)生研磨作用，將物料磨細，如圖1-2所示。物料在受到?jīng)_擊破碎和研磨磨細的同時，從進料端連續(xù)喂入的物料對磨內(nèi)的物料形成向出料端的擠壓作用，加上進料端物料與出料端物料本身的料面存在著高度差，因此磨機筒體雖然是水平安裝的，但磨內(nèi)物料仍能夠由進料端向出料端緩慢移動；干法粉磨時的通風作用或濕法粉磨時的加水作用，能夠將粉磨細的物料帶向出料端，完成粉磨作業(yè)。
顯然，磨機在正常運轉時，研磨體的運動狀態(tài)對物料的粉磨作用有很大的影響。能被磨機帶到較高處、像拋射體一樣落下的研磨體，因其具有較高動能，故對物料有較強的沖擊破碎作用；不能被磨機帶到高處的研磨體，則和物料一起滑下，對物料具有較強的研磨作用。
研磨體在磨內(nèi)的運動狀態(tài)與磨機轉速、磨內(nèi)存料量及研磨體的裝填數(shù)量有很大關系。因為筒體的轉速決定著研磨體能產(chǎn)生的慣性離心力的大小，當筒體具有不同的轉速時，研磨體的運動狀態(tài)便會出現(xiàn)如圖1-3所示的三種情況。
當筒體轉速過低時，不能將研磨體帶到較高高度，研磨體和物料隨即因重力作用產(chǎn)生下滑，研磨體呈傾瀉運動狀態(tài)，對物料的沖擊作用很小，幾乎只起到研磨作用，因而粉磨效果不佳，生產(chǎn)能力降低。當筒體轉速過高時，由于慣性離心力大于研磨體自身的重力，因此研磨體和物料貼附在筒體內(nèi)壁上隨筒體一起回轉不降落，研磨體呈圓周運動狀態(tài)，對物料起不到任何沖擊和研磨作用。只有在筒體轉速適中，研磨體被提升到一定高度后拋落下來，呈拋落運動狀態(tài)時，才對物料有較大的沖擊和研磨作用，粉磨效果較好。
在球磨機筒體中，研磨體裝填數(shù)量較少，筒體轉速較高，研磨體的滾動和滑動則較小，由此引起的對物料的研磨作用就?。划斞心ンw裝填的數(shù)量較多時，分布在靠近筒體橫斷面中心部分的研磨體不足以形成拋射運動，而是產(chǎn)生較多的滾動和滑動，致使物料受到研磨作用而磨細。所以，在粉磨粒度較大或較硬的物料時，研磨體的平均尺寸要大些，裝填數(shù)量可少些，從而保證研磨體具有足夠的拋射降落高度，加強沖擊破碎作用；反之，在粉磨粒度較小或較易粉磨的物料時，研磨體的平均尺寸可以小些，但裝填數(shù)量應多些，使之與物料接觸的表面積大些，以加強研磨作用。
在實際生產(chǎn)中，為了有效利用研磨體的能量，一般用隔倉板將磨機筒體分隔為2~4個倉，前倉裝的研磨體（鋼球和鋼棒）主要對物料起沖擊破碎作用，后倉裝的研磨體（鋼段）主要對物料起研磨作用。
球磨機的規(guī)格用筒體的內(nèi)徑（m）X長度（m）來表示，例如￠4.2m X13m。
二、球磨機的分類
球（棒）磨機的主要工作部分是一個水平放置的回轉圓筒，差別在于筒體的形狀、研磨體的形狀、筒體支承方式、傳動方式、卸料方式、操作方法和生產(chǎn)特點不同。
?。?）按所裝研磨介質的不同來分
球磨機：筒體內(nèi)裝鋼球或鋼段，這種磨機使用最普遍。
棒球磨：筒體內(nèi)第一倉裝鋼棒作為粗磨介質，這種磨機產(chǎn)品均勻，多用于濕法粉磨水泥生料。
礫石磨：用礫石、卵石、瓷球等為研磨介質，花崗巖、瓷料等作襯板，用于生產(chǎn)白色或彩色水泥以及陶瓷工業(yè)原料。
?。?）按筒體的形狀分
短筒磨機：筒體長度和直徑之比L/D≤1.5［圖1-4（a）、（c）］，一般用于粗磨或一級磨。
長筒形磨機：筒體長度和直徑之比L/D＞1.5［圖1-4（b）、（d）、（e）］，當L/D值為3～7時，則稱為管磨機；管磨機內(nèi)部常分隔為幾個倉，稱為多倉式管磨機，這種磨機在水泥廠用得較多。
?。?）按卸料方式分
?、僦行男读鲜侥C這種磨機是在中空軸上開孔作為出料口，其中又分為：
a.溢流式中心卸料式磨機如圖1-4（a）、（c）所示，這種磨機在粉磨時，磨內(nèi)料面必須高出卸料口，使物料溢流而出，工作時料球裝得多，磨內(nèi)結構簡單，但操作不靈活，粉磨過程不能調整。
b.格子式卸料式磨機：為克服上述卸料缺陷，在磨尾裝有格子式提升板以幫助卸料，如圖1-4（b）、（d）、（e）所示，這類磨機在水泥廠應用較多。
?、谥胁啃读鲜侥C這種磨機在筒體中部的周壁上開孔以卸料，如圖1-4（f）所示。實際上它相當于兩臺端部周邊卸料磨機的合成，因而使設備緊湊、省材料、單位動力產(chǎn)量高，多用于圈流粉磨生料系統(tǒng)。
（4）按傳動方式分
中心傳動式磨機：由卸料端經(jīng)空心軸直接與減速機連接，由電動機帶動，傳動軸中心與筒體線一致，如圖1-5（a）所示。
邊緣傳動式磨機：將電動機的動力經(jīng)過減速機后傳到與磨機筒體中心線相平行的傳動軸。上，再經(jīng)過軸上的小齒輪帶動裝在磨筒體上的大齒輪，使磨機回轉，如圖1-5（b）所示。
?。?）按支承方式分
主軸承支承式磨機：球磨機兩端的中空軸支承在主軸承上，如圖1-6（a）所示，這種支承方式比較普遍。
滑履支承式磨機：通過緊固在磨機筒體上的輪帶支承在滑履上運轉，如圖1-6（b）所示。
?。?）按其他形式分
按生產(chǎn)特點又分為干式和濕式球磨機，間歇磨和連續(xù)磨。其中濕式球磨機多用于濕法生產(chǎn)，間歇磨多用為化驗室的試驗磨以及陶瓷磨機。工業(yè)生產(chǎn)都用大型連續(xù)磨。
三、球磨機的構造
球磨機雖然有多種類型，但主要構造大體相同，都是由筒體（含隔倉板、襯板、研磨體、磨門）、進料裝置、卸料裝置、支承裝置和傳動裝置等部分組成。圖1-7～圖1-9所示為幾種球磨機的構造。
?。?）筒體
球磨機的筒體是一個空心圓筒，被粉磨物料就是在筒體內(nèi)受到研磨體的沖擊和研磨作用而被粉磨細的。除承受襯板、隔倉板、研磨體和物料的重量外，筒體工作時還受到研磨體的沖擊，運轉起來會產(chǎn)生巨大的轉矩，所以在筒體上產(chǎn)生的是交變應力。這就要求制造筒體的金屬材料強度要高，塑性要好。一般用于制造筒體的材料是普通結構鋼，大型磨機的筒體一般用16Mn鋼制造。
筒體上的每個倉都設有一個磨門（又稱人孔）。開設磨門是為了便于安裝或更換襯板、隔倉板，裝填或倒出研磨體，以及人員進入磨內(nèi)檢修。但開設磨門會降低筒體的強度，因此磨門不能開得過大，只要能滿足零部件和檢修人員的進出即可，且磨門周圍要焊接加強鋼板。
筒體兩端有端蓋。端蓋有焊接和鑄造兩種結構。一種結構焊接端蓋是鋼板直接焊在筒體上使其成為一體的，其特點是用料少，機件輕，制造簡單，質量容易保證。另一種結構是把端蓋和中空軸分別鑄造，加工后再把兩部分組裝在一起，用螺栓連接，這種結構消耗材料多，加工量大。
?。?）襯板
襯板的作用是保護磨機筒體，使筒體免受研磨體與物料的直接沖擊與摩擦；利用不同工作表面形狀的襯板可以調整磨內(nèi)各倉研磨體的運動狀態(tài)；分級襯板還能使磨內(nèi)的研磨體按照從進料端到出料端方向由大到小自動分級。
球磨機的襯板大多用金屬制造，也有少量用非金屬材料制造的。由于各倉內(nèi)研磨體的工作狀態(tài)不同，與之相應的各倉襯板的材料也不同。在粉碎倉，襯板應具有良好的抗沖擊性能。高錳鋼抗沖擊韌性好，且在受到?jīng)_擊時其表面可冷作硬化，變得愈加堅硬耐磨，因此，大多數(shù)磨機粉碎倉的襯板都采用高錳鋼制造。在細磨倉中，要求襯板主要具有良好的耐磨性能。襯板材料多為耐磨的冷硬鑄鐵、合金鋼等。
確定襯板的規(guī)格應考慮搬運、裝卸和進出磨門時方便。目前，磨機襯板尺寸已經(jīng)基本統(tǒng)一，其寬度為314mm，整塊襯板長度500mm，半塊襯板長度為250mm，平均厚度在50mm左右。
?。?）隔倉板
隔倉板分單層和雙層兩種，其作用是：分隔研磨體；篩析物料；控制磨內(nèi)物料流速；調控磨內(nèi)通風量。
?、賳螌痈魝}板如圖1-10（b）所示，由扇形箅板組成，用中心圓板將這些扇形箅板連接成一個整體。隔倉板外圈箅板用螺栓固定在磨機筒體的內(nèi)壁上，內(nèi)圈箅板裝在外圈箅板的止口中。中心圓板與環(huán)形固定圈用螺栓與內(nèi)圈算板固定在一起。單層隔倉板的另一種形式是由若干塊弓形箅板組成的，如圖1-10（a）所示。
已磨至小于箅板孔的物料在新喂人物料的推動下，穿過篩板孔進入下一倉。單層隔倉板的通風阻力小，占磨機容積小。
②過渡倉式雙層隔倉板圖1-11所示為棒球磨過渡倉式雙層隔倉板，由一組盲板2和一組箅板7組成，隔倉板朝進料方向的一面是盲板，當一倉內(nèi)料漿面高于環(huán)形固定圈時，料漿就流進雙層隔倉板中間，然后再經(jīng)箅板進入二倉。大塊物料和碎研磨體被阻留在雙層板之間，定時停磨清除。倉板座3用螺栓4固定在磨機筒體5上，盲板2裝在倉板座3上，環(huán)形固定圈1裝在盲板上，箅板7裝在倉板座3上，盲板2與箅板7的中間有定距管5用螺栓擰緊，在箅板7上裝有中心圓板9。
?、厶嵘诫p層隔倉板如圖1-12所示，物料通過算板3進入雙層隔倉板中間，由揚料板4將物料提升至圓錐體2上，隨著磨機回轉進入下一倉。盲板8和揚料板4用螺栓固定在隔倉板架10上，隔倉板座6及木塊7用螺栓固定在磨機筒體9的內(nèi)壁上，算板7及盲板2裝在隔倉板座6上，圓錐體2裝在雙層板中間，在圓錐體上裝有中心圓板1。
提升式雙層隔倉板有強制物料流通的作用，即通過的物料量不受相鄰兩倉物料水平面高度的限制，甚至在前倉的物料面低于后倉的情況下仍可通過物料，利于控制其前后兩倉的適宜球料比，因而適于安裝在干法磨機的粗碎倉內(nèi)。因在粗磨倉內(nèi)，沖擊是粉碎物料的主要形式，所以要求該倉有較少的存料，以利于沖擊作用的發(fā)揮。但該隔倉板會使磨機的有效容積減??；在其兩側的存料較少，此區(qū)域的粉碎效率降低，同時也加劇了隔倉板的磨損；較單層隔倉板結構復雜，通風阻力較大。
?、芎Y分隔倉板篩分隔倉板也屬于雙層隔倉板，分別有錐形篩板型篩分隔倉板、微介，質型篩分隔倉板、扇形篩板型篩分隔倉板、篩分倉型篩分隔倉板幾種。隔倉板的箅孔能讓物料通過，但不準研磨體竄倉。算孔的排列方式有多種，工程中主要采用的是同心圓和輻射狀兩大類。
?。?）支承裝置
球磨機的支承裝置有主軸承和滑履軸承兩類。
?。?）進料、卸料裝置
磨機進料、卸料裝置是磨機整體中的一個組成部分，物料和氣流（干法磨）或水（濕法磨）通過進料裝置進入磨內(nèi)，通過出料裝置排出磨外。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，磨機的進料、卸料裝置各有不同的類型。
①進料裝置采用主軸承支承的球磨機通過中空軸進料，其進料裝置有溜管進料裝置、勺輪進料裝置和螺旋進料裝置?；哪ゲ捎眠M料溜筒直接進料，物料通過溜筒滑入磨內(nèi)。
②卸料裝置磨機的卸料一般采用中空軸卸料裝置，物料由最后一倉通過出料箅板后，在出料箅板上的揚料板作用下將物料提升至一定高度，然后滑到錐形卸料體上，再溜到出料螺旋套筒（也有用錐形套筒的）內(nèi)，靠內(nèi)螺旋葉片將物料推出磨外。
（6）傳動系統(tǒng)
磨機的傳動方式有邊緣傳動和中心傳動兩種。
邊緣傳動是由小齒輪與固定在筒體尾部的大齒輪嚙合，帶動磨機轉動。邊緣傳動分邊緣單傳動和邊緣雙傳動兩種形式。對于邊緣單傳動，可以用高速電動機與減速機連接，減速機低速軸與小齒輪軸連接驅動；也可用低速電動機直接與小齒輪軸連接驅動。采用低速電動機驅動省去了減速機，但電動機的造價較高。
邊緣雙傳動也有用高速電動機與低速電動機兩種形式。兩種傳動形式的優(yōu)缺點與連續(xù)單傳動相同。
中心傳動是指減速機的輸出軸和磨機中心線在同一條直線上。中心傳動也分為單傳動和雙傳動兩種。
中心傳動的機械效率一般為0.90~0.94，如采用行星齒輪減速機、對稱式齒輪減速機，傳動效率可達0.99；而邊緣傳動的機械效率一般為0.85～0.90。因此，大型磨機采用中心傳動更節(jié)能。
邊緣傳動磨機的大齒輪直徑較大，制造困難，占地多，但齒輪精度要求較低。中心傳動結構緊湊，占地面積小，但制造精度要求較高，對材質和熱處理的要求也高，造價也要高一些。
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