1.2.3　非金属矿物的粉磨设备

迄今的磨矿方法主要是机械粉碎。常用设备是各类干法磨粉机，如雷蒙磨、立式磨、机械冲击磨、振动磨、球磨机、锤磨机、辊磨机等。根据是否使用研磨介质，又可分为两类：一是无研磨介质磨机，包括雷蒙磨、炫磨机、锤磨机、辊磨机、机械冲击式磨机等；二是介质研磨机，包括球磨机、振动磨、搅拌磨等。常用的磨机类型、磨矿原理、给料粒度、产品细度及应用见表1-5。

1.2.3.1　球磨机

球磨机是最常用的非金属矿磨矿设备之一，广泛应用于非金属矿及其他矿物的粉碎加工。球磨机按筒体形状可分为短筒球磨机（简称球磨机）和圆锥式球磨机，球磨机的筒体长度与直径之比为1:（1～2）；管磨机，它的筒体长度与直径之比为1:（2～7）；按操作方式分为间歇性球磨机和连续式球磨机；按卸料方式分为中心卸料式球磨机（它又可分为溢流型球磨机和格子型球磨机）及周边卸料式球磨机；按球磨机筒体支承的方式分为中心传动的球磨机（它的传动轴的轴心与球磨机筒体中心线一致）和边缘传动的球磨机（它的传动装置是将电动机的动力经减速机传递给传动轴，轴心与球磨机筒体中心线平行，再经轴上小齿轮带动筒体端盖上的大齿轮，使磨机筒体旋转）。如图1-26所示为球磨机的种类。

间歇式球磨机［图1-26（a）］结构简单，主要用于陶瓷原料、颜料及釉料，如硅酸锆的粉碎加工。间歇式球磨机可以通过调节磨矿时间来调节产品细度，但粉碎效率较低，操作也不方便。

中心卸料式球磨机是一种连续式球磨机。其中溢流型球磨机结构简单［图1-26（b）］，因筒体内物料和磨矿介质总高度高于筒体中心线，降低了介质的有效降落高度，磨矿效率较低。带有卸料箅板（格子型）球磨机［图1-26（d）］的强制排矿作用可以弥补溢流型球磨机的缺点，可减少矿石过磨；而且装球多，大球和小球均可装入，且小球不会被排出，还能形成良好的工作条件，因此，在相同的条件下，生产能力较高，且耗能较低，缺点是结构略微复杂。通常，溢流型球磨机的产品细度较格子型球磨机细，因此，格子型球磨机常用做非金属矿粗选前的粗磨。如石墨的粗磨粗选作业，而溢流型球磨机常用于再磨再选（精选）作业，如石墨的再磨再选作业。

周边卸料式球磨机［图1-26（c）］的粉碎效率比中心卸料式球磨机高，因此，常用于重质碳酸钙的粉碎加工。但这种球磨机需要设置密封装置，衬板结构也较复杂。

圆锥式球磨机［图1-26（e）］的筒体由圆锥和圆筒构成。在筒体内，大粒径的磨矿介质较多地分布在加料枢轴圆筒部分，而小粒径的磨矿介质较多地分布在卸料器的圆锥部分。因此，物料在筒体内先经大粒磨矿介质磨成小颗粒，再经小粒径磨矿介质细磨成微细粒径的产品。因此，产品粒度较长度相同的圆筒球磨机均匀，且磨矿效率较高。

管磨机［图1-26（f）］中的物料在筒体内的滞留时间长、粉碎比大，主要用于水泥熟料的粉碎，但是，由于磨矿介质在筒体内粒径分布不均匀，因此磨矿效率较低。

多仓式管磨机［图1-26（g）］，在管磨机筒体内用箅板隔成若干仓室，并适当地配比不同粒径的磨矿介质，使物料在筒体内分段研磨，可提高磨矿效率。

带分级衬板式管磨机［图1-26（h）］，在管磨机筒体内设置分级衬板，磨矿介质可按粒径大小有规律地自行分布，即靠近进料端的磨矿介质粒径较大，而靠近卸料端的磨矿介质粒径较小，从而提高了磨矿效率；另外，较多仓室管磨机节省隔仓板，减少易损件磨耗，并降低物料及干式粉碎时的空气阻力。

球磨机的特点是粉碎比大、结构简单、产品系列标准化、衬板等易磨损部件便于更换、工艺成熟、运转可靠等；球磨机可以适应不同情况下的操作，如磨矿与干燥、磨矿与混合同时进行等。但是一般来说球磨机的粉矿效率不高，且设备笨重，运转噪声较大。

当球磨机按规定的转速运转时，磨矿介质与物料一起，在离心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后，由于重力作用而脱离筒壁沿抛物线轨迹下落。然后，它们又被提升到一定高度，又沿抛物线轨迹下落，如此周而复始，使处于磨矿介质之间的物料受冲击作用而被击碎。同时，由于磨矿介质的滚动和滑动，使颗粒受研磨、摩擦、剪切等作用而被磨碎。

球磨机的转速大小决定着筒体内磨矿介质的运动状态和磨矿作业的效果。当转速较小时，全部球荷被提升的高度较小，只向上偏转一定角度。当球荷的倾斜角度超过介质（钢球或瓷球等）在球荷表面上的自然休止角时，介质即沿此斜坡滚下。介质的这种运动状态称为泻落，如图1-27（a）所示。在以泻落式状态工作的磨机中，物料在介质间主要受到磨剥作用，冲击作用很小，故磨矿效率不高。如果磨机的转速足够高，介质边自转边随筒体内壁做圆曲线运动上升至一定高度，然后纷纷做抛物线下落，这种运动状态称为抛落式，如图1-27（b）所示。在抛落式状态工作的磨机中，物料在圆曲线运动区受到介质的磨剥作用，在介质落下的地方，物料受到介质的冲击和强烈翻滚着的介质的磨剥作用，故此种运动状态，磨矿效率最高。当球磨机的转速超过某一限度时，介质就贴在筒壁上而不再下落，这种状态称为离心运转，如图1-27（c）所示。发生离心运转时，物料也随筒体一起运转，即无介质的冲击作用，磨剥作用也很弱，粉碎作用几乎停止。

球磨机中最外层介质刚刚随筒体一起旋转而不下落时的球磨机转速称为临界转速，用n表示。球磨机的临界转速受球磨机大小（筒体直径和长度）的影响。临界转速与球磨机直径的关系，用下式表示。

　　 （1-1） 　　

式中，n_c为球磨机的临界转速，r/min；D为球磨机筒体直径，m。

理论上，当筒体转速达到临界转速时，完全没有研磨或粉碎作用；因此对物料粉碎所做的功等于零；当筒体转速极低时，研磨介质不能被筒体提起，所产生的粉碎功也趋于零。由此可见，在一定介质充填率条件下，球磨机中研磨介质对物料的粉碎功是筒体转速的函数，最大的粉碎功在转速为零和转速等于临界转速之间。转筒内最外一层球达到最大抛落高度时产生的粉碎功最大，此时筒体转速为球磨机的适宜转速，或称工作转速n，即：

　　 （1-2） 　　

通常将工作转速与临界转速之比的百分数称为转速率，用ψ表示，即：

　　 （1-3） 　　

一般ψ=0.72～0.81。

各种类型球磨机的基本结构大体上是相同的，一般均由回转筒体、传动装置、进料装置、出料装置、润滑装置等部分构成。如图1-28所示是用于方解石干磨（生产重质碳酸钙）的球磨机的结构。

两个相同的主轴承安装在磨筒的两端，每个主轴承装配一套润滑油站。回转筒体是磨机的主体，是由钢板焊接的壳体和进料出料耳轴组成。合金铸钢衬板安装在球磨机的内侧。排料装置由带有排风管和排料管的排料罩组成，在排料罩和球磨机壳体之间设有密封装置。

干式细磨球磨机有中心卸料和尾部卸料两种方式。采用边缘传动，即传动装置是将电动机的动力经减速机传递给传动轴，再经轴上小齿轮带动筒体盖上的大齿轮，使球磨机筒体旋转。

干式细磨球磨机的衬板及磨矿介质有两种：一种是铁质的；另一种是非铁质的。铁质衬板用奥氏体锰钢或高锰钢制造，介质为各种不同直径的钢球或合金；非铁质衬板采用燧石、陶瓷、氧化铝（刚玉）等制造，介质为燧石、氧化铝（刚玉）、陶瓷球、氧化锆球磨（珠）等。

管磨机的基本结构也与上述球磨机大致相同，但筒体长度大于筒体直径，且往往用隔仓板将筒体分为两个、三个或四个不同长度的仓室，故此种管磨机又称为多仓（室）管磨机。研磨介质一般为直径不同的钢球、钢棒，钢棒仅在某些粗磨作业时使用。管磨机的给料装置与普通球磨机不同，主要采用圆盘给料机、皮带给料机和电磁振动给料机。管磨有干磨和湿磨方式，主要用于水泥厂，其中用于粉磨水泥原料的又称为原料磨或生料磨，用于粉磨各种型号水泥熟料的又称为水泥磨。

磨机筒体内壁安装衬板，目的是保护内壁不受磨损并控制钢球在筒体内的运动，因此，衬板必须耐磨，表面几何形状适宜，并尽可能便于制造、装拆和维护，衬板的材质有硬质钢、高锰钢、铬钢、合金铸铁和陶瓷、刚玉、橡胶等。

衬板的几何形状和配置方式对磨机生产效率有直接影响。现有几种不同形状的衬板，大体上可分为平滑的和不平滑的两类。平滑衬板因钢球滑动较大，磨剥作用较强，故适用于细磨。不平滑衬板可将钢球带到较高处落下，有较大的冲击力，并对钢球和矿石有较强的搅动，故适用于粗磨。

球磨机中常用的磨矿介质有钢球、高铬钢段和球、氧化锆球、氧化铝球、瓷球等。磨矿介质的尺寸，直接影响球磨机产品的粒度和粒度分布。磨矿介质粒径越大，产品的粒度也越大、产量越高；反之，磨矿介质粒径越小，磨矿产品的粒径也越小，产量越低。因此，适宜的磨矿介质粒径，要视物料的性质，以及对产品粒度及粒度分布的要求而定。磨矿介质的密度也影响磨矿效率，一般磨矿介质密度较大，磨矿效率较高。

球磨机的规格用筒体直径×长度表示。但是，国内球磨机的型号规格表示方式目前各制造厂仍不统一，如ф900mm×1800mm溢流型球磨机表示为MQY90/180、MQY0918、MQY900×1800等；对于格子型球磨机，无论是湿式或干式的，均用MQG表示，有的厂则用MQS表示湿式，MQG表示干式；不过，根据文字说明一般都能分清楚。

球磨机目前仍是国内外广泛使用的粉磨设备，其中格子型和溢流型球磨机是非金属矿选矿常用的粉磨设备；短筒球磨机广泛用于方解石、白云石、石英、锆英砂等非金属矿的细磨。

1.2.3.2　雷蒙磨

雷蒙磨（Reymond mill）又称悬辊式磨机，其结构如图1-29所示。雷蒙磨的主要构成部分是固定不动的底盘和做旋转运动的磨辊。在底盘的边缘上装有磨环。磨辊绕垂直轴旋转时由于离心力作用紧压在磨环上，与磨辊一起旋转的刮板（又称铲刀）将底盘上的物料撒到磨辊与磨环之间，物料在磨辊与磨环之间受到挤压和研磨作用而被粉碎。当主轴旋转时，磨辊由于离心力作用紧压在磨环上，因此，磨辊除了做被主轴带动绕磨机中心旋转的公转运动外，还做由于磨环和辊子之间的摩擦力作用而产生的绕磨辊中心线旋转的自转运动。从给料机加入落在底盘上的物料，被刮板刮起，撒到磨辊前面的磨环上，当物料未落下时即被随之而来的磨辊所粉碎。

由通风机鼓入的空气经风筒和进风孔进入磨机内，已粉碎至一定细度的物料被气流吹起，当经过磨机顶部的空气分级机叶片10附近时，气流中的粗颗粒即被分出，回落至底盘上再行粉碎。达到要求粒度的物料随同气流离开磨机，进入旋风分离器。在旋风分离器中，大部分物料被分离出来，从旋风分离器底部排出，空气则从顶部出风管排出，经过风机后大部分空气重新鼓入磨内。为了在磨机和旋风分离器内形成负压，以防止粉尘外逸，小部分空气经由通风机出口处的支风管进入几个旋风分离器和袋式除尘器，将空气中的固定颗粒再次收集后排入大气中。

产品的粒度通过改变空气分级机转速方法来调节。分级机转速增大，上升气流及其中的物料颗粒的旋转速度随之增大，颗粒沿半径方向的离心沉降速度加快，如此可使气流中的物料颗粒在通过分级机前后更多地沉降至气流速度较小的罩筒附近并随之落回到底盘上，只有尺寸更小的颗粒才能随气流离开磨机成为产品，因此产品的细度变细；反之，分级机转速减小，物料颗粒的径向沉降速度变慢，大多数颗粒都能通过分级机作为产品卸出，故产品的细度变粗。

雷蒙磨的规格表示为×R××××，如4R3216，R前面的数字代表磨辊的数量为4个；R后面的前两位数字表示磨辊的直径为320mm，后两位数字表示磨辊的高度为160mm。

雷蒙磨的特点：性能稳定，操作方便，能耗较低，产品粒度可调节范围较大等。缺点：一般不能粉磨硬质物料，否则磨辊直接压在磨环上甚至发生强烈的碰击，无疑会加剧它们的磨损。

雷蒙磨具有性能稳定、工艺简单、操作方便、处理能力较大、产品粒度可调等优点，广泛应用于方解石、大理石、白垩、石灰石、滑石、硅灰石、石膏、硬质高岭石、陶土、长石、重晶石、膨润土、石墨、透闪石、伊利石、绢云母等非金属矿的细磨。雷蒙磨主要用于加工150～400目的细粉。近年来通过对雷蒙磨进行改造，如增加磨辊的离心力，以提高粉磨压力，增加分级机叶片数量（从60片增加到90片），提高分级叶轮转速，以提高产品细度，配置涡轮式空气分级机进行二次分级，除325目（45μm）细粉外，还可以生产600目（20μm）、800目（15μm）等更细的粉体。

1.2.3.3　立式磨（压辊磨机）

立式磨属于辊子型盘磨机一类，因为除依靠辊子的自重研磨物料外，还有拉紧系统加强辊子的压力将物料压碎，所以又称为压辊磨以便与悬辊磨（即雷蒙磨）区别。在非金属矿物粉碎加工的过程中，常见的有立式压辊磨机、滚轮磨机、拉杆式磨粉机和H环球式磨机。

（1）立式压辊磨机　如图1-30所示为我国引进德国Pfeiffer公司技术制造的MPS型立式压辊磨机，它主要由磨辊、磨盘、加压装置、传动装置、分级（分离）器及壳体等组成。磨机中部设有液压拉紧，倾斜安装的3个固定研磨辊，辊子下面设有由行星齿轮减速箱驱动的旋转的研磨盘。被磨物料由设在机壳侧壁的给料口给到研磨盘上面，靠辊子的自重和拉紧系统的压力将物料磨碎。机器是密封的，可采用负压或正压操作。

研磨盘周围有一个圈孔口，气流经这些孔口向上运动，将磨细的物料送至上部的分级机。分级机为旋转叶轮式，细料可以通过叶片从上部排出，粗料则被叶轮阻留而返回研磨区。对于潮湿物料，可使用热风，将物料干燥至水分含量为0.5％以下。

（2）滚轮磨机　如图1-31所示是VRM-L型滚轮磨机的外形。这是一种由垂直滚轮磨和多轮分级机构成的磨粉机系统，主要由滚轮、磨盘导流装置、内部循环系统及自动控制系统构成。其工作原理是物料在离心力的夹带下进入磨盘与滚轮之间，受到带有很高液压气动压力的滚轮的碾磨作用；碾磨后的物料通过碾磨区受到空气流的分散和分级作用，随着上升区内空气流动区域截面积的扩大，空气的流速下降，粗颗粒因此返回磨盘内继续碾磨，其他粉末则进入装有3～6个分级轮的分级机进一步分级，分出的粗颗粒回到碾磨区，合格的细粉随气流排出机外被收集。物料在磨机内的循环流动和与机内高速空气流的接触，使其具有干燥物料的作用。

（3）拉杆式磨粉机　拉杆式磨粉机是通过磨圈和磨辊相对运动，对物料施加滚碾和剪切力。拉杆式磨粉机作用于物料上的磨粉力是通过安装在外部的弹簧来实现的，可根据物料的硬度、进料粒度、细度来调节压力，每个磨辊的最大正压力可达到4500kg，这比传统雷蒙磨的压力要大3～4倍。所以，即使物料的硬度较高（大于7级），也具有足够的粉磨压力。如图1-32所示为拉杆式磨粉机系统的外形。

拉杆式磨粉机的特点：由于磨辊对物料施加足够的压力，产品中细粉的比例较大。可用来生产43～10μm（325～1250目）的细粉；工作时磨辊和磨圈不直接接触。它们之间始终被物料隔开一定的间隙，而且可以根据物料的进料粒度、硬度和成品细度很方便地调节合适的间隙。磨辊和磨圈之间的料层犹如一道缓冲带，降低了磨粉机工作时的振动和冲击，同时也延长了磨辊和磨圈的使用寿命。因此，一般情况下，产品中的铁质污染少。

目前，YMP型拉杆式磨粉机有两种规格：YMP800和YMP1000，系统装机容量分别为66kW和73kW，给料粒度小于20mm。

这种新型粉磨机可以用于各种硬度非金属矿物的细磨，已经在膨润土、方解石、铝矾土、煤系高岭岩、锆英砂、石膏、金刚砂、重晶石、叶蜡石等非金属矿物粉体的加工中得到应用。

（4）H环球式磨机　H环球式磨机是一种采用高压料层粉碎原理的立式磨机。这种磨机的结构外形如图1-33所示。这种磨机的整套机组包括主机、提升机、旋风集料器、收尘器及风机等。

1.2.3.4　振动磨

振动磨是主要的粉磨设备之一，机型较多，应用范围较广，既可以用于粗磨、细磨，也可以用于超细研磨。按振动特点可分为惯性式、偏旋式；按筒体数目可分为单筒式和多筒式；按操作方法可分为间歇式和连续式等。

振动磨的基本构造是由磨机筒体、激振器、支承弹簧及驱动电动机等主要部件组成的，如图1-34所示为M200-1.5惯性式振动磨。偏重做成偏心轴状，轴由两个滚动轴承支承。振动器用两个对开的锥形环4固装在磨机筒体上，筒体内装有研磨体。

工作原理如下：如图1-35所示，物料和研磨介质装入弹簧支承的磨筒内，磨机主轴旋转时，由偏心激振装置驱动磨体做圆周运动，通过研磨介质的高频振动对物料进行冲击、摩擦、剪切等而将其粉碎。

振动磨工作时筒体内研磨介质的运载有以下几种情况（图1-36）：①研磨介质的运动方向与主轴旋转方向相反；②研磨介质除公转运动外还有自转运动。当振动频率很高时，它们排列都很整齐。在振动频率较低的情况下，研磨介质之间紧密接触，一层一层地按一个方向移动，彼此之间无相互位移。但当振动频率较高时，加速度增大，研磨介质运动较快，各层介质在径向上运动速度依次减慢，形成速度差，介质之间产生剪切和摩擦。

综上所述，振动磨内研磨介质的研磨作用有：①研磨介质受高频振动；②研磨介质循环运动；③研磨介质自转运动等。这些作用使研磨介质之间以及研磨介质与筒体内壁之间产生强烈的冲击、摩擦和剪切作用，在短时间内将物料研磨成细小颗粒。

概括起来，与球磨机相比，振动磨有如下特点：①由于高速工作，可直接与电动机相连接，省去了减速设备，故机器重量轻，占地面积小；②筒内研磨介质不是呈抛落或泻落状态运动，而是通过振动、旋转与物料发生冲击、摩擦及剪切而将其粉碎及磨细；③由于介质填充率高，振动频率高，所以单位筒体体积生产能力大，处理量较同体积的球磨机大10倍以上，单位能耗低；④通过调节振幅、频率、研磨介质配比等可进行微细或超细磨，所得粉磨产品的粒度均匀；⑤结构简单，制造成本较低。

1.2.3.5　机械冲击磨

机械冲击磨是一类重要的细磨和超细研磨设备，广泛应用于中等硬度以下非金属矿物的细磨和超细粉碎，以下介绍几种代表性机型。

（1）JCW超微锤式粉磨机　如图1-37所示为JCW616超微锤式机械粉磨机的结构及工作原理示意图。这种粉磨机主要由机壳部件、转子组件、起盖装置、机座、机架及螺杆加料机等组成。主要零部件的材质采用不锈钢和合金钢，锤子表面堆焊硬质合金。

这种锤式机械粉磨机的特点：两边带有内分级结构和风扇冷却装置，并装有通风机；物料在高速旋转的锤子的冲击、打击和齿板的剪切等作用下被粉碎，粉碎后的物料在旋转的分级叶片的作用下进行内分级，粗颗粒被返回粉碎室继续进行粉碎，达到粉碎细度的细颗粒则通过分级叶片，在经过风扇室送到机外被收集；分级粒径由通过分级叶片的气流速度和反方向运动的离心力之间的平衡来决定。这种粉碎机可以用于中等硬度以下非金属矿物、无机盐、韧性材料、纤维状物料以及高分子聚合物的细粉碎和超细粉碎加工。

（2）QZP型内分级冲击式粉碎机　如图1-38所示，该机主要由料斗、螺旋给料机、分级转子、冲击锤（转子）、定子、分级部和粉碎部、机壳、吹风罩等组成。工作时，原料进入料斗，由调速电机控制的螺旋送料机定量给入机内，与高速旋转的转子上的冲击锤以及在外周的锯齿圈（定子）发生激烈的冲击、碰撞、摩擦、剪切，并在高速旋转气流场中加剧这一粉碎过程。物料在机械和气流的双重作用下迅速粉碎，并随着气流上升，在分级轮周围进行分级。分级轮的旋转形成强制涡流场，根据离心力和向心力平衡原理，合格细粉通过分级轮进入收尘系统，粗粒则返回粉碎部分重新粉碎。

（3）CWJ型粉碎机　如图1-39所示，CWJ型粉碎机主要由机座、下箱体、转子件、翻转装置、加料装置、上箱体、分级装置等部件组成。转子件是该粉碎机的主要部件之一，由主轴、轴承座、水冷夹套、转子、冲击锤等组成。水冷夹套通过冷却水的循环可使轴承温升保持在正常范围之内；加料装置由减速器、联轴器、加料斗、绞盘等组成。进料速度由进料调速电机控制；翻转装置用于维修、清洗粉碎室时使用。工作原理：物料经加料装置送入粉碎室，在冲击锤及气流的高速冲击下相互碰撞、剪切、摩擦而被粉碎；粉碎后的物料在上升气流的作用下进入分级室进行分级，分级后的细粉穿过分级叶轮从出料管排出后被收集器收集，不合格的细粉被分级轮甩出后回到粉碎室进行重新粉碎。

（4）涡流磨　如图1-40所示为CWM型涡流磨的结构示意图。它主要由进料装置、转子组件、进风调节装置、回流装置、机壳、机座、机门、转动装置等组成。转子是这种涡流磨的核心部件，由若干个水平圆盘和垂直刀片组成，形成许多交错排列的粉碎小室，并配有上下两个风机。可产生高速气流的下风机主要用于吸料及预加速物料，上风机主要对外输送风。转子上有多层可变换刀片的刀架，定子上镶有锯齿形的衬里。机身上方装有溢流管，不合格的颗粒还可返还进口，重新进行粉碎。

这种涡流磨除了冲击粉碎作用外，还具有喷射高速漩涡和超声波冲击粉碎功能，所产生的高速气流还可以将粉碎时产生的热量带走，避免局部过热，这对于热敏性物料的粉碎是非常重要的。此外，这可以通入热空气，实现干燥和粉碎的联合作业。转子工作时，其外周围线速度达84m/s以上，转子与衬圈之间的气流速度约为55m/s，由于气流的冲击，使转子内的粉碎室产生4000～5000次/s的微小震动，并在局部产生2533Pa（0.025atm）的压力差，从而产生达到声速的喷流和涡流，吸入机内的物料，在这些高速喷流和涡流及刀片的高速剪切作用下，因冲击、摩擦、碰撞而被粉碎。粉碎后的物料通过气流送往旋风集料器进行收集。

这种粉碎机的特点是结构紧凑、易于安装、操作维护简单、连续生产、产品粒度调整方便，适用于中等硬度以下非金属矿物、化工原料等的粉碎加工。

1.2.3.6　柱磨机与广义磨

（1）柱磨机　柱磨机的结构与外形如图1-41所示，柱磨机主要由工作腔、锥盘、主轴、辊轮、衬板等部件组成。其传动系统位于磨机上部，由电机带动减速系统使磨机旋转。磨机下部为静止壳体，壳内为工作腔，工作腔内有碾压物料的辊轮和高耐磨的合金钢衬板。辊轮与衬板之间留有间隙，柱磨机工作时，辊轮既自转又公转，而衬板静止不动。当物料从上部给入后，在下滑的过程中经辊轮的反复碾压而成粉末，粉磨后的产品从机体下部排出。柱磨机具有设备体积小、生产能力较大、单位产品电耗和磨耗较低、铁污染少以及工艺配置简单、易于操作和维护等特点，适合于硬度在8以下的各种非金属矿的粉碎加工。

（2）广义磨　如图1-42所示，广义磨由传动装置、粉磨装置和机体组成。工作时，传动装置使主轴旋转，从而带动磨辊等爪子部件同步旋转；物料从上部给料口进入后，被撒料盘均匀撒向耐磨衬板的内壁，磨辊则在摩擦力及物料阻力作用下自转，从而碾压物料。被反复碾压成粉末状的物料，从位于下部的出料口排出。广义磨的特点：磨辊与衬板保持可调间隙，粉磨力来源于离心力和弹簧力的合力，处理能力大，适合粉磨各种软、硬物料。

1.2.3.7　粉磨工艺设计与设备选型

磨矿是在矿石经破碎机破碎之后的继续粉碎作业，也称为粉磨或磨粉作业，对于非金属矿物的加工作业，主要目的有三个：一是满足选矿提纯对矿物解粒度的要求，如果是湿法分选还要通过分级作业满足分选作业对矿浆浓度的要求；二是直接加工满足塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、耐火材料、涂料等相关领域细度要求的非金属矿粉体产品；三是为后续超细粉碎和精细分级作业提供满足其给料粒度要求的粉体原料。以下分别讨论这三种磨矿作业的工艺流程及设备选择的原则。

（1）作为选矿准备作业的磨矿分级流程　由于干法分选效率较低，因此细粒矿石的分选或提纯，如磁选、浮选、离心分离等多在湿法环境下进行，因此，作为矿选准备作业的磨矿分级作业一般采用湿法工艺，磨机一般采用球磨机、棒磨机、自磨机或半自磨机、砾磨机、振磨机等；这种磨矿分级作业一般是采用磨矿-分级工艺流程，分级溢流的细度能达到80％的产品粒度<74μm（200目）。如果入选矿浆的细度要求较高以及需要进行阶段分选（如鳞片石墨的浮选），就要采用两段磨矿流程或多段再磨再选的工艺流程。根据分级机在磨矿分级系统中的设置法式，一段磨矿工艺流程有如图1-43所示的三种。

含有检查分级的一段磨矿工艺流程是应用最广泛的一段磨矿流程。磨细后的产物进入检查分级机分出大部分合格的粒级，不合格的粒级返回磨矿机。检查分级机与磨机闭路工作，一方面可以控制合格产品中的最大粒度；另一方面由于循环负荷的存在，能增加单位时间通过磨矿机的矿石数量，缩短矿石通过磨矿机的时间，从而可以减少过粉碎现象，并且能提高磨矿效率。

当处理含大量（15％）合格产物的细粒矿石以及有必要将原生矿泥和矿石中所含可溶性盐类预先分出单独处理时，可采用含有预先分级和检查分级的一段磨矿流程。预先分级的目的在于除去磨矿机给矿中粒度合格的产品，从而提高磨矿机的生产能力；或者分离出矿泥，以便单独处理。预先分级一般在机械分级机中进行，为了防止机械过分磨损，给矿粒度的上限不应超过7mm。为了合理地进行预先分级，给矿中合格粒级的含量不应小于14％。利用预先分级分出来的原矿泥和可溶性盐类，如果和磨碎产物的性质相差较大，则单独处理能提高选别指标。若无单独处理的必要，则流程中的预先分级作业和检查分级作业可以合并成一个作业。

当要在一段磨矿的条件下得到较细的产物，或必须利用一段磨矿流程选别时，可采用含有控制分级的一段磨矿流程。在进行机械分级时，总有一些在粒度上不合格的颗粒不可避免地混入溢流中，采用控制分级可以获得较细的粒级。但是，这种流程中，检查分级溢流的矿量大于原给矿的重量，需要较大的分级面；同时造成磨机的给矿粒度不均匀，合理装球困难，使磨矿效率较低；并且由于被分出的溢流量变动大，致使分级机工作也不稳定。这些原因限制了控制分级的应用。这种流程和适于细磨与进行阶段选别的两段磨矿流程相比较，唯一的优点是可利用一台磨矿机代替两段流程中所安装的两台磨矿机，但这个优点只在小型选矿厂才有意义。在大型或中型选矿厂较少采用带控制分级的一段磨矿流程。

两段磨矿分级工艺流程比较复杂，根据第一段磨矿机与分级机联结方式的不同，两段磨矿流程可分为三种类型：第一段开路；第一段完全闭路；第一段局部闭路（图1-44）。第二段磨矿机总是闭路工作。

与金属选矿相比，非金属选矿厂规模较小，磨矿分级大多采用一段工艺流程，而且在某些情况为了保护晶型（如石墨、云母）等，大多粗选粒度较粗，粗选的精矿进行再磨再选，即采用多段磨矿和多段分选的工艺流程。因此粗磨作业（即第一段磨矿作业）的排料粒度往往控制较粗。

上述磨矿分级工艺中的磨矿设备，大多选用格子型球磨机，因为与溢流型磨矿机相比，格子型球磨机具有强迫排矿的作用，排矿速度快，过粉碎轻，磨矿效率较高，能耗较低。格子型球磨机也比棒磨机的生产率高。但溢流型球磨机构造简单、管理和检修较方便、投资较低，用于细磨时比格子型球磨机好。一般以为，当要磨到104～74μm（150～200目）时，宜选用溢流型。在非金属矿选矿厂，溢流型球磨机使用较多，尤其是在石墨选矿厂，除了粗磨使用格子型球磨机外，再磨作业一般采用溢流型球磨机。近年来，在石墨选矿的再磨作业中，振动磨由于磨矿效率高，占地面积小，逐渐取代溢流型球磨机。

（2）作为制备超细粉碎作业原料的磨矿工艺流程　这主要是指为气流磨、搅拌磨、砂磨机、超细振动磨等超细粉碎作业进行预粉碎，降低入磨粒度，以确保超细粉碎作业产品细度的磨矿（或磨粉）工艺流程。

这种磨矿工艺流程可采用干法工艺，也可采用湿法工艺。具体选择要依后续超细粉碎作业的性质而定。如果后续超细粉碎作业是气流磨粉碎工艺（干法），则预磨矿工艺一般选用干法工艺设备，如雷蒙磨、立式磨、旋磨机、涡流机等；如果后续超细粉碎作业采用湿法搅拌磨、振动磨或砂磨机等，则预磨矿作业既可选用干法工艺，也可选用湿法工艺，选用干法工艺时在进入湿法超细粉碎作业之前必须加水制浆。

磨粉设备的选型原则，主要根据后续超细粉碎作业工艺设备所要求的产品细度、处理能力等而定，在满足给料细度的条件下要使所选磨粉设备的产量与超细粉碎作业工艺设备的处理量匹配或大于后续超细粉碎工艺设备的处理量。

（3）直接加工细粉产品的磨矿工艺流程　在塑料、橡胶、涂料、造纸、陶瓷、耐火材料、胶黏剂、石墨、玻璃、机械、电子等工业领域需要大量的细度为200～800目d₉₇=15～74μm的非金属矿物粉体产品。加工满足这些相关应用领域要求的非金属矿细粉产品是磨矿（或磨粉）工艺设备最主要的应用领域之一。

除了对晶型及表面有特殊要求的矿物，如石墨以及用作珠光云母基材的白云母等外，一般加工150～180目粉体产品的磨粉工艺大多采用干法粉碎与分级工艺流程。主要设备是各类干法磨粉机，如雷蒙磨、立式磨、机械冲击磨、旋磨机、振动磨、干式球磨机、涡流磨、锤磨机、辊轮（压）磨等。配套的分级设备大多是空气离心式分级机。一般都采用一段磨工艺流程，除了磨机和分级机外，一般还包括配套的旋风集料器、鼓风机、除尘器以及给料机等。

这种磨粉工艺流程和设备的选择主要考虑以下因素：产品的细度及其级配、产品品种及产量、产品的纯度要求、产品的颗粒形状和单位产品能耗。

产品细度是选择磨粉工艺设备首要考虑的因素。制定产品细度及其级配指标的主要依据是国家标准及其相关应用领域对粉体产品的质量要求或标准。如果原料为中等硬度以下的非金属矿物，如滑石、大理石、高岭土、膨润土、长石等，产品细度要求为104～38μm（150～400目），可选用雷蒙磨、涡流磨、立式磨、锤磨机、旋磨机、振动磨、球磨机、辊轮（压）磨等。一般情况下，可以不用再另外设置空气离心分级机。如果产品细度要达到38μm以下（400目以上），除了选择粒度较细的磨粉设备，如雷蒙磨、立式磨、振动磨、球磨机、旋磨机等外，还要选择空气离心式分级机与磨机配套，否则难以满足产品细度和级配的要求。在选择分级机时，除了考虑产品细度、分级效率及单位产品能耗之外，还要在处理能力及空气耗能等方面与磨机匹配。

产品品种及产量是选择磨粉工艺设备时第二个要考虑的因素。在可能的情况下最好采用一条工艺生产（流程）线，这就要对能达到产品细度的可选择的磨粉设备进行比较，在比较的基础上选用单台设备能满足产量要求的大型设备。因为一般情况下生产线越少，管理越方便，与多台小型设备相比，单台大设备的单位产品能耗及生产成本较低。当然，如果单台设备满足不了产量要求，就必须选用两台或多台磨机。

另外，如果产品品种较多，而又不能同时用一台设备交替进行粉碎加工时，则还可以考虑选择多台（套）工艺设备。

除了产品细度、品种和产量外，还必须考虑产品的纯度、颗粒形状等的要求。许多在塑料、橡胶、涂料、胶黏剂、陶瓷、耐火材料、玻璃、造纸、机械、电子等相关领域应用的非金属矿粉体产品对氧化铁、氧化钛等金属氧化物及白度指标等都有一定的要求，因此，在选择磨机及分级机时必须考虑设备的磨损情况或磨耗。对于某些非金属矿物，如石墨、滑石、高岭土、硅灰石等保持片状或针状的颗粒形态有助于提高其应用性能和使用价值。因此，在选择用于这些矿物的磨粉工艺设备时，还要考虑其颗粒形状。

能耗也是选择工艺设备时要考虑的一个重要因素，能耗是产品成本的重要组成部分。好的磨粉分级设备及工艺应该使加工单位产品时的能耗最低。