2 球磨机进料装置的优化设计
2.1 磨机的进料形式
进料装置是给磨机供料的一个完整的系统，其对磨机产量影响很大。传统的进料形式一般有三种：
1．截头圆锥漏斗形式的进料端。如图13所示：
物料经铸铁加料溜子1加入磨机，溜子支撑在支座8上，物料从溜子进入锥形漏斗2，漏斗嵌入轴颈内腔。漏斗有较大的中心角，以保证加料充足，进料漏斗的物料能迅速沿轴线向筒体内移动，钢环5起磨头衬板的作用，以保护磨头不受物料和研磨体的冲刷磨损。肋板4起加强磨头钢度的作用，同时也是环5的支架，钢环5以螺栓与磨头联结。采用这种结构形式，在设计截头圆锥时，要使倾斜角大于物料的休止角。
图 13 截头圆锥漏斗进料端
1－加料溜子；2－锥形漏斗；3－刮油板；4－肋板；
5－钢环；6－轴瓦；7－油圈；8－支座；9－密封垫
2．利用螺旋叶片进料的进料端。
如图14所示，物料由进料口1进入装料接管2内，接管有钢板制成，内装有螺旋叶5和隔板6，接管用螺钉固定到空心轴径的端部，并随之一起旋转，空心轴径内装有套筒3，套筒的里面焊有螺旋叶片4。当接管和套筒随磨机旋转时，由进料口进入接管中的物料，在螺旋叶5的推动下进入隔板6中，并由隔板带起流入套筒中，进入套筒中的物料在螺旋叶片4的作用下被推入磨体中。在加料溜子和接管之间，装有毛毡密封圈7以防止漏料。
图 14 螺旋叶片进料端
3．利用加料螺旋进料的进料端。
如图15所示的进料装置，只在一些原有的老式球磨机上还有使用，新型磨机以不在采用。它的结构空心轴径中装有固定的套筒1，由单独的传动机构带动螺栓2在套筒中转动，物料由加料口3加入套筒中，在螺栓2的作用下，将物料推入磨体中。
图 15 加料螺旋进料端
2.2 磨机进料口的改进设计
近几年随着新技术、新工艺的不断完善，球磨机的台时产量发生了较大的变化，同规格的生料开路磨和闭路磨台时产量相差两倍以上。降低入磨物料粒度，增强磨内通风，对提高磨机的产量、质量起到了很关键的作用。改善磨机通风，许多工厂在这方面都作了较大的努力和探索。在磨头设置鼓风与增加磨尾抽风相结合，收到了较好的效果，但相应增大了风机的能耗与磨尾收尘系统的处理难度。因此最行之有效的一种方式就是改进进料口。
2.2.1 磨机进料口存在的问题
球磨机的台时产量很大程度受到进给率的影响，根据大量的参考数据显示，其实影响磨机进给率和通风好坏的主要原因，是在磨机的进料口。现就老式系列球磨机接料口为例分析，磨机制造厂家原基本设计配套制造为图16型式。
图 16 原进料口设计方式
3 进料装置相关参数及计算
粉磨设备中使用最广泛的是圆筒型粉磨机，在圆筒内装入一定数量的不同形状和大小的研磨体（或磨矿介质），例如：球、棒、短圆柱，或较大的矿石、砾石等；被磨的物料（矿石）装入圆筒后，筒体以一定的速度旋转，使研磨体被带动而产生冲击和研磨作用，达到把物料磨碎的目的。
但是粉磨的过程是一个很复杂的物理—化学过程，所以粉磨作业中有许多的因素影响着磨机的一些设计参数。主要影响因素有：
属于被磨物料的影响因素有：硬度、韧性、结晶特性、含泥量、入磨粒度和要求的产品粒度。
属于操作条件的影响因素有：磨机的转速、是否采用磨矿介质、磨矿介质的密度、形状、尺寸、配比和加入量。
如果采用湿磨：
影响因素还包括：矿浆浓度、矿浆流变特性和球料比、矿浆温度、成分和磨蚀特性；
如果采用干磨：
影响因素还包括：气流速度、温度和风量等。
属于磨机结构的影响因素有：磨机的型式、衬板的材质和型式、排料方式、磨机规格和长径比等。
磨矿不仅是物理过程，化学效应也有重要影响。
例如：矿浆的酸、碱度和化学成分不仅对磨矿介质的磨损和腐蚀有影响，而且对磨矿速度也有影响。研究表明，当被磨物料粒度小于10μm时，物料会发生“形变”和“性变”。“形变”就是被磨物料的结晶形态发生变化，“性变”就是被磨物料的性质发生变化。因此，如果“强化”（即：硬度和韧性增加），物料趋于更难磨；如果“弱化”（即：硬度和韧性降低），物料趋于更容易磨碎。
磨矿介质在磨机中运动有三种情况：
（1）磨矿介质相互之间或磨矿介质与衬板之间夹杂物料，因此磨矿介质相互不直接接触。此时，冲击力和研磨力直接作用于物料，把物料磨碎。
（2）磨矿介质相互直接接触，增加了磨矿介质的无益消耗。
（3）磨矿介质直接作用于衬板，增加了磨矿介质和衬板的无益消耗。
后两种情况是需要避免或尽可能减少到最低限度
3.1 磨机作业的技术条件和工艺技术指标
粉磨作业的技术条件指的是入磨物料的粒度，易磨性、水分和温度以及产品质量要求，以上这些是选择粉磨工艺、粉磨设备和进行管理的依据。
（一）入磨物料的粒度
入磨物料的粒度，对磨机的产质量和动力消耗影响很大。粒度小。喂料均匀，则容易粉磨，磨机的产质量高，动力消耗也低。相反，入磨物料的粒度大，喂料不均，粉磨就困难，磨机的产质量低，动力消耗也大。因此，入磨物料粒度越小，对提高磨机的产量，质量指标就越有利，但降低入磨物料的粒度将受到粉磨设备条件的限制。
在大、中型水泥厂，要把大量的石灰石都破碎到很小的粒度（如10毫米以下）在当前的设备条件下是有一定困难的，现在对不同的物料入磨粒度只能控制在下列范围内：
熟料，小于30毫米；
石灰石，小于25毫米；
石膏，小于50毫米；
混合材，小于30毫米。
对于磨机筒体内径小于1.5米的磨机，由于研磨机体的规格和冲击能力较小，入磨物料的粒度最好能控制在10～15毫米以下。
（二）出磨产品的细度
出磨产品的细度，对该产品以后将要进行的物理和化学反应的效果有很大的影响。通过粉磨，不仅增加了物料的比表面积，同时使物料颗粒表面也受到破坏以致破裂，使参加反应的其它物料更容易渗透到颗粒中去，促使化学反应完全、充分。
在水泥生产过程中，对生料和水泥细度要求是不同的。
1.生料细度
生料的颗粒过粗，将会导至入窑的煅烧和物理、化学反应的不易进行。因此化学反应的速度是和参加化学反应的各物料的比表面积成正比的，因此就这一点来说，生料细一些好。但并不是说生料粉磨的愈细愈好。磨的过细，将降低磨机产量，同时对窑内煅烧的好处不明显。所以有些工厂对生料不仅要以0.08毫米筛的筛余量控制，而且还要作900孔筛筛余量的控制。目的在于获得比较合理的颗粒级配，一般生料的细度要求小于10%（0.08毫米筛筛余）。如果原料中含有煅烧中难于化合的物质，如石英沙、萤石等，则物料要求磨的更细一些，实际生产中，生料细度一般控制在8%～10%范围内。
2水泥的细度
水泥强度的高低决定于矿物组成，提高细度的作用，主要是提高其早期的强度，对后期强度影响不大。用提高粉磨细度的方法来提高水泥的强度是有限的。如果继续细磨（勃式比面积7500平方厘米/克时），强度不但不会再增加，有的反而会下降，凝结时间缩短（因其需水量增加析水性减弱）。所以把水泥磨得过细，只会消耗过多的能量，提高生产成本，在经济上是不合算的。
国家标准规定，普通水泥细度不得超过15%（0.08毫米筛筛余），各生产厂一般多控制在5%～7%范围内，对不同的水泥品种细度要求，如表格2所示。
表 1 不同品种水泥的细度要求
3.3 磨机填充率
填充率就是装入磨机筒体内的研磨体的体积与磨机筒体有效容积的比值或研磨体所占断面积与磨机筒体有效断面积的比值（如图27）一般用百分数表示，即：
图 27 研磨体填充率
3.5 磨机功率计算
磨机的功率也是磨机的重要工艺参数之一。准确的计算磨机功率，对磨机设计的先进性和技术经济指标的合理性起着很大的作用。磨机所需功率包括提升研磨体和物料的功率消耗，传动装置的磨擦功率消耗。
影响磨机所需功率的因素很多，诸如直径、长度、转速、装球量、填充率、传动方式以及粉磨方法等。计算磨机所需功率的公式也很多。世界各主要水泥生产国和制造公司均有各自的磨机功率计算方法。也有从理论中分析推导出的，但这些公式均有局限性。
这里我们主要采用的是校正过后的托瓦洛夫公式计算：
