Вертикальная валковая мельница или шаровая мельница: что лучше для вашей дробильной установки?
Aug 28, 2026
1. Анализ конструкции оборудования1. Шаровая мельницаШаровая мельница состоит из горизонтального цилиндра, полого вала для подачи и выгрузки материалов и измельчительной головки. Цилиндр представляет собой длинный цилиндр с измельчающим телом внутри. Обычно это стальной шар, который загружается в цилиндр в соответствии с различными диаметрами и определенными пропорциями. Измельчающее тело также может быть изготовлено из стальных сегментов.Рисунок 1: Схема конструкции шаровой мельницы.Материал отбирается в соответствии с размером частиц измельчаемого материала, и загружается в цилиндр через полый вал на загрузочном конце шаровой мельницы. При вращении шаровой мельницы измельчающее тело под действием инерции, центробежной силы и трения прикрепляется к футеровочной плите расположенного рядом цилиндра. Цилиндр поднимается на определенную высоту и под действием собственной силы тяжести отбрасывается вниз, измельчая материал внутри цилиндра подобно снаряду.Материал подается по спирали и равномерно в первую камеру мельницы через полый подающий вал с помощью подающего устройства. В камере находятся ступенчатые или гофрированные футеровочные плиты, внутри которых размещены стальные шарики различных размеров. Вращение цилиндра создает центробежную силу, поднимая стальные шарики на определенную высоту. После падения они ударяются о материал и измельчают его. В первом отсеке происходит грубое измельчение материала, затем он поступает во второй отсек через однокамерное помещение. Второй отсек имеет плоскую футеровку и также заполнен шариками, после чего материал измельчается еще раз. Порошок выгружается через разгрузочную решетку, завершая процесс измельчения.Во время вращения цилиндра происходит проскальзывание измельчающего тела. В процессе скольжения материалу обеспечивается эффект измельчения. Для эффективного использования эффекта измельчения, при измельчении материалов с крупными частицами, обычно 20 меш, цилиндр измельчающего тела разделяется на две секции перегородкой, образуя двойной бункер. Когда материал поступает в первый бункер, он измельчается стальными шариками. Когда материал поступает во второй бункер, стальные кованые детали измельчают материал, а мелкоизмельченный материал выгружается через разгрузочный конец. При измельчении материалов с мелкими частицами, таких как песок № 2, шлак, крупная зола, цилиндр мельницы может быть одноблочной мельницей без перегородок, и объем измельчения может также использоваться для стальных секций.2. Vвертикальный MбольнойВертикальная мельница — это идеальное крупномасштабное измельчающее оборудование, широко используемое в цементной, электроэнергетической, металлургической, химической промышленности, производстве неметаллических минералов и других отраслях. Она объединяет в себе функции дробления, сушки, измельчения, сортировки и транспортировки, и обладает высокой производительностью. Она может измельчать блочное, гранулированное и порошкообразное сырье до требуемого порошкообразного состояния.Рисунок 2: Схема вертикальной мельницы.Вертикальная мельница работает следующим образом: двигатель приводит в движение шлифовальный диск через редуктор. Материал подается через шлюзовой питатель в центр вращающегося диска, затем под действием центробежной силы перемещается в зону измельчения. Там шлифовальные ролики создают гидравлическое давление, измельчая и сдвигая материал.(Вертикальная вальцовая мельница) Горячий воздух поднимается по воздушному кольцу вокруг диска, выдувая измельченный материал вверх. Крупные частицы оседают обратно на диск для повторного измельчения, в то время как горячий воздух одновременно сушит материал. Мелкий порошок поступает в сепаратор для классификации — пригодный продукт выходит с потоком воздуха и собирается пылесборником, а частицы большего размера возвращаются на диск для дальнейшего измельчения. Этот цикл завершает весь процесс измельчения.3. Механизм измельчения шаровой и вертикальной мельниц. 3.1 Механизм измельчения шаровой мельницыКак известно, шаровая мельница, как традиционное измельчающее оборудование, всегда занимала монопольное положение в процессе измельчения материалов. Из-за следующих недостатков в механизме измельчения шаровой мельницы, эффективный коэффициент использования энергии крайне низок. Согласно отчетам, он составляет всего 1–3%. Поэтому энергосбережение при измельчении также является одним из вопросов, которому следует уделять внимание при экономии и снижении энергопотребления.Механизм измельчения в шаровой мельнице основан на ударном воздействии и измельчении, и его характеристики следующие:(1) Необходимо одновременно поднять десятки тонн, даже сотни тонн измельчающих тел и материалов на определенную высоту;(2) Сила, действующая на шлифовальное тело на материал, сильно изменяется, и это невозможно контролировать человеку;(3) Происходят бесполезные столкновения между шлифовальными телами, а также между шлифовальными телами и футеровкой, и теряется большое количество энергии;(4) Существует явление чрезмерного измельчения;(5) Громкий шум, обычно 100-120 дБ (уровень звука A);(6) Измельчающее тело потребляет много.В прошлом энергосберегающая модернизация системы измельчения ограничивалась изменением самой шаровой мельницы и ее системы, например, улучшением футеровки мельницы, облицовки отсеков, регулированием гранулометрического состава измельчаемого материала, внутренней вентиляцией, уменьшением размера частиц поступающего материала и т. д. Это позволяло добиться определенного эффекта в виде увеличения производительности и экономии энергии, но не решало принципиально проблем, существующих в механизме измельчения шаровой мельницы.3.2 Механизм измельчения вертикальной мельницы При измельчении материалов вертикальная мельница продавливает слой материала, образованный из рыхлых частиц, через поверхности двух плотно прижатых валков внутри, постепенно измельчая или перемалывая их в порошок.В вертикальной мельнице вальцы подвижны, а давление при измельчении передается через спрессованный слой материала, заполняющий зазор между вальцами.Основные особенности вертикальной мельницы заключаются в следующем:(1) Силу, с которой шлифовальный валик воздействует на материал, можно регулировать искусственно, чтобы обеспечить равномерность и постоянство силы, действующей на материал и оборудование.(2) Качественный мелкодисперсный порошок можно отсортировать вовремя.(3) Вертикальный корпус мельницы обеспечивает работу с низким уровнем шума.(4) Объединяет пять процессов: дробление, измельчение, сушка, сортировка и транспортировка.Благодаря продуманной конструкции и методу измельчения вертикальной мельницы, ее эффективность измельчения выше, чем у шаровой мельницы.2. Анализ системы шлифования 1. Сравнение методов измельчения с использованием шаровой и вертикальной мельниц.1.1 Сравнение технологических планов для измельчения в шаровой мельнице и измельчения в вертикальной мельницеИзмельчение известняка может осуществляться с помощью вертикальной или шаровой мельницы. Верхняя часть вертикальной мельницы оснащена сепаратором. Регулировка кольцевого воздушного клапана позволяет изменять тонкость помола продукта и обеспечивать равномерную и стабильную загрузку слоя материала внутри мельницы. После выгрузки из мельницы порошок поступает в мешочный пылесборник с потоком воздуха от вытяжного вентилятора для сбора, а затем через горизонтальное и вертикальное конвейерное оборудование поступает в силос для хранения известнякового порошка, как показано на рисунке 4. Если используется шаровая мельница, после выгрузки порошок сначала проходит через эффективный порошковый концентратор для сортировки. Порошковый концентратор имеет ротор, приводимый в движение двигателем с регулируемой частотой вращения и вращающийся вертикально. Регулировка скорости вращения ротора и скорости вентиляции порошкового концентратора позволяет регулировать тонкость помола готового продукта. Отсортированный крупнозернистый материал по шнековому конвейеру возвращается на вход мельницы для дальнейшего измельчения. Порошок требуемой тонкости поступает в импульсный мешочный пылесборник вместе с потоком воздуха от вытяжного вентилятора для сбора, а затем через горизонтально-вертикальное конвейерное оборудование поступает в силос для хранения известнякового порошка, как показано на рисунке 3.Рисунок 3: Технологическая схема системы измельчения в шаровой мельнице.Рисунок 4: Технологическая схема вертикальной системы измельчения порошка.Технологический процесс, показанный на рисунке 3, представляет собой «двухступенчатую систему пылеудаления». Процесс сложен, включает в себя множество элементов оборудования и имеет множество точек отказа. Система характеризуется сложностью эксплуатации, многочисленными ограничениями на компоновку технологического процесса и большими габаритами. Хотя высококонцентрированные пылеуловители не требуются, их относительные инвестиции также значительны.Технологическая схема, показанная на рисунке 4, представляет собой «первичную систему пылеудаления». Она обладает преимуществами простой технологической схемы, меньшего количества оборудования, меньшего числа точек отказа системы, удобства эксплуатации, гибкой компоновки технологического процесса и отсутствия износа рабочего колеса главного вентилятора системы. Однако она требует установки пылеуловителя высокой концентрации, что является относительно дорогостоящим решением.Сравнительный анализ показывает, что процесс вертикального измельчения прост, занимает небольшую площадь и пространство. Само вертикальное измельчение включает в себя концентратор порошка и не требует дополнительных концентраторов порошка и подъемного оборудования, что приводит к уменьшению количества системного оборудования. Система имеет мало точек отказа, удобна в эксплуатации и имеет гибкую компоновку технологического процесса. Процесс прост, компоновка компактна, и ее можно разместить на открытом воздухе. Площадь, занимаемая зданием, составляет около 70% от площади, занимаемой системой шаровой мельницы, а площадь, занимаемая зданием, составляет около 50-60% от площади, занимаемой системой шаровой мельницы для измельчения.1.2 Сравнение схем измельчения с помощью шаровой мельницы и вертикальной мельницы Система вертикального измельчения типа HVM, используемая на электростанции, работающей на ископаемом топливе, сравнивается с исходной системой шарового измельчения этой же станции.Таблица 1: Сравнение схем систем подготовки известнякового порошкаИз таблицы 1 видно, что использование шаровой мельницы требует почти на 10% больших инвестиций, чем использование вертикальной мельницы. Однако все технические и экономические показатели ниже, чем у вертикальной мельницы. В частности, потребление электроэнергии на единицу продукции у вертикальной мельницы на 30-40% ниже, чем у шаровой. Таким образом, вертикальная мельница значительно превосходит шаровую по техническим и экономическим показателям. По другим техническим показателям вертикальная мельница также намного совершеннее.3. Анализ выводовПо сравнению с шаровыми мельницами, вертикальные мельницы обладают следующими преимуществами:1. Более низкие инвестиционные затратыПростой процесс, компактная компоновка и небольшая занимаемая площадь. Благодаря встроенному порошковому сепаратору не требуются дополнительные сепараторы или подъемное оборудование. Его площадь составляет около 70%, а занимаемое пространство — 50-60% от площади шаровой мельницы.2. Высокая эффективность, энергосбережение и экологичность.Благодаря использованию послойного измельчения материала, потребление электроэнергии снижается на 30-40% по сравнению с шаровыми мельницами, при этом достигается более высокая экономия энергии при работе с материалами с высокой влажностью. Уровень шума снижается на 20-25 дБ; полностью герметичная работа под отрицательным давлением обеспечивает нулевой выброс пыли.3. Удобство в эксплуатации и техническом обслуживанииСистема автоматического управления поддерживает дистанционное управление. Быстрая замена роликовых втулок и гильз посредством обслуживания цилиндра и переворачивания коромысла сокращает время простоя. Более длительный срок службы износостойких деталей снижает частоту их замены.4. Стабильное качество продукции и быстрая адаптация.Время пребывания материалов внутри мельницы составляет всего 2–3 минуты (15–20 минут для шаровых мельниц). Это позволяет быстро тестировать и корректировать химический состав и тонкость помола, получая продукты со стабильным составом и равномерным распределением частиц по размерам.5. Низкий износ и высокая степень использования шлифуемых деталей.Отсутствие прямого контакта металла с металлом между шлифовальными роликами и диском приводит к минимальному абразивному износу. Расход металла составляет 5–10 г/т готовой продукции, а износостойкие компоненты могут служить около 10 000 часов.6. Высокая сушильная способность.Горячий воздух используется для транспортировки материалов. Регулируя температуру поступающего воздуха, можно высушивать материалы с содержанием влаги до 20%.
