消化硫酸渣氧化球團(tuán)生產(chǎn)線潤(rùn)磨機(jī)軸承的優(yōu)化選用★

于 強(qiáng)

（山西工程職業(yè)學(xué)院， 山西 太原 030009）

硫酸渣又稱(chēng)黃鐵礦焙燒渣或煤渣，是一種化工廢渣，其化學(xué)成分中鐵元素是含量最多的，在煉鐵行業(yè)經(jīng)常會(huì)通過(guò)消化硫酸渣來(lái)進(jìn)行鋼鐵的治煉以及球團(tuán)的生產(chǎn)，迄今為止此項(xiàng)工藝已經(jīng)有近百年的歷史，但是在國(guó)內(nèi)，氧化球團(tuán)的生產(chǎn)過(guò)程中，其球團(tuán)生產(chǎn)的原料配備上，消化大比例的硫酸渣工藝還有待進(jìn)一步實(shí)踐和驗(yàn)證，以下假設(shè)某球團(tuán)廠的消化硫酸渣300 000 t氧化球團(tuán)生產(chǎn)線，在原料配比上帶來(lái)的工藝參數(shù)的變化，軸承磨床研磨工藝的選擇有不斷提升，以減少球團(tuán)生產(chǎn)耗能。

1 潤(rùn)磨機(jī)的概述

1.1 潤(rùn)磨機(jī)的概念及工作原理

潤(rùn)磨機(jī)磨床是球團(tuán)生產(chǎn)過(guò)程中的主要設(shè)備（見(jiàn)圖1），物料加工用水量從8%提高到13%，充分發(fā)揮物料與精料的混合作用，增加顆粒的物料表面積，使用磨床可以縮短球團(tuán)的生產(chǎn)工藝，節(jié)約設(shè)備能耗，提高礦石質(zhì)量和金屬回收率，改善工作條件和環(huán)境條件等作用，使球團(tuán)生產(chǎn)得到迅速推廣。潤(rùn)磨工藝是球團(tuán)生產(chǎn)中干燥工藝之后的一個(gè)重要工序，潤(rùn)磨工藝是在球團(tuán)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)干燥處理后，經(jīng)過(guò)潤(rùn)磨機(jī)混合原料，以此為生產(chǎn)的主要設(shè)備，原料及其他球團(tuán)生產(chǎn)的物料混合，進(jìn)行多次研磨粉碎，來(lái)提升球團(tuán)生產(chǎn)最終需要的預(yù)熱焙燒等機(jī)能[1-2]。

圖1 常見(jiàn)的潤(rùn)磨機(jī)外觀圖

1.2 潤(rùn)磨機(jī)在球團(tuán)生產(chǎn)線中的作用

在球團(tuán)廠進(jìn)行氧化球團(tuán)的生產(chǎn)制作過(guò)程中，對(duì)消化硫酸渣的配比有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，要求在實(shí)際生產(chǎn)中要通過(guò)比例配制添加，完成球團(tuán)的生產(chǎn)制作，但是在球團(tuán)生產(chǎn)的原料及物料中，多數(shù)存在膨潤(rùn)土和硫酸渣的混合物，所以通過(guò)潤(rùn)磨機(jī)對(duì)其進(jìn)行研磨混合粉碎是尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也慢慢演變?yōu)榍驁F(tuán)在生產(chǎn)后，其原料水分干燥的重要的一個(gè)生產(chǎn)工藝和環(huán)節(jié)，在較早的球團(tuán)生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)常使用球磨機(jī)代替潤(rùn)磨機(jī)，但其工藝及產(chǎn)品的質(zhì)量效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)比潤(rùn)磨機(jī)的使用上差了很多，所以目前很多生產(chǎn)線多以潤(rùn)磨機(jī)使用為主，對(duì)球團(tuán)的生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。

1.3 潤(rùn)磨機(jī)的生產(chǎn)工藝及其主要參數(shù)分析

在消化硫酸渣氧化球團(tuán)的生產(chǎn)過(guò)程中，其潤(rùn)磨機(jī)的磨床轉(zhuǎn)速較低，一般為10 r/min 左右，潤(rùn)磨機(jī)的控制時(shí)間一般控制在5 min 左右，但是由于工作條件以及潤(rùn)磨機(jī)數(shù)值的不同，其控制時(shí)間也略微有不同，但總體來(lái)說(shuō)，潤(rùn)磨機(jī)的使用達(dá)到了不僅是粉碎的目的，還有一定的混合目的。其主要參數(shù)分析見(jiàn)表1。

表1 潤(rùn)磨機(jī)的部分技術(shù)參數(shù)

2 潤(rùn)磨機(jī)選用兩種軸承的優(yōu)缺點(diǎn)比較

軸承常用的有滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承（如圖2 所示），仍舊以300 000 t 消化硫酸渣的氧化球團(tuán)礦生產(chǎn)線為例，進(jìn)行潤(rùn)磨機(jī)軸承的優(yōu)化選用分析。

圖2 滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承

2.1 滾動(dòng)軸承的選用

根據(jù)摩擦扭矩測(cè)試結(jié)果，滾動(dòng)軸承的摩擦扭矩約為滑動(dòng)軸承的1%，也就是說(shuō)，考慮到生產(chǎn)、安裝、潤(rùn)滑等實(shí)際工況，采用選擇滾動(dòng)軸承，潤(rùn)磨機(jī)的摩擦功率消耗有所降低，甚至達(dá)到了降低近99%的功率消耗值，這是經(jīng)過(guò)理論推算的結(jié)果，在實(shí)際的球團(tuán)生產(chǎn)線中，由于滾動(dòng)軸承的摩擦較小，且潤(rùn)滑油的使用基本可以忽略不計(jì)，磨床主軸承的摩擦功率比去年同期減少約90%。同時(shí)在滾動(dòng)軸承的空心軸的生產(chǎn)制造工藝方面，已經(jīng)有很標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)要求，比如尺寸及物料的上下，包括軸承配套的一些要求，全部已經(jīng)有相關(guān)的行業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)，所以在節(jié)能降耗及提升球團(tuán)生產(chǎn)時(shí)物料的研磨效果是非常有利的。同時(shí)滾動(dòng)軸承的其他優(yōu)點(diǎn)也不言而喻，比如在傳動(dòng)的效率效果上，有效率高、發(fā)熱小、潤(rùn)滑油使用量也較少等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)密封保存效果顯著，維護(hù)保養(yǎng)也較為便捷，在潤(rùn)磨機(jī)生產(chǎn)使用過(guò)程中工作可靠性較高，性能超高。軸承的內(nèi)圈外圈和外圈內(nèi)圈均有相應(yīng)的通道，經(jīng)過(guò)滾動(dòng)珠來(lái)進(jìn)行相互作用，套圈采用滾動(dòng)軸承鋼制成，強(qiáng)度高，耐磨性好，用銅合金夾層膠木或塑料制成的效果同樣呈現(xiàn)出優(yōu)越的特點(diǎn)[3-4]。

2.2 滑動(dòng)軸承的選用

在消化硫酸渣進(jìn)行球團(tuán)的生產(chǎn)過(guò)程中，使用滑動(dòng)軸承時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)比較小，噪音小，但與滾動(dòng)軸承比較出發(fā)現(xiàn)同體積的承載能力略大，軸的間隙可調(diào)，損毀率相對(duì)較小。但是軸承合金瓦的柔順性較高，而且由于軸封不嚴(yán)格，往往造成“熔巖”，且若是潤(rùn)滑油加入不夠，潤(rùn)滑不到位時(shí)，易造成磨損或磨損。需要注意的是在滑動(dòng)軸承的選用上，要考慮潤(rùn)滑油的使用，以減少摩擦帶來(lái)的損耗。粘度表示了液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦性能，或者說(shuō)是流體抵抗剪切變形的能力。潤(rùn)滑油沿油層垂直方向的速度的變化率，也就是速度梯度，如圖3 滑動(dòng)軸承使用潤(rùn)滑油轉(zhuǎn)動(dòng)梯度速度剖析圖所示，層與層之間存在的液體內(nèi)部摩擦，其剪應(yīng)力可以計(jì)算如下：

圖3 滑動(dòng)軸承使用潤(rùn)滑油轉(zhuǎn)動(dòng)梯度速度剖析圖

式中：u 為儲(chǔ)層中任意點(diǎn)的流速；du/dy 為對(duì)應(yīng)于某一點(diǎn)的流速梯度；η 為比例系數(shù)，即液體的動(dòng)粘度，簡(jiǎn)稱(chēng)為動(dòng)力粘度。

另外對(duì)崗位操作人員的崗位技能水平及操作要求比較高，必須隨時(shí)遵守潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，如圖4 滑動(dòng)軸承在消化硫酸渣時(shí)的運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)圖所示，在靜止到啟動(dòng)，以及不穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)都能夠很好的把握，并作出及時(shí)反饋和調(diào)整。

圖4 滑動(dòng)軸承在消化硫酸渣時(shí)的運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)圖

3 潤(rùn)磨機(jī)軸承的優(yōu)化選用分析

根據(jù)上述分析，可以得知，在消化硫酸渣氧化球團(tuán)的實(shí)際生產(chǎn)中，潤(rùn)磨機(jī)軸承的選擇對(duì)于球團(tuán)的生產(chǎn)工藝占到一定的影響作用，故此在潤(rùn)磨機(jī)軸承的選用上，一定要綜合考慮，且多以滾動(dòng)軸承的優(yōu)選來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，較少或者不選用滑動(dòng)軸承，且以300 000 t 的球團(tuán)生產(chǎn)線的實(shí)踐為例，通過(guò)使用滾動(dòng)軸承之后，潤(rùn)磨機(jī)的運(yùn)行電流即耗電量有所下降，大約下降在20%左右，同時(shí)潤(rùn)滑油的使用上也有整體縮減，相對(duì)于滑動(dòng)軸承能夠節(jié)約大致在70%左右，冷卻水的加入量同比節(jié)約90%，同時(shí)也相應(yīng)地減少了操作人員的日常巡檢和操作周期，消除了軸瓦年度維修工作。在消化硫酸渣，在生產(chǎn)氧化球團(tuán)項(xiàng)目中配置一定比例的磁鐵礦，為達(dá)到物料點(diǎn)綴的目的，采用3.2 m×5.4 m 的滾動(dòng)軸承磨床，即適應(yīng)工藝要求，更節(jié)能的效果經(jīng)計(jì)算可達(dá)30%，并在維修中避免了刮削軸承瓦的工作，降低了操作維修人員的工作強(qiáng)度，達(dá)到了企業(yè)節(jié)能的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

在消化硫酸渣氧化球團(tuán)生產(chǎn)線中潤(rùn)磨民軸承設(shè)計(jì)規(guī)格，應(yīng)采用滾動(dòng)軸承代替滑動(dòng)軸承，不僅可以節(jié)能降耗，還能消除一些重金屬的產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)球團(tuán)生產(chǎn)的質(zhì)量也有大幅提升，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)更好地順應(yīng)國(guó)家對(duì)于環(huán)保以及設(shè)備節(jié)能的要求，促進(jìn)球團(tuán)廠的可持續(xù)發(fā)展。