消化硫酸渣氧化球團生產線潤磨機軸承的優化選用★

于 強

（山西工程職業學院， 山西 太原 030009）

硫酸渣又稱黃鐵礦焙燒渣或煤渣，是一種化工廢渣，其化學成分中鐵元素是含量最多的，在煉鐵行業經常會通過消化硫酸渣來進行鋼鐵的治煉以及球團的生產，迄今為止此項工藝已經有近百年的歷史，但是在國內，氧化球團的生產過程中，其球團生產的原料配備上，消化大比例的硫酸渣工藝還有待進一步實踐和驗證，以下假設某球團廠的消化硫酸渣300 000 t氧化球團生產線，在原料配比上帶來的工藝參數的變化，軸承磨床研磨工藝的選擇有不斷提升，以減少球團生產耗能。

1 潤磨機的概述

1.1 潤磨機的概念及工作原理

潤磨機磨床是球團生產過程中的主要設備（見圖1），物料加工用水量從8%提高到13%，充分發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的生產工藝，節約設備能耗，提高礦石質量和金屬回收率，改善工作條件和環境條件等作用，使球團生產得到迅速推廣。潤磨工藝是球團生產中干燥工藝之后的一個重要工序，潤磨工藝是在球團生產過程中經過干燥處理后，經過潤磨機混合原料，以此為生產的主要設備，原料及其他球團生產的物料混合，進行多次研磨粉碎，來提升球團生產最終需要的預熱焙燒等機能[1-2]。

圖1 常見的潤磨機外觀圖

1.2 潤磨機在球團生產線中的作用

在球團廠進行氧化球團的生產制作過程中，對消化硫酸渣的配比有著嚴格的標準要求，要求在實際生產中要通過比例配制添加，完成球團的生產制作，但是在球團生產的原料及物料中，多數存在膨潤土和硫酸渣的混合物，所以通過潤磨機對其進行研磨混合粉碎是尤為重要的一個環節，也慢慢演變為球團在生產后，其原料水分干燥的重要的一個生產工藝和環節，在較早的球團生產時，經常使用球磨機代替潤磨機，但其工藝及產品的質量效果遠遠比潤磨機的使用上差了很多，所以目前很多生產線多以潤磨機使用為主，對球團的生產起到至關重要的作用。

1.3 潤磨機的生產工藝及其主要參數分析

在消化硫酸渣氧化球團的生產過程中，其潤磨機的磨床轉速較低，一般為10 r/min 左右，潤磨機的控制時間一般控制在5 min 左右，但是由于工作條件以及潤磨機數值的不同，其控制時間也略微有不同，但總體來說，潤磨機的使用達到了不僅是粉碎的目的，還有一定的混合目的。其主要參數分析見表1。

表1 潤磨機的部分技術參數

2 潤磨機選用兩種軸承的優缺點比較

軸承常用的有滑動軸承與滾動軸承（如圖2 所示），仍舊以300 000 t 消化硫酸渣的氧化球團礦生產線為例，進行潤磨機軸承的優化選用分析。

圖2 滑動軸承與滾動軸承

2.1 滾動軸承的選用

根據摩擦扭矩測試結果，滾動軸承的摩擦扭矩約為滑動軸承的1%，也就是說，考慮到生產、安裝、潤滑等實際工況，采用選擇滾動軸承，潤磨機的摩擦功率消耗有所降低，甚至達到了降低近99%的功率消耗值，這是經過理論推算的結果，在實際的球團生產線中，由于滾動軸承的摩擦較小，且潤滑油的使用基本可以忽略不計，磨床主軸承的摩擦功率比去年同期減少約90%。同時在滾動軸承的空心軸的生產制造工藝方面，已經有很標準的結構要求，比如尺寸及物料的上下，包括軸承配套的一些要求，全部已經有相關的行業制造標準，所以在節能降耗及提升球團生產時物料的研磨效果是非常有利的。同時滾動軸承的其他優點也不言而喻，比如在傳動的效率效果上，有效率高、發熱小、潤滑油使用量也較少等優點，同時密封保存效果顯著，維護保養也較為便捷，在潤磨機生產使用過程中工作可靠性較高，性能超高。軸承的內圈外圈和外圈內圈均有相應的通道，經過滾動珠來進行相互作用，套圈采用滾動軸承鋼制成，強度高，耐磨性好，用銅合金夾層膠木或塑料制成的效果同樣呈現出優越的特點[3-4]。

2.2 滑動軸承的選用

在消化硫酸渣進行球團的生產過程中，使用滑動軸承時產生的振動比較小，噪音小，但與滾動軸承比較出發現同體積的承載能力略大，軸的間隙可調，損毀率相對較小。但是軸承合金瓦的柔順性較高，而且由于軸封不嚴格，往往造成“熔巖”，且若是潤滑油加入不夠，潤滑不到位時，易造成磨損或磨損。需要注意的是在滑動軸承的選用上，要考慮潤滑油的使用，以減少摩擦帶來的損耗。粘度表示了液體流動的內摩擦性能，或者說是流體抵抗剪切變形的能力。潤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 滑動軸承使用潤滑油轉動梯度速度剖析圖所示，層與層之間存在的液體內部摩擦，其剪應力可以計算如下：

圖3 滑動軸承使用潤滑油轉動梯度速度剖析圖

式中：u 為儲層中任意點的流速；du/dy 為對應于某一點的流速梯度；η 為比例系數，即液體的動粘度，簡稱為動力粘度。

另外對崗位操作人員的崗位技能水平及操作要求比較高，必須隨時遵守潤滑和冷卻系統的運行轉動狀態，如圖4 滑動軸承在消化硫酸渣時的運行轉動狀態圖所示，在靜止到啟動，以及不穩定運行的狀態都能夠很好的把握，并作出及時反饋和調整。

圖4 滑動軸承在消化硫酸渣時的運行轉動狀態圖

3 潤磨機軸承的優化選用分析

根據上述分析，可以得知，在消化硫酸渣氧化球團的實際生產中，潤磨機軸承的選擇對于球團的生產工藝占到一定的影響作用，故此在潤磨機軸承的選用上，一定要綜合考慮，且多以滾動軸承的優選來進行生產，較少或者不選用滑動軸承，且以300 000 t 的球團生產線的實踐為例，通過使用滾動軸承之后，潤磨機的運行電流即耗電量有所下降，大約下降在20%左右，同時潤滑油的使用上也有整體縮減，相對于滑動軸承能夠節約大致在70%左右，冷卻水的加入量同比節約90%，同時也相應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，在生產氧化球團項目中配置一定比例的磁鐵礦，為達到物料點綴的目的，采用3.2 m×5.4 m 的滾動軸承磨床，即適應工藝要求，更節能的效果經計算可達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度，達到了企業節能的目的。

4 結語

在消化硫酸渣氧化球團生產線中潤磨民軸承設計規格，應采用滾動軸承代替滑動軸承，不僅可以節能降耗，還能消除一些重金屬的產生，有利于環境保護，同時球團生產的質量也有大幅提升，產生了良好的經濟效益和社會效益，同時更好地順應國家對于環保以及設備節能的要求，促進球團廠的可持續發展。