收稿曰期：2007- 02-03当管磨机筒体转速适宜时，由于离心力的作众所周知，管磨机是粉磨系统中最常见的重要设备之一。我国对管磨机内料球运动状态研究近30年无重大进展，传统理论为一元运动理论，仅仅在五大假设基础上，研究了研磨体的运动理论。对物料的运动状态研究仍处于空白。由于物料、研磨体在物料粉磨过程中是密不可分的一个整体系统，传统理论已经无法指导现行水泥粉磨技术的发展与进步，甚至成了束缚人们在这方面创新的绊脚石。
1管磨机与球破机料球截面运动分析仅从概念上讲，管磨机为细长磨，球破机为短磨，都属于球磨机的范畴，但在料球运动规律上存在异同。
1.1管磨机料球截面运动分析管磨机筒体的回转速度和研磨体及物料的填充系数，对于粉磨物料的作用影响很大，当筒体具有不同转速和筒体内有不同的料球填充系数时，研磨体的运动状态见，可归纳为三种基本情况：常规泻落式运动状态（a）。
当管磨机筒体转速过低（或磨机衬板的带料能力较低）0寸，料球顺管磨机筒体旋转方向转一定的角度，当料球超过自然休止角后，则象雪崩似地泻落下来，这样不断地反复循环，管磨机的尾仓常处于这种状态。
用，料球贴附在衬板内壁上，与管磨机筒体作圆弧上升运动，并被带到适宜的高度，然后沿斜抛抛物线方向降落，研磨体及物料呈瀑布状态，以最大冲击力将物料击碎。同时，在管磨机筒体回转过程中，研磨体的滚动和滑动也对物料起到研磨作用。
管磨机的前仓常处于这种状态。
超临速抛落（或离心式）运动状态（图当管磨机筒体转速过高（或磨机衬板的带料能力较高）时，由于离心力作用的影响，部分（或全部）料球贴附在衬板内壁上，与管磨机筒体一起回转，而不降落，则这部分研磨体基本上不发挥冲击和研磨作用，也就不能粉磨物料。这是超临速抛落运动状态，目前尚不常用。
管磨机料球截面运动规律是：前仓以常规抛落式运动状态（b），实现破碎为主；尾仓以常规泻落式运动状态（a），实现研磨为主。但是，同一台管磨机，只能有一种转速，前后仓的不同运动方式，完全依靠不同的衬板型式来实现。达到这样理想状态客观上有一定难度，这也是造成管磨机破碎粉磨效率不高的重要原因之一。
1.2球破机料球截面运动分析由于球破机为单仓磨，其料球截面运动规律仅有常规抛落式运动状态（b）―种。它的特点是充分发挥了自身的破碎功能，兼有少量的粉磨功ournalElectronicPublish方向从中心到：边缘r基本上1是粗粉到细粉的分1.4球破机与管磨机前仓料球截面筛析理论鉴于球破机料球截面筛析理论与管磨机前仓料球截面筛析理论完全相同，以下仅以管磨机前仓料球为研究对象，分析料球截面筛析理论。
1.4.1管磨机前仓料球截面筛析现象当管磨机系统工况由稳定状态突然停下来时，打开前仓磨门，正对上述提升段，慢慢拨开料球不难发现：一方面是物料的筛析现象，即沿管磨机布；另一方面是研磨体的筛析现象，即在管磨机运动参数适宜的状态下，可以发现上述提升段沿管磨机半径方向从中心到边缘，基本上是从大研磨体到小研磨体的分布。
1.42管磨机前仓料球截面筛析现象分析根据以上模型的描述，在4个区域中物料的粉碎情况如下：提升段靠近管磨机衬板的物料，受到摩擦力约束随筒体同速运动，基本上没有相互滑移，研磨效果微弱，可忽略不计。但远离管磨机衬板的料球要发生程度不同的滑动。由于料球间有一定的摩擦系数，且所在位置的压强与所在位置的垂直料面高成正比。则提升段存在相当程度的研磨作用，尤其是垂直料面较高的所在位置，其研磨作用不可忽略。料球填充系数较大而不过大时，粉磨效率较高就是例证。
在提升段的起始端附近，管磨机料球截面筛析现象仍然在形成过程中，而在提升段的其它大部分区域，管磨机料球截面筛析现象已经明显出现：即大研磨体在管磨机中心附近研磨粗粉；小研磨体在管磨机衬板内边缘附近研磨细粉。实践已经证明了这个结论：Y2 65m圈流水泥磨研磨体的磨损情况是：S80（根据机械制图国家标准简写，表示直径为80mm的球后面用相同方法表示）磨损到S70大约需要两个月；S18磨损到S17大约需要两年时间。
滑移段的摩擦力不足以约束料球运动，导致料球角速度滞后于管磨机筒体且距回转中心不同距离处的料球角速度不同，层层滑移，由于此处的垂直料面高较小，所在位置的压强也就较小，虽然产生了研磨作用，但其粉磨效率较低。
抛落段的料球脱离摩擦力约束，呈抛物线状落下，撞击到磨机衬板或已经抛落的料球上，产生强烈的冲击破碎作用，此处的冲击破碎是管磨机前仓提高粉碎效率的关键。
根据管磨机前仓料球截面筛析现象：大研磨体与粗粉在相对靠近管磨机中心的位置始抛而小研磨体与细粉落在远离管磨机中心的位置始抛。显然，大研磨体的抛落势能最小，反而小研磨体的抛落势能最大。这就与传统的研磨体级配理论大相径庭。
抛落段抛落下的料球进入加速段，经撞击后暂时失去随管磨机筒体运动的角速度，管磨机筒体衬板通过摩擦力，使它们再度产生角速度。尽管在靠近管磨机中心的位置，而小研磨体与细粉落在远离管磨机中心的位置，但由于冲击后料球的再次分布时，一方面存在料球“堆积现象”（即留在中心的是细粉与小研磨体，流淌到两侧的是粗粉与大研磨体）另一方面料球层的下面一直在不平衡下滑，且料球往下冲击时，具有一定的发散性与随机性，自然就有一定程度的混合。所以，抛落段是管磨机料球截面筛析现象的最主要形成过程段，即大研磨体与粗粉逐步向磨机中心滑动，小研磨体与细粉逐步向管磨机衬板内边缘附近滑动。
2管磨机与球破机的机理比较21球破机与管磨机的异同从理论上讲，球破机（如所示）与管磨机前仓的料球截面运动规律是一样的。球破机通常只能作为粉碎系统的预破碎设备，一般无法承担全部的破碎粉磨工艺任务；但管磨机通常有多个仓，除了前仓以破碎为主，还有尾仓以粉磨为主，确保出磨物料符合成品要求，可以完成全部的破碎粉磨工艺任务。至于破碎粉磨系统的效率谁高谁低尚无定22球破机与管磨机串联粉磨工艺球破机具有可靠性高、结构简单、破碎效果好、能耗低、磨损少的特点。设计合理的球破机，可以使管磨机以最合理的转速来实现常规泻落式运动状态，最大限度提高粉磨效率。不必如传统管磨机那样受前仓破碎功能对转速要求的牵制。同时，必须适当调整管磨机结构和研磨体的级配。使用球破机后，管磨机入磨粒度将大幅降低，为与此相适应，必须对管磨机进行适当调整，减少管磨机一仓的破碎能力，增强管磨机二仓的研磨能力。也就是首先缩短一仓的长度，将管磨机隔仓板移动1~2块衬板的距离，再根据入磨物料的粒度，重新计算管磨机研磨体的级配，调整各仓的装载量，缩小平均球径，才可能达到提高管磨机产量的目的。对于破碎效果较好的球破机，管磨机可以考虑采用单仓结构，这样可大大减小管磨机通风阻力，更有利于提高系统的破碎粉磨效率。
根据管尉求截面筛析现象，（大研磨体与粗粉落lishH已使磨机产量提高到提高了四川某水泥企业的Y22X6.5m管磨机前安装了一台球破机，从2004年8月投入生产至今，除定期检查设备运转情况外，维修量极小。原先入磨粒度大于40mm，磨机产量不足14t/h，水泥粉磨电耗达35kWh/t.使用球破机后，使水泥入磨粒度平均在4mm，最大不超过8mm.仅适当调整管磨机研磨体级配，系统在其它工艺条件不变的情况目前，由于原选粉机没有经过改造，磨机产量提高后，选粉机的处理量和选粉效率没有跟上，影响了管磨机产量进一步提高。全面改造后，相信系统产量还会进一步提高。该系统使用球破机后，产量提高，电耗降为31kWh/t，以每吨水泥节电4kWh/t计算（年产水泥14万t）年可节电56万kWh/t，按平均电价0.5元计算节约电费28万元，经济效益十分显著。
当然，球破机作为一种新型预破碎设备，在破碎粉磨工艺上与管磨机匹配，还处于探索阶段（如究竟取多大的长径比、与何种结构的管磨机配套等问题尚无定论）不少企业成功使用的同时，也有一些企业使用效果不佳。主要原因是系统处理能力不平衡，影响了整体效益的发挥。
3结束语管磨机料球截面筛析理论，作为目前最贴近工程实际的、表达管磨机内物料、研磨体运动规律的理论，不仅在管磨机研磨体级配（如管磨机前仓最大球径、平均球径的确定方法等）、衬板选择等方面，有着具体而有效的应用，而且将对管磨机粉磨系统参数进一步优化，提高管磨机粉磨系统的效率产生影响。球破机作为一种新型预破碎设备，不同于现有其它各类破碎机对管磨机粉磨工艺的影响大，从破碎粉磨工艺的角度看，似乎是将传统管磨机的前后仓变成了球破机，与只承担粉磨功能的管磨机串联组合。一方面，使得两台设备以各自的最佳转速工作，充分发挥各自破碎粉磨功能；另一方面，消除了隔仓板通风阻力大，经常堵塞的困惑。当然，球破机在破碎粉磨工艺与设备上的创新，还有待于相关行业同仁的进一步努力与完善，相信必将对相关行业优质高产低消耗，带来积极而深远的影响。