球磨机作为粉磨系统的主要设备,由于其结构简单,易于维护等优点,相当长时期内,依然会被广泛应用于工业生产的各个领域。在水泥工业的水泥粉磨系统中,随着粉磨工艺的改进,水泥粉磨系统由原来的球磨机工艺发展到了辊压机半终粉磨+球磨机的联合粉磨工艺。现有大多数的水泥粉磨工艺中,对大颗粒物料的粗碎作业已转移至更加高效的辊压机中,球磨机主要承担研磨作用。然而现有的粉磨理论大都围绕着冲击粉碎理论进行研究,球磨机的转速是依据最佳破碎效果而设定的,对于细颗粒物料的研磨作用机理及其最佳转速设计鲜有探讨。随着球磨机在水泥联合粉磨系统中功能的转换,球磨机原先设定的最佳转速是否依然适用于当前的磨机工况条件,转速对研磨效率的影响等等一系列问题急需重新研究与认识。因此,在这样的背景下分别研究球磨机转速对粉碎与研磨效果的影响对水泥粉磨系统的节能降耗具有重要的意义。本课题研究了球磨机内部的介质运动规律、不同粉磨阶段的试验评价方法,探讨了不同填充率下,转速对于粉碎效果和研磨效果的影响规律,分析了球磨机在粗磨和细磨阶段的粉磨作用机理。论文利用变频技术对实验室小磨进行变频调速,分为粗磨、细磨实验分别模拟球磨机的粉碎仓与研磨仓的工序,在转速率为58%--88%范围内探讨了在不同填充率下,转速对球磨机粉碎效果和研磨效果的影响规律。粉磨过程中,论文以大于某一粒级(0.2mm)颗粒的筛余百分数减小速度来评价其粉碎速度,以物料比表面积增加速度来评价其研磨速度。实验结果得出,当球磨机的填充率为18%时,颗粒粉碎效果和研磨效果均随着转速的升高而升高。填充率30%时,粗磨阶段,转速率处于76%-79%范围时粉碎效果最佳;细磨阶段,研磨效果随着转速的升高而升高。另一方面,相同转速下,填充率18%时的粉碎效果和研磨效果比填充率30%时好。通过对球磨机内部介质运动规律及能量分析得出,粗磨阶段,粒度的降低主要是由于冲击作用造成的,法向冲击能量是粉碎效果的主导因素。而在细磨阶段,物料粒度的减小并不是单纯地由冲击或者磨剥作用造成的,在不同转速范围其主导因素不一样。当转速率在79%-82%以下的低转速范围内时,研磨效果的主要因素是法向冲击能量,当转速率在79%-82%以上的高转速范围时,研磨效果的主要因素是切向磨剥能量。通过对透明磨机内部介质运动状态的研究发现,填充率提高,相同转速下虽可增加磨机的产量,但球磨介质抛落的距离变短,其携带的能量降低;另一方面肾形蠕动区范围变大,并且其内层介质做泻落运动较多,致使高填充率下粉碎和研磨效果不如低填充率下好。通过本课题的研究认为,随着水泥粉磨工艺的改变,球磨机更主要发挥研磨的功能,因此在实际作业中,可以考虑利用变频技术增加球磨机的转速,降低球磨机的装载量,在总功率不超过设备安全运行功率的前提下,提高其整体粉磨能耗利用率,产生较好的节电效果。