球磨機(jī)磨礦動(dòng)能學(xué)與運(yùn)行參數(shù)考察分析

傳統(tǒng)臥式球磨機(jī)在磨礦領(lǐng)域已應(yīng)用百年之久，磨礦機(jī)理研究較為深入，在磨礦領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。但隨著地球礦產(chǎn)資源日益枯竭，貧礦和難選礦的比重逐漸增加，有用礦物的嵌布粒度越來(lái)越細(xì)，只有進(jìn)行充分的單體解離才能夠高能回收利用，因此需要對(duì)球磨機(jī)開(kāi)發(fā)升級(jí)，開(kāi)發(fā)精良的磨礦設(shè)備才能滿(mǎn)足細(xì)磨的需求。

為了縮短與國(guó)外球磨機(jī)研究的技術(shù)差距，國(guó)內(nèi)球磨機(jī)不僅需要開(kāi)展細(xì)磨基礎(chǔ)理論研究，首先從球磨機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)知識(shí)開(kāi)始，開(kāi)展球磨機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)匹配性試驗(yàn)研究，為球磨機(jī)的技術(shù)研究、工業(yè)選型和應(yīng)用提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。

1、磨礦動(dòng)能學(xué)分析研究

在清水條件下，分別考察不同介質(zhì)直徑、不同磨機(jī)轉(zhuǎn)速和不同介質(zhì)填充率條件下的球磨機(jī)內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)行功率，確定功率消耗與介質(zhì)直徑、磨機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載之間的關(guān)系。

研究過(guò)程分析得知，當(dāng)介質(zhì)直徑由7mm增至13mm時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率增加率超過(guò)10%，磨機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速越高，功率增加率越大；運(yùn)行功率的增加率隨介質(zhì)添加量的增加呈先增大后減緩的趨勢(shì)，在40kg時(shí)功率增加率較大，達(dá)到20%左右。當(dāng)介質(zhì)直徑由13mm增至25mm時(shí)，運(yùn)行功率增加率低于5%。

當(dāng)介質(zhì)添加量由20kg增至40kg時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率增加率超過(guò)10%，電動(dòng)機(jī)的工作頻率越高，增加率越大，當(dāng)工作頻率為40Hz時(shí)功率增加率較大，達(dá)到20%左右；而運(yùn)行功率的增加率隨介質(zhì)直徑的增加呈先減小后增大的趨勢(shì)。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作頻率由20Hz增至40Hz時(shí)，其運(yùn)行功率增加率超過(guò)60%，且隨磨礦介質(zhì)添加量和介質(zhì)直徑的增加而增大。

總體而言，磨機(jī)的運(yùn)行功率隨著介質(zhì)添加量及磨機(jī)轉(zhuǎn)速的增加明顯增大，磨機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)運(yùn)行功率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于介質(zhì)添加量和介質(zhì)直徑的影響；因此，磨機(jī)需要在合適的轉(zhuǎn)速下確定很好的介質(zhì)添加量和介質(zhì)直徑。

為了確定球磨機(jī)的較佳運(yùn)行參數(shù)，需要開(kāi)展不同參數(shù)下的帶礦試驗(yàn)研究。有效磨礦面積隨介質(zhì)添加量的增加而增大，筒體容積一定時(shí)，介質(zhì)含量過(guò)高，將會(huì)導(dǎo)致筒體上部無(wú)法形成相對(duì)穩(wěn)定的分級(jí)區(qū)，且造成筒體內(nèi)試驗(yàn)礦樣所占容積比縮小，不適合開(kāi)展試驗(yàn)，所以介質(zhì)填加量初定為40kg。

2、運(yùn)行參數(shù)考察

（1）試驗(yàn)礦樣為外購(gòu)石英砂，試驗(yàn)前將物料破碎處理成0.2mm以下，礦樣密度為2.5~2.8g/cm3，莫氏硬度為7。

（2）試驗(yàn)條件磨礦質(zhì)量濃度45%，介質(zhì)添加量為40kg（充填率約30%），磨礦時(shí)間為10min。

（3）試驗(yàn)過(guò)程試驗(yàn)依次按原礦混勻、稱(chēng)重、制漿、計(jì)時(shí)磨礦、磨礦產(chǎn)品篩分和數(shù)據(jù)分析處理的步驟進(jìn)行，篩分粒度分別為-120、-200和-325目。

3、結(jié)果分析

磨礦效果的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)一般包括單位能耗、新生合格粒級(jí)產(chǎn)品含量和磨礦效率三方面。磨礦效率是評(píng)價(jià)磨礦能耗的指標(biāo)，可用處理單位礦石所需的電能表示。試驗(yàn)研究了不同介質(zhì)直徑和磨機(jī)轉(zhuǎn)速與新生磨礦粒級(jí)含量的關(guān)系。

新生粒級(jí)含量隨著磨機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增大。不同直徑的磨礦介質(zhì)，新生粒級(jí)含量各不相同，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為30、35Hz時(shí)，介質(zhì)直徑為7mm時(shí)新生-325目粒級(jí)含量較多；介質(zhì)直徑為10mm時(shí)新生-120目粒級(jí)含量較多；介質(zhì)直徑為13mm時(shí)新生-200目粒級(jí)含量較多。由此可知，當(dāng)磨礦產(chǎn)品粒度要求較細(xì)時(shí)，適合采用小直徑磨礦介質(zhì)。

此外，當(dāng)磨機(jī)電動(dòng)機(jī)頻率由25Hz增至30Hz時(shí)，新生粒級(jí)含量大幅提高，而繼續(xù)增加電動(dòng)機(jī)頻率則新生粒級(jí)含量的增加率有所降低；因此，球磨機(jī)必須在合適的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生較高的磨礦效率。

要求磨礦產(chǎn)品粒度越細(xì)，所需的單位能耗越高。當(dāng)磨機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，新生粒級(jí)單位能耗隨著介質(zhì)直徑的增大而降低；當(dāng)電動(dòng)機(jī)頻率為30和35Hz時(shí)，新生-325目粒級(jí)單位能耗隨著介質(zhì)直徑的增加而略有增大。在介質(zhì)直徑為7mm時(shí)單位能耗較低；介質(zhì)直徑為10mm時(shí)新生-120目粒級(jí)單位磨礦能耗較低。因此，球磨機(jī)的磨礦介質(zhì)以7mm為主，根據(jù)礦石的產(chǎn)品粒度要求適當(dāng)配加10mm的介質(zhì)。

新生粒級(jí)單位能耗隨著磨機(jī)電動(dòng)機(jī)頻率的增加而降低，粒度越細(xì)，需要的磨礦能耗越高，且隨著粒度變細(xì)，新生粒級(jí)單位能耗的減小率增大。由此可知，球磨機(jī)更適合細(xì)粒級(jí)磨礦。相同條件下粒度越細(xì)，節(jié)能效果越顯著。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率由30Hz增至35Hz時(shí)，新生粒級(jí)單位能耗減少率明顯變小，而且在35Hz時(shí)，球磨機(jī)筒體內(nèi)的礦漿波動(dòng)較為劇烈，無(wú)法形成穩(wěn)定的自分級(jí)區(qū)，易導(dǎo)致過(guò)磨和欠磨現(xiàn)象的發(fā)生；因此，為了便于開(kāi)展試驗(yàn)研究，以獲得合格的溢流產(chǎn)品，宜采用電動(dòng)機(jī)頻率30Hz（轉(zhuǎn)速204.8r/min）作為球磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

綜上所述，采用石英砂作為原料進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，當(dāng)磨礦介質(zhì)直徑為7mm時(shí)新生-325目粒級(jí)含量較多，新生粒級(jí)單位能耗較低；磨機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為30Hz時(shí)，新生粒級(jí)單位能耗較低，且容易獲得合格的溢流產(chǎn)品。因此，球磨機(jī)磨礦試驗(yàn)主要添加介質(zhì)直徑為7mm的磨礦介質(zhì)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率設(shè)定為30Hz。