球磨機磨礦作業(yè)的基本理論

球磨機磨礦作業(yè)的基本理論

1設(shè)備之一:設(shè)備之一研磨機是礦業(yè)、研磨、化工等行業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一。掌握球磨機磨礦過程的基本理論,摸索其磨礦作業(yè)的規(guī)律,找出影響球磨機生產(chǎn)效率的因素,對提高球磨機的工作效率具有重要的意義。2球磨機轉(zhuǎn)速與磨礦的關(guān)系磨礦作業(yè)大部分在裝有許多磨礦介質(zhì)的圓筒內(nèi)進行,由于筒體的不斷旋轉(zhuǎn)而將磨礦介質(zhì)帶到一定的高度,然后借自重下落,這樣就產(chǎn)生破碎物料所需的沖擊力。同時,由于磨礦介質(zhì)在筒體內(nèi)沿筒體軸心作公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn),使磨礦介質(zhì)之間與筒體接觸區(qū)間產(chǎn)生壓擠和磨削力,從而使礦石磨碎。磨礦作業(yè)中,加水者稱濕式磨礦,不給水則叫干式磨礦。磨礦作業(yè)多采用硬度及比重較大的鍛鋼(或鑄鋼)制造成圓球和長棒,磨碎較軟的礦石時,有時采用礫石。磨礦作業(yè)的基本原理如下:球在球磨機內(nèi)的運轉(zhuǎn)情況,主要視筒體旋轉(zhuǎn)速度快慢而定,轉(zhuǎn)速較低時,球被帶到較小高度,然后借自重與水平線成自然休止角下滑(見圖1,1-1)這時的磨礦作用是球運動時產(chǎn)生的沖擊力與磨剝力的總和,球磨機的這種工作制度叫“瀉落式”。球磨機的轉(zhuǎn)速增大,球在離心力的作用下,被提升的高度也隨之增大,到一定高度后離開筒壁沿拋物線軌道下落,由于球在高處下落時具有一定的水平初速度,故產(chǎn)生一定的動能和沖擊力,使球繼續(xù)運動(見圖1,1-2),這種磨礦制度叫“拋落式”的。球磨機的操作基本上就是根據(jù)這個道理。球磨機的轉(zhuǎn)速再提高,當(dāng)達到某種速度極限時,球就在離心力作用下隨筒體一起轉(zhuǎn)動,而不脫離筒壁,這不再發(fā)生磨礦作用,稱為球磨機的離心運轉(zhuǎn),這種速度叫“離心轉(zhuǎn)速”或“臨界轉(zhuǎn)速”(見圖1,1-3)。球在球磨機內(nèi)的運動力學(xué)比較復(fù)雜,但粗略了解和分析一下球的運動狀態(tài),對確定球磨機的合理轉(zhuǎn)速、提高磨礦效率有一定的意義。球磨機在臨界轉(zhuǎn)速時實際不發(fā)生磨礦作用,見圖2,若省去球與筒壁的滑動現(xiàn)象,則筒體周速=球的周速。若使球脫離筒壁或所在回轉(zhuǎn)層必須使離心力F≤球重的向心力Wcosα,A點為球的脫離點。球在A點下落時其離心力F=Wcosα,而離心力F=mv2/r,若使球脫離筒壁必須使mv2/r≤Wcosα,m=W/g,即:Wv2/rg≤Wcosα,可得cosα≥v2/rg,v=πDn/60=πrn/30,所以:cosα≥(πrn/30)2/rg,可得:cosα≥rn2/900式中:W-鋼球重量,kg;g-重力加速度,9.81m/s2;v-筒體表面線速度,m/s2;r-球所在回轉(zhuǎn)層半徑,m;n-筒體每分鐘轉(zhuǎn)速,r/min;D-球磨機直徑,m。若離心力F≥Wcosα,則球不脫離筒壁而隨筒壁旋轉(zhuǎn),此時球磨機的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。其脫離角α=0,cosα=1,從式cosα≥rn2/900,可知:cosα=1=rn2臨介臨介2/900,可得n臨介=42.2/D√n臨介=42.2/D若假設(shè)球為質(zhì)點,故可視球的回轉(zhuǎn)半徑與球磨機回轉(zhuǎn)半徑相等,球磨機的最適宜轉(zhuǎn)速應(yīng)保證筒體內(nèi)鋼球提升到使鋼球從此位置離開筒壁下落時,具有最大的下落高度,即產(chǎn)生最大的動能和沖擊力。生產(chǎn)實踐中采用的球磨機實際轉(zhuǎn)速大多低于理論臨界轉(zhuǎn)速。3影響球磨機生產(chǎn)效果的因素3.1球荷充填率對球磨機的影響球磨機處理能力與球磨機轉(zhuǎn)速成正比,但提高轉(zhuǎn)速以后應(yīng)相應(yīng)降低球荷充填率(球荷容量與球磨機有效容量之比),否則對提高處理量不利。試驗表明,其它條件不變,臨界轉(zhuǎn)速大小主要取決于球的充填率。充填率愈大,臨界轉(zhuǎn)速愈小。在同一轉(zhuǎn)速下,球荷充填率愈高生產(chǎn)率愈高,但以低于40%為宜,當(dāng)球荷充填率小于25%時,在技術(shù)、經(jīng)濟上是不合理的。球的充填率大時,球數(shù)增加,從而增加了磨礦作用,這是提高充填率有利的一面,但由于前面所述,球磨機最適宜轉(zhuǎn)速與球充填率有關(guān),充填率提高,球磨機離心轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低,這對磨礦作用是不利的一面,當(dāng)充填率增加時,球磨機裝礦的有效容積減小,也相應(yīng)降低生產(chǎn)能力。試驗證明:當(dāng)球磨機轉(zhuǎn)速率為80%時,其球荷充填率與動力消耗成正比。一般工業(yè)上轉(zhuǎn)速率及充填率在下面范圍內(nèi)較合適:轉(zhuǎn)速率:K=76%~90%;球充填率:Φ=35%~48%。W=(π/4)D2·L·δ·Φ式中:W-裝球量,t;D-球磨機直徑,m;L-球磨機長度,m;Φ-球磨機充填率;δ-鋼球視比重,取值4.8。則:W=3.77D2·L·Φ,根據(jù)此式計算西北鉛鋅冶煉廠焙燒車間球磨機一段、二段充填率Φ1、Φ2見表1。焙燒車間球磨機轉(zhuǎn)速率K=74.4%,可見其轉(zhuǎn)速率、充填率均偏小,應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。3.2鋼球的指標(biāo)要求鋼球是球磨機的主要磨礦介質(zhì),鋼球的比重和尺寸大,其沖擊作用亦大。鋼球的耐磨性好,硬度大則磨剝力強,對處理硬度大、結(jié)構(gòu)致密的難磨礦石應(yīng)多加比重大、尺寸大的鋼球。但為了有效地磨剝細粒礦石,增加單位時間內(nèi)球的打擊次數(shù),則要求增加較多的小球。鋼球的比重、硬度、成份與韌性是鋼球的主要技術(shù)指標(biāo),按標(biāo)準要求,鍛鋼球、軋鋼球比重為7.8,鑄鋼球、鑄鐵球比重7.5,如砂眼較多可降至7.1以下。鑄鐵球雖含C高,但硬度達不到要求,砂眼空心較多,比重小破碎現(xiàn)象較嚴重。鋼球質(zhì)量下降,磨礦效果顯著下降,鋼球單耗卻上升。因而,選用硬度高、韌性較好的鍛鋼、鑄鋼球較適宜。3.3合理確定鋼球的尺寸、旋轉(zhuǎn)次數(shù)和球磨機的球磨量鋼球尺寸、裝球比例及補球比例對球磨機操作有較大影響。3.3.1球徑及給礦粒度鋼球尺寸取決于球的比重、球磨機中礦石的粒度組成,要求的產(chǎn)品粒度和礦石的物理性質(zhì)等因素。根據(jù)一般的經(jīng)驗,礦塊愈大、礦石愈硬,裝入的球徑就應(yīng)大些。但充填率一定時,裝入的大球愈多,則單位時間內(nèi)總沖擊的次數(shù)減少,磨礦作用相應(yīng)小些。當(dāng)給礦粒度較小,要求產(chǎn)品較細時,應(yīng)適當(dāng)增加小球?？砂聪旅娴墓接嬎闱驈酱笮=idn式中:D-鋼球直徑,mm;d-給礦粒度,mm;i、n-常數(shù),主要與礦石性質(zhì)有關(guān)?？筛鶕?jù)經(jīng)驗確定對最大給礦粒度d最大和最小給礦粒度d最小相應(yīng)的最適宜的裝球尺寸,然后求常數(shù)n及i。3.3.2鋼球配比鋼球的計算在計算適宜的球徑與相應(yīng)給礦粒度關(guān)系之后,應(yīng)根據(jù)球磨機總給礦(新給礦+返礦)粒度特性決定合理裝球——即鋼球的配比問題。其步驟為:⑴測定返砂比,并對返砂和球磨機給礦進行篩析。根據(jù)篩析結(jié)果計算球磨機總給礦粒度特性繪制曲線。⑵根據(jù)總給礦粒度特性曲線和適宜球徑——給礦粒度關(guān)系,算出應(yīng)加入的不同尺寸鋼球比例。⑶根據(jù)總加球量和各種球的比例,計算應(yīng)加入的各級別球重。3.3.3補球過程規(guī)劃球磨機中鋼球在運轉(zhuǎn)過程中不斷磨損,為了保持球荷充填率和球的合理配比,保持球磨機的穩(wěn)定操作,必須進行合理補球,抵償磨損。合理補球是提高磨礦效率的關(guān)鍵問題之一。根據(jù)球磨機實際情況,定期檢查球荷組成,積累數(shù)據(jù),不斷