球磨机机理与磨矿介质制度研究现状及发展趋势.pdf

第29卷第1期
有色矿冶
Vol 29. No
2013年2月
NON-FERROUS MINING AND METALL URGY
February 2013
文章编号:1007ー967X(2013)01-0042-0
球黁机机理与磨矿介质制度研究现状及发展趋势
张绵瑞,梁冰,赵礼兵
(河北联合大学,河北唐山063009)
摘要:总结了球磨机的机理,介绍了国内外磨机规格的发展趋势,总结了介质充填率对磨矿过程
的影响,论述了磨机衬板对磨机的工作形式、效率、产量、能耗、钢耗、噪声及磨矿产品粒度
所产生的影响,闻述了磨矿介质的材质成分对磨机的使用效果和选厂经济效益的直接影
响,分析了不同的介质形状对矿物粒度的影响,为选择性磨矿提供了可能,完善磨矿分级,
优化磨矿分级生产过程,提高生产效率,从而降低单位生产成本,达到节能降耗的目的
本文就上述问题结合磨矿原理进行分析和论述。
关键词:磨矿介质;磨机衬板;分级;研究进展
中图分类号:TD453
文献标识码:A
这个钢球运动理论是严密及完整的,而且迄今
引言
为止也还没有更完善的理论可以代替它。通过试验
在选矿厂,除少数有用矿物已单体解离的砂矿及生产实践表明,当磨机内存在水及矿砂并且球荷
和部分高品位富矿不需要磨碎外,几乎所有的金属充填率达到40%~50%时,钢球基本无滑动,与理
矿石都是细粒嵌布的,需要经过磨碎使矿石中各种论推导假设的前提条件相符合,说明传统理论是有
有用矿物获得较理想的单体解离度,才能顺利地进运用价值的。当然也能看到这个传统理论的缺陷,
行选别。随着有用矿物大规模地开采,矿石愈来愈当球磨机内的球荷充填率减至20%~40%时,钢球
趋于贫、细、杂,同时由于能源成本、基建投资和生产存在严重滑动现象,球荷之间及球与衬板之间存在
成本的不断提高,严重制约矿业的发展,而磨矿作业剧烈的相对滑动,超出该理论推导时的假设前提条
费用又很大,占整体的60%左右,因此,从生产的重件,因此使用该理论时应加以注意3
要性及经济效益出发,研究改进磨矿设备、介质及先
正因为该传统理论存在一定的缺陷,所以多年
进的分级工艺对降低选矿成本和提高选别指标有重来许多学者企图修正它,使它更完善。许多学者提
大现实意义。
出了各自的观点:有考虑钢球的滑动而对球的上升
球黁机理论
高度进行修正;有认为磨机内的球荷运动状态不
只有抛落一种运动状态,还应该有泻落运动、泻落与
20世纪30年代,E.W.戴维斯、列文逊以及我抛落式的混合运动状态,并认为这三种运动状态随
国的王仁东开始研究球磨介质工作理论研究,在假磨矿条件的变化而彼此相互转化;甚至有些学者进
设磨机内只装钢球且钢球无滑动且相互间没有作用
步提出与传统理论不同的见解,认为磨机内介质
的前提下推导出来的,主要是研究磨机内钢球作抛和物料存在一个“微微移动的内核”下落的运动轨迹
物运动的情况。其研究的方法是在具有玻璃端盖的不是抛物线,是一条复杂曲线,最后还导出介质和矿
实验室磨机中用快速摄影照相摄下磨机内钢球的运石的运动轨迹方程式等等。实际上,钢球的运动状
动轨迹,确定了钢球作抛落运动时,轨迹由圆及抛物态是个多变量的函数,而且是个连续状态,不是几种
线组成,然后用数学分析方法建立钢球的圆运动及状态所能总结的,而重要的问题是如何根据磨矿的
抛物运动基本方程式,并用此组方程式求解在钢球性质及目的来选择钢球的运动状态,以及如何调节
运动轨迹上各特殊点的几何位置,进而能从数学上各个影响因素而实现需要的运动状态,研究这两个
定量地描述钢球运动的轨迹~2
问题比研究修正对该传统理论更有意义5~的。
基金项目:科技部国际合作项目资助:微细粒贫赤铁矿高效回收关键技术的联合研发(项目编号:2012DFR70320)
米*收稿日期:2012-10--26
作者简介;张锦瑞(1956一),男,汉族,河北张家口人,博士,教投/硕士生导师,主要从事矿产资源的综合利用及深加工方向研究。
第1期
张锦瑞等:球杋机理与磨矿介质制度硏究现状及发展趋势
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近年来,国内外的研究者们开始注意钢球的磨矿机具有较好的技术性能,是细磨作业中有发展前
矿行为。作为球磨介质的工作理论,不应该只满足途的设备,更为后续工作者对磨矿事业研究提供了
于知道钢球的运动为止,而应该把钢球的运动与矿更广阔的视野,为磨矿技术的发展提供了新的方
粒的破碎联系起来,把钢球的能态与破碎行为联系向-1]。
起来,甚至与破碎后的产品特性联系起来。无论钢
球做什么齿动,只有将钢球与矿粒想接触才有可能3充填率的研究现状
产生破碎行为,只有这样才能使钢球运动与磨矿效
球介质的充填率是指球介质加人到磨机内的体
果紧密联系,磨矿效果才是研究钢球运动的目的,亦积与球磨机内仓容积之比
是研究球磨介质工作理论的目的。
球磨机内钢球充填率决定了蘑矿作用的强弱
2磨机大型化的研究现状
从物理现象上分析,装球多,打击次数多,研磨面积
大,磨矿作用强;反之,装球少,打击次数少,研磨面
对于如今的选厂来说,处理量的增大就是对经积小,磨矿作用弱。从力学现象上分析,装球多时功
济效益的提高,因而磨机的大型化成为必然趋势,大耗大,磨机生产率高,装球少时功耗小,磨机生产率
磨机其有利的因素主要是设备的配置简化及方便与低156。
自动化的利用。其不利是大型蘑机转速及球荷充
由于钢球充填率和球黁机的转速共同起作用,
填率低。而世界各国也都向磨机大型化这一趋势靠在分析充填率的影响时也不能抛开转速,它们是互
近
相联系又互相制约的。球磨机处于较低转速时,钢
(1)国际现状
球在球磨机内形成一个倾斜面,钢球被提升至高处
20世纪80年代国际上曾有预测,认为球磨机时沿钢球倾斜面滚下,形成泻落运动状态。随着钢
合理的最大规格是直径5m,原因是磨球工作时存球充填率的增加,钢球倾斜面的角度增大,钢球下滑
在低效率的蠕动区,但实际上球磨机向大型化发展的力矩增大,球磨机所需的功率也增大;钢球在较高
的步伐一直都未停止。
的转速率下将处于抛落式运动状态,抛落运动的情
目前世界上最大规格的湿式球磨机是南非An-况复杂,一定的充填率下,随着转速率的提高钢球将
glo Platinum铂矿订购的两台直径7.92m×12.2由泻落运动转变为抛落运动,但不同的充填率下钢
m球磨机,装机容量为17500kW/台。由丹麦福勒球由泻落式转为抛落式所需的转速率也不同,钢球
史密斯矿业公司制造,已于2007年投入使用。世界的充填率越大,转为抛落运动所需的转速也就越
最大规格的干式球磨机是克虏伯公司直径6.2m×高16~-17
25.5m的球磨机,安装功率为11200kW,1994年
抛落式运动以产生冲击力为主,适合破碎粗粒
用于美国的一家金矿,处理难选金矿石I
矿石;泻落式运动则主要产生研磨作用,冲击较轻
(2)国内现状
微,所以对细磨过程特别适应。因为,只有在充填率
我国也逐步向着球磨机大型化的方向迈进,我较低的情况才更容易产生泻落式状态,因此,细磨过
国自主研制、完全拥有自主知识产权的最大、最先进程的球介质充填率一般比粗磨过程低5%左右
溢流型球磨机,在中信重工机械股份有限公司生产
钢球是处于泻落式还是抛落式状态,一定的转
现场试车成功。这标志着我国大