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对球磨机钢球尺寸选择的探索
发布时间：2013-01-20 16:12 来源：未知
当球磨机工作时，筒体绕其轴线回转，简体内部的磨矿介质被提升到一定的高度，呈抛落或泻落状态，矿石的磨碎主要是靠磨矿介质落下时的冲击力和运动时的磨剥作用。物料由给料口连续地进入回转体内部，被运动的磨矿介质粉碎并通过溢流或料位差将物料排出筒体，以进行下一段工序处理。在运动中钢球尺寸对磨机的影响很大，其主要影响在以下几方面：
影响磨机生产率大小。影响磨矿产品粒度分布的均匀性。影响磨矿产品中矿物单体解离度高低。影响球耗的高低。影响电耗高低。影响磨机工作噪声的大小。
1、磨机内磨球转速理论
国、内外的一些研究人员对磨机内磨球的运动做了很多研究，研究发现：所有的磨球都绕一个固定的轴线运动；磨球下落时的冲击力主要取决于下落的高度。
磨机内介质由筒体带动，沿筒壁向上运动，即钢球是转动着向上运动的。当上升到一定高度，离心力C小于N(N为重力C的法向分量)，即C<N=Gcos a时，介质离开筒壁，做抛落运动。并且磨球受到筒壁摩擦力F和重力的另一分量T(T=Gsin a)的作用，这两个力大小相等，方向相反，并且作用点不同，它们互成力偶，因此磨球围绕自身轴线旋转。
当磨机转速过高时，磨球将上升到简体的最高点，由于此时磨球的离心力C大于重力G，故磨球不会下落，不能对磨机内物料形成打击作用，这种情况一般是不允许出现的。理论上，球磨机达到临界转速时，研磨介质贴住筒壁作离心回转状态运动，起不到磨碎作用。实际上，由于推导运动方程式时忽略了研磨介质的滑动、物料对研磨介质的影响以及内层研磨介质尚未达到临界转速等因素，因此，球磨机的实际临界转速比理论临界转速要大一些。对格子型圆筒形球磨机上进行的临界转速的试验表明：
临界转速随磨球填充率的增加呈减小趋势；无矿石和水时的临界转速比加矿石和水时的转速大，而且随着磨球填充率的增加，这种趋势在增大。
球磨机高于临界转速旋转，就会产生功率消耗激剧增大的现象，所以不管从磨矿角度，还是从耗能角度，都不能使磨矿转速过高。
对于主要以冲击破碎物料的磨机，其破碎功与介质抛起点与落点的势能的减少及介质冲击物料时能量的转换情况有关。抛落点越高，初始势能就越大，可以转化为冲击功的能量就越多，所以大型球磨机就可以使抛落点提高很多，国外大型磨机转速率也并不太高，多为65%—75%。另外，还有一种超临速球磨机，比传统球磨机多了一个导向结构，使磨球在大于临界转速的运动下仍然处于抛落状态，从而具有较大的冲击力。
2、钢球尺寸对磨机生产能力的影响
影响球磨机生产能力的因素很多，因此球磨机的生产能力还很难用理论公式准确地计算出来。设计中的球磨机的生产能力只能用试验的近似的方法，或者用与试验球磨机对比的方法确定。影响球磨机生产能力的主要因素有：球磨机的型式，它的直径和长度，仓数界各仓的长度比值，衬板及隔仓板形状，筒体转速，粉磨物料的种类、性质，加料粒度，要求产品细度；研磨体的种类，装载量，尺寸大小的配合等。
此外，磨机的操作方法（如干法或湿法），加料的均匀程度，研磨体与物料重量的比例，在于法中风的通过情况及湿法中水的加入量、流速等都会影响球磨机的生产能力。
2.1入磨物料
被粉磨的物料性质直接影响生产能力，就同一种物料不同给料粒度来讲，减小给料粒度可以提高磨机产量，但其产量随着产品粒度的变细而降低。从能量观点看，磨机的粉磨效率远低于破碎机的效率。可通过破碎作业设法减小人磨给料粒度，对节省电耗提高磨机产量都是有利的。当给料粒度减小至5毫米以下时，生产能力变化很小，堪；致无变化。对于干法作业的磨机，物料平均水份最好不超过1%，水份高将影响粉磨与运输操作。随着入磨物料湿度的增加，磨机的产量就会降低。物料的粘性也影响磨机的生产能力。
2.2研磨体的装载量、补充与配合
研磨体又称研磨介质。钢球是磨机中普遍采用的研磨体，它具有高密度、高硬度、高抗磨和高韧性等性能。常用中碳钢、高碳钢或铬钢锻制而成，也有用铸钢和铸铁的。各种规格锻制钢球的单重与容乘，钢段是尺寸较小的圆柱体，它的长度大于直径，具有较大的研磨表面积，适合于作细磨之用。钢棒通常采用轧制圆钢，钢捧首先是粉碎大块物料，然后才依次粉碎较小的物料，对粒度适应性很强，特别适于粗磨之用。
研磨体的装载量。研磨体装载量少，粉磨效率低；研磨体装载量过多，内层球运动时产生干涉，破坏了球的正常循环，粉磨效率也要降低，并将增加电耗。
研磨体的配合为了提高粉磨效率，单纯考虑研磨体的填充率是不够的，还应确定研磨体大小尺寸的适当配合。在磨机中进行粉磨时，一方面物料受到研磨体的冲击作用，另一方面还受到研磨体的研磨作用。在单位时间内，如欲使粉磨作业很快进行，则研磨体与物料的接触点愈多愈好，也就是说当研磨体的装载量一定时，研磨体的尺寸愈小愈好。但从另一方面看，要想将较大块的物料粉碎则要求研磨体具有足够的重量才行，即人磨物料粒度愈大，要求研磨体的尺寸愈大。磨机中研磨体的大小尺寸应很好的搭配；
钢球的直径主要取决于给料粒度、物料性质及所要求的产品粒度等因素。给料和产品粒度愈大，物料愈坚硬，要求钢球直径愈大。给料和产品粒度愈小，物料愈松脆，则要求钢球的直径愈小
3确定钢球尺寸的过程与方法
由于钢球尺寸对磨矿的影响至关重要，因此、长期以来选矿和粉碎工作者均在研究如何精确地确定钢球尺寸。然而，因为影响钢球尺寸的参变数太多，使这个问题很难解决。尽管这样．人们还是不断地探索，力求找到精确确定钢球尺寸的科学办法
3.1试验确定球径的方法
试验确定球径的方法，当然受多种可变参数的影响，为了简化问题，只能将一些重要的可变参数固定在一定值域内，然后通过试验求出给矿粒度与球径之间的关系。在具体做法上，选定待计算磨机在生产上常用或确认的工作参数如转速率、装球率、矿浆浓度等为固定值，然后根据经验确定几组钢球分别进行试验，效果好的一组球即为选择的最佳球径。
3.2经验球径公式的局限性与误差
经验球径公式是在大量试验资料或生产资料的基础上总结出来的数学模型。此种方法对于影响因素错综复杂而在理论上难于取得进展的球磨过程来说，仍不失为一种有用的方法。此类方法得出的公式其可贵之处在于它来源于实践而高于实践，既有可靠性也右实用性。在这以前的漫长岁月中，选矿工作者也正是利用这些经验球径公式加上自己的经验来解决磨机的球径，解决问题的。
3.3实践确定球径经验方法的普遍性
由于影响球径的因素错综复杂，难于从理论上解决球径的计算问题，人们只有通过实践的办法确定球径的最佳值。用试验确定球径的办法，以及依据生产实践资料而提出经验公式的办法，均属于实践解决问题的范围。尽管这类办法得到的结果有局限性和误差较大，但它毕竟来源于实践，有真实可靠的一面，在没有更好的办法之前它仍然是人们广泛应用的办法。
结束语
在球磨机中，球的大小和配比，对磨机的生产和工作效率影响很大。实践证明，有时因适当地选择了球，可使磨机的生产率和工作效率提高20%或更多。
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