鋼球級(jí)配對(duì)球磨機(jī)磨礦效果影響試驗(yàn)*

阮華東　王肖江　肖慶飛

(1.江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦；2.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院)

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鋼球級(jí)配對(duì)球磨機(jī)磨礦效果影響試驗(yàn)*

阮華東1王肖江2肖慶飛2

(1.江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦；2.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院)

摘要通過(guò)6種不同初裝球配合比情況下磨礦產(chǎn)品的粒度組成、磨礦效率和磨礦技術(shù)效率的比較，發(fā)現(xiàn)初裝球中直徑為φ100、φ70、φ50、φ30 mm的鋼球質(zhì)量比以15∶25∶30∶30為宜，大球過(guò)多或過(guò)少均不利于磨礦效率的提高，這為選廠提高磨礦效率有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞磨礦粒度特性磨礦效率磨礦技術(shù)效率

球磨機(jī)是選礦廠應(yīng)用最為廣泛的磨礦設(shè)備，靠介質(zhì)對(duì)物料的沖擊和研磨實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的破碎。與其他磨礦設(shè)備相比，球磨機(jī)具有管理及檢修較方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在生產(chǎn)效率較低、單位功耗大等缺點(diǎn)[1-2]。因此，提高球磨機(jī)磨礦效率至關(guān)重要。

磨礦是選礦廠最重要的作業(yè)之一，在影響磨礦效果的諸多因素中，磨礦介質(zhì)直接影響著球磨機(jī)的磨礦效率與處理能力[3-6]。磨礦效率與鋼球個(gè)數(shù)及球料有效碰撞次數(shù)有關(guān)[7-8]。在保證磨礦產(chǎn)品細(xì)度合格的前提下，最大限度地提高磨機(jī)處理能力，可有效提高磨礦效率。同時(shí)，鋼球尺寸的優(yōu)化也有助于提高磨礦效率[9]，最佳介質(zhì)配比可在保證足夠的沖擊能量的前提下降低磨機(jī)內(nèi)平均球徑，達(dá)到提高磨礦效率的效果[10-12]。針對(duì)武山銅礦一段φ3.2 m×5.4 m溢流型球磨機(jī)磨礦效率低的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化磨機(jī)初裝球方案，達(dá)到了提高磨礦細(xì)度與磨機(jī)處理量的目的，從而有效提高了磨礦效率，對(duì)選廠提高一段球磨機(jī)磨礦效率具有指導(dǎo)意義。

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取武山銅礦選礦廠一段磨礦φ660 mm旋流器沉砂為試樣，粒度組成見(jiàn)圖1。在φ450 mm×450 mm實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)中進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，磨機(jī)裝球量為100 kg、試樣13 kg，磨礦時(shí)間39 min，磨機(jī)轉(zhuǎn)速率為75%，以保證磨礦產(chǎn)品細(xì)度-200目65%左右(與現(xiàn)場(chǎng)磨礦細(xì)度相當(dāng))。按表1所示的方案進(jìn)行磨礦效果對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)磨礦效率確定最佳磨礦方案。

圖1　磨礦試樣負(fù)累積粒度特性曲線

方案編號(hào)鋼球球徑級(jí)配/mm不同球徑鋼球質(zhì)量比鋼球平均球徑/mm1?90∶?60:?40∶?3025∶25∶25∶2555.02?100∶?70:?50∶?3015∶25∶30∶3056.53?100∶?70:?50∶?3025∶25∶25∶2562.54?100∶?80:?60∶?4025∶25∶25∶2570.05?100∶?70:?50∶?3030∶40∶20∶1071.06?100∶?80:?60∶?4030∶40∶20∶1078.0

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1初裝球級(jí)配對(duì)磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的影響

初裝球級(jí)配對(duì)磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的影響結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　初裝球級(jí)配對(duì)磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的影響結(jié)果

由表1、表2可以看出，隨著初裝球平均球徑的增大，磨礦產(chǎn)品+0.20 mm粒級(jí)含量增加，磨礦細(xì)度(-0.074 mm含量)、0.20～0.010 mm粒級(jí)及 -0.010 mm粒級(jí)(過(guò)粉碎粒級(jí))產(chǎn)率均降低。造成這種結(jié)果的原因主要是在磨機(jī)充填率相同的條件下，隨著鋼球平均直徑的增大，磨機(jī)內(nèi)鋼球個(gè)數(shù)減少，鋼球與礦料之間的有效碰撞作用弱化。生產(chǎn)中鋼球配比制定的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)是大球磨碎粗粒礦石，小球磨碎細(xì)粒礦石。鋼球直徑偏大或偏小，磨礦產(chǎn)品粒度特性都會(huì)變差，相應(yīng)地會(huì)使粗粒礦石產(chǎn)率或者過(guò)粉碎礦石產(chǎn)率增加。只有當(dāng)球組中大球與小球配比適宜時(shí)，才會(huì)使磨機(jī)粗碎能力與細(xì)磨能力兼具，減少粗粒級(jí)與過(guò)粉碎粒級(jí)產(chǎn)率，從而增加中間粒級(jí)產(chǎn)率，提高磨礦產(chǎn)品粒度的均勻性。

2.2初裝球級(jí)配對(duì)磨礦效率的影響

初裝球級(jí)配對(duì)磨礦效率的影響結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　初裝球級(jí)配對(duì)磨礦效率的影響結(jié)果

由圖2可以看出，隨著初裝球平均球徑的增大，磨礦效率呈先升后降的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)槟サV過(guò)程是一個(gè)功能轉(zhuǎn)變的過(guò)程，介質(zhì)配比會(huì)影響電能向礦石變形能的轉(zhuǎn)變效率。球磨機(jī)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槟C(jī)筒體的機(jī)械能，筒體帶動(dòng)磨機(jī)內(nèi)鋼球的運(yùn)動(dòng)，將能量傳遞給鋼球，鋼球在磨機(jī)內(nèi)做拋落或者瀉落運(yùn)動(dòng)，對(duì)礦石做功，變成礦石的變形能，變形至極限而產(chǎn)生破碎。因此，磨礦效率和礦石新生表面積的增加必須有更多的能量輸入或有更高的能量轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)球磨機(jī)內(nèi)鋼球直徑偏大時(shí)，鋼球個(gè)數(shù)減少，鋼球之間空隙增大，鋼球與鋼球碰撞所損耗的能量增加，同時(shí)礦石作為待磨對(duì)象，大量夾雜于鋼球縫隙中，新生表面積增加不明顯，磨礦效率隨著降低；當(dāng)磨機(jī)內(nèi)鋼球直徑偏小時(shí)，鋼球拋落時(shí)的能量不足以破碎粗粒礦石，能量大部分損耗于疲勞破壞。 從磨礦效率看，方案2的鋼球級(jí)配較好。

2.3初裝球級(jí)配對(duì)磨礦技術(shù)效率的影響

初裝球級(jí)配對(duì)磨礦技術(shù)效率的影響結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3　初裝球級(jí)配對(duì)磨礦技術(shù)效率的影響結(jié)果

由圖3可以看出，隨著初裝球平均球徑增大，磨礦技術(shù)效率呈先提高后降低的趨勢(shì)。分析其原因，主要是因?yàn)楫?dāng)初裝球平均球徑由偏小向合理過(guò)渡時(shí)，磨機(jī)內(nèi)鋼球?qū)ΦV石的沖擊力及鋼球與礦石的碰撞概率都有所提升，合格粒級(jí)礦石的產(chǎn)率增加，過(guò)粉碎粒級(jí)減少，從而磨礦技術(shù)效率呈增加趨勢(shì)；當(dāng)初裝球平均球徑逐漸偏大時(shí)，鋼球個(gè)數(shù)減少，使鋼球與礦石的碰撞概率降低，這直接導(dǎo)致粗粒級(jí)產(chǎn)率大量存在，合格粒級(jí)礦石產(chǎn)率相應(yīng)降低，磨礦技術(shù)效率低，磨礦效果變差。從磨礦技術(shù)效率看，方案2的鋼球級(jí)配較好。

3結(jié)論

(1)隨著球磨機(jī)初裝球平均球徑的增大，磨礦產(chǎn)品中粗粒級(jí)產(chǎn)率增大，中間粒級(jí)和過(guò)粉碎粒級(jí)產(chǎn)率減少。

(2)隨著初裝球平均球徑的增大，磨礦效率呈先上升后下降的趨勢(shì)。

(3)從磨礦效率和磨礦技術(shù)效率看，初裝球中直徑為φ100、φ70、φ50、φ30 mm的鋼球質(zhì)量比以15∶25∶30∶30為宜。

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(收稿日期2016-04-05)

Influence of Steel Ball Granulometric Class on Grinding Efficiencies of Ball Mill

Ruan Huadong1Wang Xiaojiang2Xiao Qingfei2

(1.Wushan Copper Mine, Jiangxi Copper Industry Co. Ltd.;2.Faculty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology)

AbstractBy comparison granular distribution, grinding efficiency, grinding technique efficiency, with six initial ball granulometric classes, the optimum ball granulometric class was determined with φ100, φ70, φ50, φ30 mm mass ratio of 15∶25∶30∶30, neither too many or too few large ball is beneficial to increase of grinding efficiency. The research results had some guidance in plants for improving grinding efficiency.

KeywordsGrinding， Size characteristics， Grinding efficiency， Grinding technique efficiency

*云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2013FZ022)。

阮華東(1978—)，男，高級(jí)工程師，碩士研究生，332204 江西省九江市瑞昌市。