球磨機(jī)能耗分析及應(yīng)對措施

李云朋+++彭兆輝

摘 要：球磨機(jī)在選礦、電力、冶煉等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，其工作的原理主要是通過鋼球的研磨來對礦石進(jìn)行加工以使其能夠形成所需要達(dá)到的粒徑。通過對球磨機(jī)工作過程中功能轉(zhuǎn)變及能量損失進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在球磨機(jī)的工作過程中由于各種破碎損失功所構(gòu)成的能量損失是十分巨大的，為提高球磨機(jī)的使用效能減小球磨機(jī)的能耗，需要做好球磨機(jī)的能耗分析，從提高球磨機(jī)介質(zhì)破碎礦石的效率入手優(yōu)化球磨機(jī)中的介質(zhì)制度，從而使得球磨機(jī)能夠獲得更好的破碎效果，提高球磨機(jī)的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；破碎；節(jié)能降耗

前言

球磨機(jī)是一種在礦石處理領(lǐng)域中應(yīng)用較多的設(shè)備，在球磨機(jī)的工作過程中會(huì)消耗大量的電能，此外其工作中由于礦石和磨礦介質(zhì)及球磨機(jī)襯板的相互作用還會(huì)磨損消耗掉大量的鋼鐵，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在每年的電能消耗中，因碎礦和磨礦所消耗的電能就占到全世界所消耗電能的近4%左右，此外，球磨機(jī)自誕生之初至今一直應(yīng)用于對于礦石的磨料中，具有結(jié)構(gòu)簡單、物美價(jià)廉的特點(diǎn)，可以估計(jì)在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間里，球磨機(jī)仍然會(huì)是一種不可替代的碾磨設(shè)備，因此，做好球磨機(jī)的節(jié)能降耗是十分必要且重要的。

1 球磨機(jī)工作過程中能耗分析

球磨機(jī)在礦石料磨碎的過程中，由于內(nèi)部鋼球處于隨機(jī)性破碎的，使得球磨機(jī)的能耗較高，從而對企業(yè)的經(jīng)營成本造成了較大的影響。做好球磨機(jī)工作過程中的功能轉(zhuǎn)變和能量損失的分析對于降低球磨機(jī)的能耗有著十分重要的意義。球磨機(jī)的工作過程磨礦屬于碎礦的后續(xù)環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中需要將礦石的粒徑碾磨到一定的范圍區(qū)間內(nèi)，在這一過程中也伴隨著礦塊熱能的增加，在球磨機(jī)工作時(shí)，鋼珠對礦塊做功從而使得礦塊克服內(nèi)聚力從而使得礦塊破碎，球磨機(jī)的工作過程是能量做功的過程中。球磨機(jī)的動(dòng)力主要來自于電能所轉(zhuǎn)變成的機(jī)械能，通過球磨機(jī)筒的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)內(nèi)部鋼球和礦石的動(dòng)作，球磨機(jī)內(nèi)部的鋼珠在轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中落下或是滾下從而對礦石做功。通過對球磨機(jī)工作過程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，球磨機(jī)工作過程中的磨礦是通過與礦石表面進(jìn)行動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，為提高球磨機(jī)的工作效率則需要相應(yīng)地增大球磨機(jī)的工作輸入能量，此外，提高球磨機(jī)的工作效率還可以通過提高球磨機(jī)工作過程中的能量的轉(zhuǎn)換效率來相應(yīng)的增加球磨機(jī)內(nèi)部物料的表面能，以提高礦石的破碎率，增強(qiáng)球磨機(jī)的工作效率。

在球磨機(jī)的工作過程中，能量會(huì)經(jīng)過3次大的能量的損失：（1）第一階段的球磨機(jī)的能量損失發(fā)生在電能與電機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)換的階段，在這一階段，影響電能轉(zhuǎn)換率的主要是電動(dòng)機(jī)的效率，因此在球磨機(jī)電動(dòng)機(jī)的選擇上需要選用能耗率較低的電動(dòng)機(jī)。（2）第二階段的能耗損失來自于電機(jī)與球磨機(jī)齒輪副轉(zhuǎn)動(dòng)接觸時(shí)所產(chǎn)生的能耗損失，在這一過程中決定能耗大小的主要因素來自于球磨機(jī)傳動(dòng)效率的大小，據(jù)研究表明，在傳動(dòng)過程中球磨機(jī)能耗會(huì)占到總能耗的近1.5%左右，在以往的球磨機(jī)節(jié)能改造中嘗試過使用滾動(dòng)軸承來代替滑動(dòng)軸承或是靜壓軸承等的多種方式已經(jīng)將能耗降低到一個(gè)較低的水平，在球磨機(jī)的節(jié)能降耗改造中的挖掘潛力不大。（3）第三階段的能耗損失則發(fā)生在球磨機(jī)的工作過程中，在這一階段，球磨機(jī)的能耗主要發(fā)生在鋼珠與礦石的接觸過程中，在鋼珠與礦石的接觸過程中一部分的能量轉(zhuǎn)化為有用功以實(shí)現(xiàn)對于礦石的破碎而另一部分則損失變化為熱能，現(xiàn)今對于這一階段的能耗損失并未能夠進(jìn)行量化，但是初步估計(jì)損失會(huì)相當(dāng)?shù)拇?。在這一階段有相當(dāng)大的一部分能量會(huì)變?yōu)闊崮軗p失掉了。這就是濕式球磨機(jī)的出口氣流溫度較高的原因。

2 提高球磨機(jī)能耗利用率的措施

通過上述對于球磨機(jī)工作過程中的能耗分析，在這一過程中由于礦石與鋼珠的接觸面積較小，從而使得相當(dāng)一部分的能量都是通過摩擦成為熱能而損失掉了，因此需要加強(qiáng)對于球磨機(jī)工作過程中的能耗分析以降低球磨機(jī)的工作能耗。在降低球磨機(jī)的工作能耗的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在如何提高介質(zhì)破碎礦石的效率上，在球磨機(jī)的工作過程中影響球磨機(jī)磨礦效率的因素眾多，在使用鋼珠來對礦石進(jìn)行打擊和磨剝的力學(xué)過程中，鋼珠作為主要的磨剝介質(zhì)對于提高球磨機(jī)的工作效率有著極為重要的意義。因此，需要對球磨機(jī)中所使用的介質(zhì)進(jìn)行一定的改進(jìn)以提高球磨機(jī)的工作效率，從而降低球磨機(jī)的工作能耗：（1）針對球磨機(jī)在工作的過程中所出現(xiàn)的隨機(jī)破碎的問

題，在球磨機(jī)工作的過程中，鋼球會(huì)隨著轉(zhuǎn)筒筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)而隨機(jī)的掉落，在這一過程中對于礦石的破碎功作用可以是通過鋼珠的撞擊破碎或是擠壓破碎所造成的，也可以是兩者共同作用的結(jié)果。在球磨機(jī)鋼珠動(dòng)作的過程中，鋼珠轉(zhuǎn)動(dòng)有可能會(huì)碰到礦石也有可能不碰倒礦石，這一作用過程完全是隨機(jī)的，即使鋼珠碰倒礦石這一作用過程也是隨機(jī)的，如鋼珠與礦石的碰撞能量不足也無法實(shí)現(xiàn)礦石的破碎，球磨機(jī)鋼球這一隨機(jī)撞擊破碎過程導(dǎo)致球磨機(jī)的工作效率較低，從而導(dǎo)致能耗較高。（2）在球磨機(jī)的工作過程中主要依靠的是鋼球這一介質(zhì)來完成的，因此鋼球的尺寸選擇是否合適也會(huì)對球磨機(jī)的磨碎效果產(chǎn)生較大的影響，如球磨機(jī)中的鋼珠的尺寸較大將會(huì)使得單位時(shí)間內(nèi)對于礦石的打擊次數(shù)減少且較大的鋼球撞擊力也會(huì)使得礦石的破碎發(fā)生貫穿破碎，并降低了球磨機(jī)的研磨面積和研磨的能力。而球磨機(jī)的鋼球的尺寸較小則會(huì)使得球磨機(jī)鋼球在與礦石的接觸過程中破碎能量較小，從而影響球磨機(jī)的破碎概率，因此在球磨機(jī)的工作過程中需要選擇合適的鋼球的尺寸，以使得鋼球的破碎力作用更為有效，在降低能耗的同時(shí)增加礦石的解離選擇性。（3）球磨機(jī)工作過程中鋼球需要與礦石不斷的相互作用，從而使得鋼球的磨碎也在不斷的加劇，鋼球與鋼球、鋼球與襯板的作用都是鋼鐵與鋼鐵的硬碰硬的作用，從而容易引起鋼件的磨損變形，影響到球磨機(jī)的工作效率。因此在球磨機(jī)的工作過程中需要做好介質(zhì)的選取以確保球磨機(jī)的工作效率。

在球磨機(jī)的工作過程中需要結(jié)合所需要研磨的礦石的特性來對球磨機(jī)的填充介質(zhì)進(jìn)行選擇，結(jié)合礦石的特性選擇合理的研磨介質(zhì)的填充度、形狀、尺寸以及補(bǔ)給并形成合理的介質(zhì)制度以提高球磨機(jī)的工作效率并降低球磨機(jī)的工作能耗：（1）做好球磨機(jī)中鋼球直徑的選擇，不同的鋼球球徑會(huì)對球磨機(jī)的研磨產(chǎn)生不同的影響，合理的選擇球磨機(jī)中的鋼球的直徑對于降低鋼球的損耗及降低球磨機(jī)的能耗有著直接的影響。（2）做好球磨機(jī)工作過程中的裝補(bǔ)球制度的合理性規(guī)劃，通過在球磨機(jī)的工作過程中制定精確的裝補(bǔ)球方法及方案將會(huì)使得球磨機(jī)工作過程中的鋼球的損壞及能耗都大為降低，從而使得球磨機(jī)中的礦石在單位時(shí)間內(nèi)獲得充足的撞擊，確保其破碎率。（3）選擇合理的球磨機(jī)介質(zhì)，對于不同的礦石可以選擇不同形狀的球磨機(jī)介質(zhì)，比如說金川公司通過將球磨機(jī)中的研磨鋼球替換為研磨鑄鐵棒并在制定合理的補(bǔ)加制度后在提高了球磨機(jī)工作效率的同時(shí)也降低了球磨機(jī)補(bǔ)加的成本，提高了球磨機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)效益。在球磨機(jī)介質(zhì)的改進(jìn)過程中通過改進(jìn)調(diào)整球磨機(jī)中介質(zhì)的（尺寸、配比和形狀）都會(huì)對球磨機(jī)的工作效率產(chǎn)生重要的影響，在球磨機(jī)的工作過程中需要在不斷地總結(jié)分析中制定合理的球徑、裝補(bǔ)制度，從而在節(jié)能降耗的同時(shí)降低介質(zhì)的成本。

3 結(jié)束語

球磨機(jī)是一種能耗較高的設(shè)備，文章在分析球磨機(jī)能耗高的原因的基礎(chǔ)上對如何做好球磨機(jī)的節(jié)能降耗進(jìn)行了分析闡述。

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