鋼球級配對球磨機磨礦效果影響試驗*

阮華東　王肖江　肖慶飛

(1.江西銅業股份有限公司武山銅礦；2.昆明理工大學國土資源工程學院)

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鋼球級配對球磨機磨礦效果影響試驗*

阮華東1王肖江2肖慶飛2

(1.江西銅業股份有限公司武山銅礦；2.昆明理工大學國土資源工程學院)

摘要通過6種不同初裝球配合比情況下磨礦產品的粒度組成、磨礦效率和磨礦技術效率的比較，發現初裝球中直徑為φ100、φ70、φ50、φ30 mm的鋼球質量比以15∶25∶30∶30為宜，大球過多或過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意義。

關鍵詞磨礦粒度特性磨礦效率磨礦技術效率

球磨機是選礦廠應用最為廣泛的磨礦設備，靠介質對物料的沖擊和研磨實現對物料的破碎。與其他磨礦設備相比，球磨機具有管理及檢修較方便等優點，但也存在生產效率較低、單位功耗大等缺點[1-2]。因此，提高球磨機磨礦效率至關重要。

磨礦是選礦廠最重要的作業之一，在影響磨礦效果的諸多因素中，磨礦介質直接影響著球磨機的磨礦效率與處理能力[3-6]。磨礦效率與鋼球個數及球料有效碰撞次數有關[7-8]。在保證磨礦產品細度合格的前提下，最大限度地提高磨機處理能力，可有效提高磨礦效率。同時，鋼球尺寸的優化也有助于提高磨礦效率[9]，最佳介質配比可在保證足夠的沖擊能量的前提下降低磨機內平均球徑，達到提高磨礦效率的效果[10-12]。針對武山銅礦一段φ3.2 m×5.4 m溢流型球磨機磨礦效率低的問題，通過優化磨機初裝球方案，達到了提高磨礦細度與磨機處理量的目的，從而有效提高了磨礦效率，對選廠提高一段球磨機磨礦效率具有指導意義。

1試驗設計

選取武山銅礦選礦廠一段磨礦φ660 mm旋流器沉砂為試樣，粒度組成見圖1。在φ450 mm×450 mm實驗室球磨機中進行磨礦試驗，磨機裝球量為100 kg、試樣13 kg，磨礦時間39 min，磨機轉速率為75%，以保證磨礦產品細度-200目65%左右(與現場磨礦細度相當)。按表1所示的方案進行磨礦效果對比試驗，通過磨礦效率確定最佳磨礦方案。

圖1　磨礦試樣負累積粒度特性曲線

方案編號鋼球球徑級配/mm不同球徑鋼球質量比鋼球平均球徑/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試驗結果與討論

2.1初裝球級配對磨礦產品粒度均勻性的影響

初裝球級配對磨礦產品粒度均勻性的影響結果見表2。

表2　初裝球級配對磨礦產品粒度均勻性的影響結果

由表1、表2可以看出，隨著初裝球平均球徑的增大，磨礦產品+0.20 mm粒級含量增加，磨礦細度(-0.074 mm含量)、0.20～0.010 mm粒級及 -0.010 mm粒級(過粉碎粒級)產率均降低。造成這種結果的原因主要是在磨機充填率相同的條件下，隨著鋼球平均直徑的增大，磨機內鋼球個數減少，鋼球與礦料之間的有效碰撞作用弱化。生產中鋼球配比制定的一個重要理論基礎是大球磨碎粗粒礦石，小球磨碎細粒礦石。鋼球直徑偏大或偏小，磨礦產品粒度特性都會變差，相應地會使粗粒礦石產率或者過粉碎礦石產率增加。只有當球組中大球與小球配比適宜時，才會使磨機粗碎能力與細磨能力兼具，減少粗粒級與過粉碎粒級產率，從而增加中間粒級產率，提高磨礦產品粒度的均勻性。

2.2初裝球級配對磨礦效率的影響

初裝球級配對磨礦效率的影響結果見圖2。

圖2　初裝球級配對磨礦效率的影響結果

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。這主要是因為磨礦過程是一個功能轉變的過程，介質配比會影響電能向礦石變形能的轉變效率。球磨機電機將電能轉變為磨機筒體的機械能，筒體帶動磨機內鋼球的運動，將能量傳遞給鋼球，鋼球在磨機內做拋落或者瀉落運動，對礦石做功，變成礦石的變形能，變形至極限而產生破碎。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換效率。當球磨機內鋼球直徑偏大時，鋼球個數減少，鋼球之間空隙增大，鋼球與鋼球碰撞所損耗的能量增加，同時礦石作為待磨對象，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；當磨機內鋼球直徑偏小時，鋼球拋落時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的鋼球級配較好。

2.3初裝球級配對磨礦技術效率的影響

初裝球級配對磨礦技術效率的影響結果見圖3。

圖3　初裝球級配對磨礦技術效率的影響結果

由圖3可以看出，隨著初裝球平均球徑增大，磨礦技術效率呈先提高后降低的趨勢。分析其原因，主要是因為當初裝球平均球徑由偏小向合理過渡時，磨機內鋼球對礦石的沖擊力及鋼球與礦石的碰撞概率都有所提升，合格粒級礦石的產率增加，過粉碎粒級減少，從而磨礦技術效率呈增加趨勢；當初裝球平均球徑逐漸偏大時，鋼球個數減少，使鋼球與礦石的碰撞概率降低，這直接導致粗粒級產率大量存在，合格粒級礦石產率相應降低，磨礦技術效率低，磨礦效果變差。從磨礦技術效率看，方案2的鋼球級配較好。

3結論

(1)隨著球磨機初裝球平均球徑的增大，磨礦產品中粗粒級產率增大，中間粒級和過粉碎粒級產率減少。

(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。

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

參考文獻

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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

*云南省科技計劃項目(編號：2013FZ022)。

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