關于濕式球磨機特性探討

周 偉

（浙江德創環保科技股份有限公司，浙江紹興 312000）

關于濕式球磨機特性探討

周 偉

（浙江德創環保科技股份有限公司，浙江紹興 312000）

目前，濕式球磨機在我國的選礦行業中被廣泛應用，但是其能耗高達一半，甚至更高，其內部工作機理更是不簡單，目前對其內部特征的數學應用模型還沒有研究出來，這就決定了對球磨機特性及控制策略的掌握十分有必要。

濕式球磨機；傳統控制；數據融合；智能控制

1 濕式球磨機特性

1.1 干式球磨機外部特性

目前，都是直接用消耗的有用功率來表述干式球磨機的工作特性，如下方程（1）：

方程式中D、V、N、W分別為球磨機的幾何尺寸、轉速、礦石性質、介質充填率。D和v是特定磨機的常數；而功率是特定礦石充填率的函數，

即

圖1是P與W的關系圖。很明顯，磨機消耗功率P隨著充填率W增加而增加，這個時候磨機工作狀態是在欠載工作Ⅰ區；功率P隨著W增加到Wm時達到最大值Pm，此時二者均為極值點；當W再繼續增加下去時磨機功率則隨之下降，磨機工作狀態則處在最佳工作Ⅱ區；W再接下去增加，磨機功率及排礦量也跟著下降，這個時候磨機的進礦量超過排礦量，一段時間后出現“脹肚”現象，磨機工作狀態則處在 “脹肚”工作Ⅲ區。因此，在Ⅱ區內磨機工作狀態是最好的，只要有效保持該狀態的長期穩定運行，就能將磨機的處理能力最大限度地發揮出來。

圖1 干式球磨機工作特性

1.2 濕式球磨機外部特性

不難看出，圖1中的磨機工作特性是一個具有單變量的極值特性的只適用于干式球磨機的理想曲線。而濕式球磨機有些不同，如果充填率是常數，功率P隨著磨礦濃度R的變化而變化，這個時候方程式（2）則變為：

由此看來，在方程式（3）中的W，R，N三個變量在生產過程隨機影響功率，因為缺乏混礦及檢測礦石可磨性和可選性的儀器，礦石性質的變化是最明顯的。在實踐過程當中，襯板磨損越大，磨機的有效容積V也越大，對磨機功率P的影響也比較大；當充填率W不變時，P值也受磨機內的鋼球、礦石及水的影響。鋼球量補加的間斷性存在于大部分礦山中，其在兩次加球之間有一個漸變過程，且時常突變，該突變性具有普遍性。而影響P值的另一個重要原因是鋼球的粒級組成。因此，磨機工作特性表現為一個動態曲線，且變量和極值均有多個。方程（4）對其描述準確：

方程式中B、K、T分別是鋼球質量、有球徑組成的配比、時間。

1.3 濕式球磨機動態特性分析

1）球磨機和鋼球配比為定數，隨著礦石性質變化P-則形成一組曲線，曲線的左右移動受礦石可磨性好壞的影響。

2）決定磨機充填率變化的是Q（給礦量）、S（后水補加量）、F（返砂量），即

3）用振動式負荷儀來測試磨機充填率可以得知，磨機振動與W之間成反比。

4）在386中國工程科學第七卷中顯示，在一定范圍的內螺旋分級機的溢流濃度與細度的關系接近于一條曲線。

5）溢流濃度與分級機返砂量也成反比。

6）溢流濃度和給礦量決定著磨機的循環負荷。當溢流濃度是定數，礦石性質和鋼球的變化主要由循環負荷即返砂量的大小來決定。在鋼球不變的情況下，循環負荷與礦石可磨性成正比。

7）在溢流濃度、礦石性質及磨礦濃度三者都為定數的情況下，鋼球量的變化隨循環負荷Pm值的變化而變化。

8）從進礦到出礦磨礦就是一個時間為100～120s的延遲系統。

以上十大特性顯示，磨礦分級過程存在的變量較多，且受時間影響的非線性系統。由于濕式球磨機的工作原理太過復雜，難以把握其規律性，因此，到目前為止在實踐中還沒有一個數學模型能夠精準描述其內部特征并指導工作。這些年來，磨機外部的工作特征被認為是“雷池”，只能講其外部作為研究重點，盡管如此，數學方程式也無法準確表述其外部的工作特性。

2 濕式球磨機的傳統控制策略

目前，國內外還是沿用傳統的濕式磨機控制策略，如下：

1）依據濕式球磨機的工作原理，采用PID、前饋、恒定給礦及定比給水等控制。這些控制方式雖然并不需要非常準確的數學模型來指導，但仍要求精確檢測被控和輸入的變量，以達到穩定磨礦的目的。

2）極值控制是依據極值曲線而設計的。其需要變量和極值的穩定，其控制系統的設計需要參考磨機具有單變量極值的外部特性。由于濕式球磨機具備變量多、非線性及隨機性等特征，因此，只有干式自磨機才適合應用這種控制方式。

3）無須數學模型并具有極值且變量和極值都是變數的動態優化控制。該系統有自動搜尋功能，并在功率極值Pw附近運行，而功率極值又時常變化，這主要是因為礦石性質、磨礦濃度、鋼球量及充填率等變量影響著濕式球磨機。磨機運行不穩定，主要是由于搜尋Pw是一個變量的過程，磨機給礦量也要隨之變化。這種方式適用于Pw值相對穩定的磨機，抗干擾能力差，只能小幅度提高磨機效率，且對變量檢測要求非常精準。

由此看來，傳統的控制策略只能對過程和參數進行特定、含糊的判斷和控制，而根本無法對介質沖填率、磨礦濃度及料球比等球磨機內部的重要參數進行有效的判斷和控制，再加上磨礦分級過程極為復雜，因此，這些控制策略無法從根本上解決優化控制問題。

3 結束語

目前，我國電力行業已經廣泛運用以濕式球磨機為主要設備的煙氣脫硫技術。濕式和普通球磨機攜帶的介質各不相同，前者攜帶的是空氣，后者則是水，這決定了其系統的組成和運行也有別于普通球磨機。

[1]劉順望.脫硫濕式球磨機堵磨原因分析及處理[J].電力科技與環保，2014，（03）.

河北專項整治焦化行業污染 壓減產能600萬噸

日前河北省大氣辦印發《河北省焦化行業污染整治專項行動方案》，提出到到今年年底前，現有焦炭生產企業全部達標排放，實現生產廢水不外排。同時開展焦爐煙氣脫硝試點工作，到2017年底，全省焦化行業達到國家清潔生產二級標準以上水平，氮氧化物實現達標排放。

河北專項整治焦化行業污染壓減產能600萬噸

河北省大氣辦日前印發的《河北省焦化行業污染整治專項行動方案》(以下簡稱《方案》)提出，到今年年底，通過退出轉型，壓減焦炭產能600萬噸，確保現有焦炭生產企業全部達到污染物排放要求。

開展焦化行業污染整治專項行動，是今年河北省防治大氣污染實施的四大專項行動之一。《方案》提出，嚴格環境執法檢查，通過退出轉型一批、改造提升一批、兼并重組一批、停產整治一批，嚴控焦炭產能，強力推進污染物達標排放和管理。

通過整治，到今年年底前，現有焦炭生產企業全部達標排放，實現生產廢水不外排。開展焦爐煙氣脫硝試點工作，到2017年底，全省焦化行業達到國家清潔生產二級標準以上水平，氮氧化物實現達標排放。到2018年底，全省焦化行業煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放總量分別控制在10萬噸、5萬噸、15萬噸以內，較2015年分別削減57%、50%、50%。

《方案》提出，嚴控焦炭產能，2018年底，全省焦炭產能控制在1億噸以內。嚴把煉焦項目審批關，不再審批煉焦新增產能項目。堅決淘汰落后產能，對污染嚴重、經營困難、污染治理難度大的企業，鼓勵和支持其主動退出，轉型發展。在建項目的備案、環評等手續不全的，一律停止建設。新建成項目手續不全的，一律不準投產。到今年年底，未開展污染治理項目建設，且經環保部門監測不達標的焦炭生產企業，一律由當地政府依法予以關停。

河北省將對責任不落實、工作不得力，未按期完成目標任務的，嚴格實施問責，并在全省范圍內予以通報。對整治不力、偷排偷放、超標排放等行為，堅決予以曝光并依法嚴厲查處。

（摘自：中國化工信息網）

Discussion on Characteristics of A Wet Ball Mill

Zhou Wei

At present，the wet ball mill is widely used in the mineral processing industry in our country，but its energy consumption up to half，or even higher，the internal working mechanism is simple，it is currently a good internal features of mathematics model does not come up，This determines the characteristics and control strategy of ball mill master is necessary.

wet ball mill；transmission control；data fusion；intelligent control

TD453

B

1003–6490（2016）04–0253–02

2016–04–16

周偉（1980—），男，浙江杭州人，工程師，主要從事環境保護工程設計及管理工作。