半自磨機磨礦工藝參數實驗分析

字新廷

摘 要：對半自動磨機的有功功率和磨機效率兩個方面進行了研究，對影響磨機有功功率的參數包括轉速、襯板高度和條數進行了實驗數據分析和對比，對轉速、襯板高度以及襯板條數對磨機效率的影響進行了實驗分析。通過實驗試分析發現，轉速對有功功率的影響較為顯著，轉速、襯板高度以及襯板條數對于磨機效率均具有較為顯著的影響。

關鍵詞：半自動磨機；磨機效率；試驗分析

中圖分類號：TD453 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0079-02

1 半自磨機磨礦設備與實驗方案

1.1 實驗設備

（1）半自磨機試驗機。本文在試驗中所選取的半自動磨機磨礦內徑為480mm，長度為60mm，所選取的實驗電機的功率為0.75千瓦，通過皮帶和蝸輪蝸桿連接。

（2）半自磨機有用功率檢測裝置。為了可以準確的確定磨機的功率，本文采用了DH5905型號的無線傳感器來對輸入軸的功率進行了測量，然后對測得的數據進行適當的處理可以得到有功功率。

得到上述數據之后，對上述數據進行相應的保存，可以通過下面的公式1來求得有功功率。

（1）

1.2 實驗材料的制取

本文試驗所采用的鎢礦石的硬度為14-18，其密度達到了1800千克每立方米，呈現出灰褐色。為了確保每組磨礦的入料顆粒大小一致需要，需要對原礦石進行粉碎處理，然后根據粉碎后顆粒大小的不同將其分為5個等級，包括大于9mm、9mm-6mm、6mm-5mm、5mm-4mm、4mm-1mm，入料的顆粒如表1和表2所示。質量全部為1500g，比例分別為30%、30%、20%、10%、10%。試驗方案中填充率為35%，襯板個數分別為8、16和32。轉速率分別為0.6、0.7、0.8、0.9。磨礦的時間統一設置為10分鐘。

1.3 實驗方案設計

有用功率和磨礦效率是本文研究的兩個主要方面，以及磨機的轉速率和襯板結構等參數對磨機效果的影響，一般將礦石研磨成新的顆粒所需要的能耗稱之為磨機效率，也被稱為比能耗，其單位為kw/kg，該數值能較好的反映不同參數和工況下的磨機效率。從表2中可以看出本實驗所設計的各項試驗參數和選擇的實驗材料。

本文從半自磨機轉速率、襯板高度、襯板條數等參數的變化來研究了磨機效果的變化，假設其填充率為15%，將機組數量、轉速以及襯板條數作為變化參數，然后進行全磨機組實驗，每組實驗的磨礦時間都為10分鐘，并且在10分鐘之后要多所產生的能耗、采集轉軸的扭矩、顆粒狀況進行相關參數進行記錄和分析。

2 實驗數據分析

2.1 扭矩采集數據分析

首先獲取無線傳感器所采集到的輸入軸的功率數據，然后將其數據錄入到電腦中進行相應的處理，將采樣頻率設置為1khz進行數據采集，采集時間持續30秒。從下圖可以看出，在磨機啟動之前轉矩一直為0，隨著磨機開始轉動，轉矩開始出現變化，在運行一段之間之后開始出現扭矩的穩定狀態，在停機之后扭矩會逐漸趨于一個穩定的數值。在中間數據較為穩定的階段，所采集到的數據會出現上下的波動，這是由于半自動磨機在運轉的過程中會出現偏離中心的運動，而導致的扭矩變化規律。在下圖中可以看到每個不同的功率下扭矩的變化情況，由于扭矩的波動性較強，需要對每條曲線進行相應的計算，然后得到最終的有功功率值，每組實驗計算得到的有功功率如表3所示。

根據實驗數據得出：轉速的變化會導致有功功率較大的變化，而襯板高度和襯板條數的變化對于有功功率的影響比較小，這可以解釋為轉速不變的情況下襯板條數不變的情況下襯板之間能容納的顆粒能力有關。本文所選取的實驗磨機的尺寸相對較小，因而襯板條數以及高度的變化對所承載的顆粒數量影響并不是很大，所以所測量得到的有功功率的變化也不是十分的明顯，轉速的變化會對半自動磨機內部顆粒的運動的狀態發生較為明顯的變化，有功功率的變化也會變得十分的明顯。為了展示襯板的參數對有功功率的影響，本文繪制的襯板參數變化與有功功率變化之間的曲線，隨著轉速的變化，如果保持襯板的高度和條數不變，半自動磨機的有功功率會先增加而后減小的趨勢，當轉速在0.8的時候有功功率達到了其最大值。如果采用的多襯板的半自動磨機，其顯著影響磨機的有功功率，襯板的數量為32的時候有功功率達到最大值，當數量為16的時候次之，當條數為8的時候有功功率的數值最小。當二者的條數為32和16的時候，襯板高度的變化不會有功功率產生顯著的影響，當轉速為0.8襯板的高度超過8毫米的時候，會出現有功功率的下降。如果襯板的條數為8，半自動磨機的有功功率會隨著襯板的高度增加而相應的增加，而襯板的高度高于12mm的時候，有功功率會產生較為明顯的下降趨勢。

2.2 磨礦產品粒度分析

半自動磨機工作就是將礦石逐漸磨小的過程，也是有舊顆粒產生新顆粒的過程，通過對產出的顆粒的分析，對于充分反映磨機的研磨效果具有重要的作用。本文將單位能耗好下所產出的新顆粒作為指標，對于不同轉速和襯板高度新顆粒生產的情況來進行分析，得到轉速以及襯板參數對最終結果的影響。

可以根據襯板的高度變化將實驗分為三組，根據相應的方法進行試驗，對實驗后的礦料進行篩分，然后得到各個等級質量。將襯板高度參數分別設置為5mm、8mm和12mm。下表反映了各個組研磨之后的顆粒的質量的分布，為了更好的區分上述研磨的效果。通過計算單位質量顆粒所消耗的能耗，能耗低說明半自動磨機的性能越好。

根據不同參數下的磨機產出單位質量的顆粒所消耗的能耗得知：每一組中轉速對于能耗影響都是比較大，轉速的變化，自動磨機的能耗具有較大的區別；在轉速增加到大約0.8的時候，能耗會逐漸增大，因而可以知道磨機的轉速在0.8的時候存在一個相對較小的數值，其可以使得磨機達到較好的效率；通過實驗對比發現，隨著襯板數量的增加，比能耗數值會出現顯著的下降。其中襯板高度為5mm轉速為0.5的時候能耗降低了將近22%，其他情況下功耗也會相應的有所減少；在襯板高度增加之后，所生產單位質量的顆粒所消耗的能量會先減少后增加這樣一個趨勢，限定其他參數不變在襯板的高度為8mm的時候，能耗的數值達到了最小。結合上述數據，可以得出如下的結論，當襯板的高度為8mm，襯板的條數為32、轉速為0.8 的時候，生產單位質量的顆粒所消耗的能耗最少。

3 結語

本文以鎢礦石為材料對影響半自動磨機的有功功率和磨機效率的因素進行了試驗研究，根據不同的參數設計了不同的試驗分組。通過無線扭矩傳感器對采集到扭矩數據以及最終的研磨的效果進行了數據分析，從有功功率和磨機的效率角度得到如下結論：

在轉速增加的過程中，半自動磨機的有功功率會先增加而后減少，比能耗會逐漸的減少；隨著襯板條數的增加，比能耗會呈現出逐漸下降的趨勢；襯板高度在增加的過程中，生成單位質量顆粒所消耗的能量會呈現出先減少后增加的趨勢。而對于本文試驗過程中所采用的半自動磨機，當轉速為0.8，襯板的數量為32，襯板的高度為8mm的時候有功功率會出現最大值，而此時的能耗值最低。

參考文獻

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