钢球级配对球磨机磨矿效果影响试验*

阮华东　王肖江　肖庆飞

(1.江西铜业股份有限公司武山铜矿；2.昆明理工大学国土资源工程学院)



钢球级配对球磨机磨矿效果影响试验*

阮华东1王肖江2肖庆飞2

(1.江西铜业股份有限公司武山铜矿；2.昆明理工大学国土资源工程学院)

摘要通过6种不同初装球配合比情况下磨矿产品的粒度组成、磨矿效率和磨矿技术效率的比较，发现初装球中直径为φ100、φ70、φ50、φ30 mm的钢球质量比以15∶25∶30∶30为宜，大球过多或过少均不利于磨矿效率的提高，这为选厂提高磨矿效率有一定的指导意义。

关键词磨矿粒度特性磨矿效率磨矿技术效率

球磨机是选矿厂应用最为广泛的磨矿设备，靠介质对物料的冲击和研磨实现对物料的破碎。与其他磨矿设备相比，球磨机具有管理及检修较方便等优点，但也存在生产效率较低、单位功耗大等缺点[1-2]。因此，提高球磨机磨矿效率至关重要。

磨矿是选矿厂最重要的作业之一，在影响磨矿效果的诸多因素中，磨矿介质直接影响着球磨机的磨矿效率与处理能力[3-6]。磨矿效率与钢球个数及球料有效碰撞次数有关[7-8]。在保证磨矿产品细度合格的前提下，最大限度地提高磨机处理能力，可有效提高磨矿效率。同时，钢球尺寸的优化也有助于提高磨矿效率[9]，最佳介质配比可在保证足够的冲击能量的前提下降低磨机内平均球径，达到提高磨矿效率的效果[10-12]。针对武山铜矿一段φ3.2 m×5.4 m溢流型球磨机磨矿效率低的问题，通过优化磨机初装球方案，达到了提高磨矿细度与磨机处理量的目的，从而有效提高了磨矿效率，对选厂提高一段球磨机磨矿效率具有指导意义。

1试验设计

选取武山铜矿选矿厂一段磨矿φ660 mm旋流器沉砂为试样，粒度组成见图1。在φ450 mm×450 mm实验室球磨机中进行磨矿试验，磨机装球量为100 kg、试样13 kg，磨矿时间39 min，磨机转速率为75%，以保证磨矿产品细度-200目65%左右(与现场磨矿细度相当)。按表1所示的方案进行磨矿效果对比试验，通过磨矿效率确定最佳磨矿方案。

图1　磨矿试样负累积粒度特性曲线

方案编号钢球球径级配/mm不同球径钢球质量比钢球平均球径/mm1ϕ90∶ϕ60:ϕ40∶ϕ3025∶25∶25∶2555.02ϕ100∶ϕ70:ϕ50∶ϕ3015∶25∶30∶3056.53ϕ100∶ϕ70:ϕ50∶ϕ3025∶25∶25∶2562.54ϕ100∶ϕ80:ϕ60∶ϕ4025∶25∶25∶2570.05ϕ100∶ϕ70:ϕ50∶ϕ3030∶40∶20∶1071.06ϕ100∶ϕ80:ϕ60∶ϕ4030∶40∶20∶1078.0

2试验结果与讨论

2.1初装球级配对磨矿产品粒度均匀性的影响

初装球级配对磨矿产品粒度均匀性的影响结果见表2。

表2　初装球级配对磨矿产品粒度均匀性的影响结果

由表1、表2可以看出，随着初装球平均球径的增大，磨矿产品+0.20 mm粒级含量增加，磨矿细度(-0.074 mm含量)、0.20～0.010 mm粒级及 -0.010 mm粒级(过粉碎粒级)产率均降低。造成这种结果的原因主要是在磨机充填率相同的条件下，随着钢球平均直径的增大，磨机内钢球个数减少，钢球与矿料之间的有效碰撞作用弱化。生产中钢球配比制定的一个重要理论基础是大球磨碎粗粒矿石，小球磨碎细粒矿石。钢球直径偏大或偏小，磨矿产品粒度特性都会变差，相应地会使粗粒矿石产率或者过粉碎矿石产率增加。只有当球组中大球与小球配比适宜时，才会使磨机粗碎能力与细磨能力兼具，减少粗粒级与过粉碎粒级产率，从而增加中间粒级产率，提高磨矿产品粒度的均匀性。

2.2初装球级配对磨矿效率的影响

初装球级配对磨矿效率的影响结果见图2。

图2　初装球级配对磨矿效率的影响结果

由图2可以看出，随着初装球平均球径的增大，磨矿效率呈先升后降的趋势。这主要是因为磨矿过程是一个功能转变的过程，介质配比会影响电能向矿石变形能的转变效率。球磨机电机将电能转变为磨机筒体的机械能，筒体带动磨机内钢球的运动，将能量传递给钢球，钢球在磨机内做抛落或者泻落运动，对矿石做功，变成矿石的变形能，变形至极限而产生破碎。因此，磨矿效率和矿石新生表面积的增加必须有更多的能量输入或有更高的能量转换效率。当球磨机内钢球直径偏大时，钢球个数减少，钢球之间空隙增大，钢球与钢球碰撞所损耗的能量增加，同时矿石作为待磨对象，大量夹杂于钢球缝隙中，新生表面积增加不明显，磨矿效率随着降低；当磨机内钢球直径偏小时，钢球抛落时的能量不足以破碎粗粒矿石，能量大部分损耗于疲劳破坏。 从磨矿效率看，方案2的钢球级配较好。

2.3初装球级配对磨矿技术效率的影响

初装球级配对磨矿技术效率的影响结果见图3。

图3　初装球级配对磨矿技术效率的影响结果

由图3可以看出，随着初装球平均球径增大，磨矿技术效率呈先提高后降低的趋势。分析其原因，主要是因为当初装球平均球径由偏小向合理过渡时，磨机内钢球对矿石的冲击力及钢球与矿石的碰撞概率都有所提升，合格粒级矿石的产率增加，过粉碎粒级减少，从而磨矿技术效率呈增加趋势；当初装球平均球径逐渐偏大时，钢球个数减少，使钢球与矿石的碰撞概率降低，这直接导致粗粒级产率大量存在，合格粒级矿石产率相应降低，磨矿技术效率低，磨矿效果变差。从磨矿技术效率看，方案2的钢球级配较好。

3结论

(1)随着球磨机初装球平均球径的增大，磨矿产品中粗粒级产率增大，中间粒级和过粉碎粒级产率减少。

(2)随着初装球平均球径的增大，磨矿效率呈先上升后下降的趋势。

(3)从磨矿效率和磨矿技术效率看，初装球中直径为φ100、φ70、φ50、φ30 mm的钢球质量比以15∶25∶30∶30为宜。

参考文献

[1]段希祥，肖庆飞. 碎矿与磨矿[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[2]肖庆飞，康怀斌，肖珲，等.碎磨技术的研究进展及其应用[J].铜业工程,2016(1):15-27.

[3]刘海龙，胡延洁，王攀志.一种新型磨矿介质对某金矿矿石碎磨效果研究[J].中国矿山工程，2015(5):32-34.

[4]李明军.提高姑山矿红矿系统磨矿效率的途径[J].现代矿业,2011(10):64-65.

[5]姜杨,李明宇,梅志强,等.提高红透山矿选矿厂磨矿效率途径探讨[J].有色矿冶,2014(5):29-31.

[6]常富强,段德华,宋龑.生产中提高球磨机磨矿效率的方法[J].现代矿业,2011(3):81-84.

[7]刘作利，吴永军.马兰庄铁矿磨矿效率的初步研究[J].矿业设备，2015(5):76-77.

[8]崔学茹，刘厚乾，李明东.磨矿介质与磨矿效率剖析[J].矿业工程，2005(6): 35-37.

[9]Boris Y F,Braam D,Nurie B.Effect of media size and mechanical properties on milling efficiency and media consumption[J].Minerals Engineering,2011(24):367-372.

[10]钟旭群.介质配比对磨矿效果影响的试验研究[J].矿冶，2014(5):24-26.

[11]程旭，武豪杰，王泽红.介质制度对磨矿过程影响的研究进展[J].金属矿山，2013(9):104-107.

[12]徐兵强.提高球磨机磨矿效率技术措施[J].现代矿业，2014(11): 188-190.

(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

*云南省科技计划项目(编号：2013FZ022)。

阮华东(1978—)，男，高级工程师，硕士研究生，332204 江西省九江市瑞昌市。