中关铁矿球磨机磨矿介质尺寸与配比试验

涂光富 郭 斌

(河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司)

球磨机内磨矿介质的尺寸与配比影响着球磨机的生产能力和磨矿产品的粒度特性。以中关铁矿选矿厂为例，通过球磨机初装球的精确化和补加球的科学化控制，有效改善磨矿产品质量，从而提高整个选矿厂的经济技术指标。

1 矿石粒度特性

中关铁矿选矿厂球磨机以钢球或钢段作为磨矿介质，原矿粒度组成见表1，计算球磨机介质尺寸时暂不考虑-0.074 mm粒级，入磨矿石粒度组成见表2。

表1 原矿粒度组成

表2 入磨矿石粒度组成

2 介质尺寸计算

根据段氏半理论公式，计算球磨机介质直径[1]：

(1)

式中，Kc为综合修正系数;ψ为磨机转速率,%；σp为矿石抗压强度，MPa；ρc为磨矿介质在矿浆中的有效密度，g/cm3；D0为介质“中间缩聚层”直径，cm。

计算中关铁矿选矿厂球磨机介质(高铬介质)直径时，对各参数进行取值。

(1)Kc与原矿粒度d的对应关系见表3。

表3 Kc与原矿粒度对应关系

通过表3绘制Kc与原矿粒度d的关系曲线，并拟合函数关系：Kc=3.127d-0.432，拟合度较高，R2=0.975 6。

(2)球磨机转速率ψ=75%。

(3)矿石抗压强度σp= 52.18 MPa=521 800 g/cm2。

将上述参数和Kc=3.127d-0.432=3.127 代入式(1)计算球磨机介质直径：

Bb=14.47d0.568.

(2)

计算相应矿石粒度d对应球磨机介质尺寸Bb，结果见表4。

表4 中关铁矿球磨机介质尺寸计算 mm

由表4可知，根据矿石粒度，可选择φ60 mm钢球和φ40 mm×50 mm、φ25 mm×20 mm钢段3种磨矿介质。

3 磨矿介质配比试验

3.1 试验方法

以φ60 mm钢球、φ40 mm×50 mm和φ25 mm×20 mm钢段为磨矿介质，采用全粒级矿石进行不同磨矿介质配比的磨矿试验。对磨矿产品进行筛析，以磨矿产品中各粒级含量为考核指标，考察不同磨矿介质配比对磨矿效果的影响。磨矿产品筛分流程见图1。

图1 磨矿产品筛分流程

3.2 试验结果与讨论

磨矿介质配比试验矿样质量30 kg，采用φ460 mm×600 mm球磨机(有效容积100 L，介质充填率31%，介质质量150 kg，磨矿浓度75%、磨矿时间15 min)进行磨矿介质配比试验。试验条件见表5，结果见表6。

表5 磨矿介质配比条件

表6 不同配比方案的磨矿产品粒度产率

表6表明，随φ25 mm×20 mm钢段配比的增加，磨矿效果越来越好；φ60 mm钢球和φ40 mm×50 mm、φ25 mm×20 mm钢段质量比为1∶1∶8时，磨矿效果最好，-0.074 mm粒级达到最高，为66.06%；继续增加φ25 mm×20 mm钢段配比，磨矿效果有所下降。随φ25 mm×20 mm钢段配比的增加，-0.038 mm粒级含量越来越小，过磨问题得到有效改善。

4 结 论

中关铁矿原矿-0.074 mm粒级含量11.93%，根据段氏球磨机介质直径半理论公式计算中关铁矿磨矿介质最佳尺寸为φ60 mm钢球和φ40 mm×50 mm、φ25 mm×20 mm钢段；由磨矿介质配比试验确定φ60 mm钢球和φ40 mm×50 mm、φ25 mm×20 mm钢段的质量比为1∶1∶8，此时磨矿产品细度最大，-0.074 mm粒级占66.06%，且-0.038 mm粒级含量较小，过磨问题得到一定程度的改善。试验结果有助于实现球磨机初装球的精确化和补加球的科学化，从而改善磨矿产品质量、提高选矿厂经济技术指标。