球磨机磨矿过程因素分析

导读:球磨机磨矿过程因素分析影响球磨过程的因素有很多，概括来讲主要包括以下三个方面：①物料性质，包括矿石可磨度、矿石密度、产品细度；②磨机结构，包括磨机规格、型式、衬板；③操作因素，包括介质形状、尺寸配比及材质、介质充填率、磨机转速、分级效率、返砂比、矿浆浓度、粘度、料球比等。

球磨机磨矿过程因素分析 影响球磨过程的因素有很多，概括来讲主要包括以下三个方面：①物料性质，包括矿石可磨度、矿石密度、产品细度；②磨机结构，包括磨机规格、型式、衬板；③操作因素，包括介质形状、尺寸配比及材质、介质充填率、磨机转速、分级效率、返砂比、矿浆浓度、粘度、料球比等。

这些因素本身相互影响、相互制约，因此关于磨矿过程的建模和优化到目前为止仍处于深入研究、尚未很好解决。

除此之外，上述诸多因素的多变性和随机性也大大增加了球磨过程建模和优化的难度。

因此，在进行试验工作之前有必要对球磨过程的影响因素进行分析，抓住主要矛盾，才能使研究工作顺序进行。

这里主要研究的任何是确定和优化球磨机的内部参数，因此，以球磨机内部参数和外部响应为中心研究球磨机各个影响因素之间的相互关系（如下图所示）。

下边对各个参数特性进行扼要说明。

1、磨机的结构特性：主要包括磨机的型式、直径和长度及排料方式。

磨机的直径决定了介质作用能力、运行状态以及临界转速枯机的长度决定了物料在球磨机中运行的时间。

磨机的直径和长度确定了磨机的有效容积，限定了磨机容量，从而也限制了磨机的处理能力。

球磨机的排料方式直接影响球磨机内部矿浆量的多少，同时对介质充填率和介质配比也有影响，因此，影响球磨机的生产率、磨矿产品的质量以及磨矿能耗。

在定型球磨机上，上述结构特性不再变化。

2、衬板：包括衬板的材质、几何形状和厚度。

球磨机筒体衬板的作用有两个方面：一是防止筒体遭受研磨介质和物料的直接打击及矿浆的腐蚀和磨损；二是提升研磨介质产生磨矿作用。

因此，衬板的材质和几何形状对磨矿介质的运行状态有一定的影响；衬板厚度决定了球磨机的有效容积，随磨矿时间的延长，衬板的厚度会变薄，但变化速度很慢，在研究过程中可以忽略。

3、介质添加制度：包括介质添加的数量间隔（即介质添加制度）。

在正常工业生产过程中，介质添加的数量和间隔，直接影响着介质的配比，而介质配比是否适宜，直接决定着磨矿过程是否能够获得满意的结果。

因此，介质添加制度是磨矿过程的一个主要影响因素。

在本研究中直接采用直径不同的钢球进行试验。

4、介质特性：包括介质的材质和形状。

介质的材质决定了介质在磨矿过程中的消耗量和形状保持的长久性；介质的形状对磨矿的效果有一定的影响。

在本研究中，介质特性不作为变量考虑。

5、给料量：在磨机连续工作状态下，表示单位时间内给入磨机内部的物料量。

它受物料特性和给料装置的影响，会有一定的波动，在球磨机运转过程中，其值可控，是调节磨机工作状态、影响磨机生产指标的主要参数之一。

本研究中比料球比的相结值表示给入磨机的物料量。

6、物料粒度：指给入球磨机的物料粒度。

物料粒度对球磨机的处理能力和粉磨过程有较大的影响，在粉磨产品细度要求一定的条件下，给料粒度减小，有利于提高磨机的处理能力、降低钢耗和电耗。

本研究中物料粒度不作为参变量考虑。

7、物料可磨度：物料可磨度是衡量被磨物料抵抗外力作用的特定指标，以这种指标衡量物料在常规磨矿条件下被磨碎的能力。

该指标由物料自身的特性来决定，在球磨机系统内无可调性，是影响磨矿过程的因素之一。

但是由于矿石性质的千变万化，即使同一矿床各处的矿石性质也有一定相同，到目前为止还不能很好地将影响因素引入描述磨矿过程的模型中，因此，本研究将其作为定量考虑。

8、给水量：在磨机连接工作状态下单位时间内给入磨机内部的水量，其值在磨矿过程中可控，是调节磨机工作状态的另一主要变量，它对磨矿过程的影响取决于给料量的相对大小，即取决于磨矿浓度的大小。

9、闭路磨矿时分级效率、返砂量和返砂浓度：该参数对磨机内部的被磨物料量、粒度分布和磨矿浓度有直接的影响，从而影响球磨机内部的工作参数。

本研究按开路考虑。

10、介质充填率：描述介质在球磨机中的充填量，是影响球磨机吸取功率和粉磨能力的主要因素。

实际生产中，在两次介质添加的间隔内，介质充填率随磨矿时间的延长会有减小的趋势。

11、料球比：描述了球磨机内部滞留物料量与介质充填量的体积比，该参数受到许多因素的影响，如球磨机结构、介质配比以及球磨机的给料量、转速和磨矿浓度。

料球比决定了球磨机内部的粉磨状态，与球磨机发出的噪声声强具有直接的关系。

12、磨矿浓度：描述了球磨机内部料浆的流动特性。

该参数不但影响矿浆在球磨机中的流动速度，而且还影响钢球对物料的冲击力。

当磨矿浓度大时，在钢球的四周包围着一层粘稠的矿浆，增加物料受研磨的机会，但也使钢球的冲击力减弱；当磨矿浓度小时，矿浆变稀，流动速度快，停留时间短，使排料粒度变粗。

因此磨矿浓度也是决定粉磨状态的重要变量之一。

另外，磨矿浓度对电耳测量信号的准确性也有直接的影响。

因此，磨矿浓度既要合适，还要稳定。

目前，在实际生产过程中，磨矿浓度难以在磨机运行状态下直接测定，通常由磨矿产品浓度近似代替。

13、声响：指球磨机工作过程中所发出的噪声强度。

该信号携带了球磨机内部介质—物料—筒体之间相互使用的特征信息，表明了球磨机系统的瞬间工作状态。

声响用电耳进行测量，是以某一固定频率为中心的混频声强信号，在目前的实际工业生产上常用来作为球磨机控制的检测信号，并取得了一定的效果。

借助于噪声声强的无接触测量，来判断球磨机的工作状态和稳定性，对保持球磨机的优化状态具有重要的意义。

14、功率：包括球磨机的输入功率和有用功率。

球磨机的输入功率反映了球磨机在单位时间内从系统外部吸取能量的多少，它受许多因素的影响；球磨机的有用功率反映了球磨机用于破碎物料所消耗的能量，同样受许多因素的影响。

在保证球磨机产量和产品质量的前提下，降低球磨机的输入功率是目前主要的研究方向之一。

15、压力：是指球磨机平稳运行状态下，球磨机对轴承座造成的压力。

该参数是球磨机内部参数的综合反映，并且与球磨机筒体的重量、内部负荷以及介质的运行状态有关。

16、球磨机转速率：球磨机设计转速与临界转速之比称为磨机转速率。

根据戴维介质运行理论，磨机的临界转速是由磨机内径决定的。

磨机转速率决定了介质的运行状态，即决定了介质冲击与研究作用的相对强弱；同时，磨机的生产率直接影响磨机输入功率的大小。

在实际生产中，磨机转速因受机械传动装置的限制通常设为定值，但由于不同类型的物料对磨机转速率的适应情况是不同的，所以不同生产单位，磨机的转速率有可能不同，因此，本研究将 磨机转速率作为变量考虑。

17、传动特性：是指球磨机系统的传动方式，该因素对球磨机的输入功率有直接影响。

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选金磨矿设备球磨机参数分析

选金磨矿设备球磨机参数分析 球磨机是选矿及选金等工业部门中最普遍、最通用的磨粉设备，在矿物粉碎和超细粉碎加工中占有重要地位，并且大型化发展趋势一直都是生产实际的需求和技术发展的方向。

大型球磨机（直径4000mm以上）回转体的强度和刚度对球磨机的使用寿命和传动装置各部件的运动精度影响显著。

统计显示，国产大型球磨机生产事故很大比例是由回转体故障引起的，反映出传统设计方法在大型球磨机设计方面存在的缺陷。

基于上述问题，为提高球磨机设计质量，在阅读大量文献的基础上，通过对大型球磨机回转体的系统分析研究，这里主要取得了以下几方面的研究进展： 1、通过查阅大量国内外文献及行业相关网站，对选金设备球磨机回转体的研究现状进行了全面的考察，指出有限元技术是一种实用的设计方法，可以克服我国传统设计方法只能对构件弧立求解的不足之处；总结了世界上尢其是国外发达国家大型球磨机的设计制造及使用维护现场，给出了一些行业经验，以对国内球磨机行业有一定的借鉴意义。

2、介绍了球磨机的运动学和动力学理论。

对球磨机回转体内介质的运动状态进行了分析，重点分析了抛落式工作状态下球磨机内介质的运动理论，对球磨机的工作参数进行了分析计算，得到了介质作抛落运动的运动方程式，据此可以对介质抛落运动的情况作量化计算。

之后给出了抛落式工作状态下球磨机回转体的受力情况的详细计算过程，为对球磨机的有限元分析提供了理论基础。

3、介绍了大型球磨机回转体参数化有限元分析基础和一般步骤，得到了利用APDL语言进行球磨机回转体参数化有限元分析的具体过程，即软件开发的基本流程，详细阐述了几体结构简化及其重力补偿、网络精度处理及划分、结束施加和载荷计算及施加方法，并以VB语言对筒体参数有限元分析的APDL命令流进行封闭，得到了大型球磨机回转体参数化有限元分析软件，文中还对此参数软件构成、功能和使用方法进行了介绍。

4、利用此软件对某系列（直径分为5500mm和5000mm）大型球磨机回转体在满载静止、正常工况下进行强度和刚度分析，得到了回转体相应的应力和变形结构，结果表明其给定设计方案是合理的。

这也验证了此软件的实用性和可靠性。

总之，利用这里开发的软件，通过变参数输入，即可得到同系列（结构相似但尺寸不同）回转体网络模型，并自动完成约束及截荷的参数化施加、求解和后处理这一系列过程，提供给定回转体设计方案的应力分布和结构变形。

这样对于同系列产品，只需改变相应参数化尺寸的值，就可以自动迅速地得到产品的有限元分析结果，省去了大量重复过程，极大地提高了分析效率，为对给定设计方案的快速改进提供了依据，从而缩短了设计周期，降低了设计和试制成本，可以快速推出合格的新产品，迅速占领高层。

故这里的研究成果对磨矿生产行业具有一定的实用价值和理论意义。

影响大型球磨机回转体强度和刚度的因素有很多，我们只对所关心的部分做了重点研究，而忽略了其它一些因素，如刚球的大小、人孔等。

此外，分析结果图在软件界面中的呈现形式过于单一，以及一些细节部分分析结果的交互式提取等方面还需展开进一步的工作，这也正是球磨机参数分析有待于改进的一面。

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山川为您分析球磨机衬板的受力因素

山川为您分析球磨机衬板的受力因素 球磨机筒体衬板的主要作用是利用衬板表面及凸峰带起钢球对物料进行粉碎和研磨。

研磨介质群和物料在运动中，大直径的钢球主要主要分布在外圈，瀑落时大部分砸在物料床底部，有小部分砸在衬板上，由于物料的缓冲作用和物料与钢球在工作中想到撞击，打乱了钢球的运动轨迹，使得落击点偏离，高度降低，因此可以减缓钢球对衬板的冲击应力。

所以说，一般情况下，钢球和物料下落并不直接冲击到筒体的衬板上，而是冲击到钢球和物料层上。

球磨机衬板主要分为：平板衬、压条衬、凸棱衬、波形衬、阶梯衬板、半球形衬板、小波形衬、分级衬、端盖衬板。

通过大量分析，证实大多数钢球是几经撞击折落后再撞击到衬板上，所以衬板所受到的冲击远小于有效直径内垂直下落物体所产生的冲击功。

钢球对衬板的冲击并造成衬板断裂的主要作用力是衬板表面与钢球接触点切向的垂直分力，这个力的大小受衬板表面形状，钢球运动状态、速度和方向等诸多因素影响，也使得在很大程度上削弱了直接作用力的强度，使衬板受冲击程度减弱。

出于衬板受冲击力作用时间极短，且不易测量，可用所受的冲击功来说明。

为了便于计算，假设如下：钢球被提升以后的重力势能全部转为衬板的冲击功；衬板板长314mm、宽250m、厚40mm，在轴向上同时排落球的个数为4。

最大钢球直径为100mm；具体计算公式在这里不再说了。

从上面我们可以看出，衬板单位面积所受冲击载荷与球磨机直径、衬板轴向上度上可同时排落的钢球数成正比，与衬板厚度成反比。

当球磨机直径的增加，转速提高，钢球的重量增加时，衬板所受的冲击力也增加。

因此适当地增加衬板厚度，对球磨机的有效直径影响并不大，但冲击功的低却十分有效。

但是实际过程中钢球降落时会受到周围的钢球相互撞击及物料的缓冲，则衬板实际所受到的冲击功与理论计算结果是有一定偏差，理论结果要比实际值大的多。

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