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1、 闭路球磨机 - 再访基础 Alex Jankovic Walter Valery 刘凯 译摘要: 在早期，行业内和研磨专业人士之间有一个普遍的共识，分级效率和循环负荷均对闭路球磨机的效率产生重大影响。然而，在实践中每一个的作用是难以量化的，因为这两个参数通常是相互关联的。基于近年来的经验和邦德进行的调查工作，确定了适宜的循环载荷为封闭式球磨机气旋电路在250%。这个值被用作新电路的设计思想，以及评估现有的电路的性能。磨机的分类的作用似乎在当前的努力减少能量消耗中被忽略了。两个过去的方法，实验和建模，用于量化分级效率的影响，并在关闭的球磨机电路容量循环负荷，在本文中重新讨论。对现有的电路设计的

2、新的优化中的应用电路进行讨论，特别关注更加节能电路的发展。关键字：球磨机 循环负荷 分类 效率 模型1、介绍多年来，球磨机电路闭合与气旋已成为一种工业标准，并且由于早期，人们已经认识到了分级效率和循环负荷均对闭路研磨的效率有很大影响 （即它能够产生所需的最终产物的能力）。然而，每个单独的效果，循环加载和分级效率，是在实践中难以量化，因为这两个参数通常是相互关联的。虽然钢厂产能趋于增大循环负荷，但是250的最佳循环负荷成立（邦德功能指数，1962）由于旋风分级效率的限制。1.1.循环荷载作用在磨矿回路容量循环荷载作用多年前被确认。在发表于1925年的一份报告，毕业于明尼苏达大学矿业学院的爱德华W

3、·戴维斯首先阐述了在一个封闭的磨矿回路的新进给速度和循环负载之间的基本关系。他原来的关系曲线（见图1）已被许多出版社引用并进行了修改。根据这个众所周知的曲线，给定的磨机的产量是闭合分类电路的200的负载循环。通过增加循环负荷至500,容量因子增大到2.3。盖世特（1972）在不同负载循环和完善的分类的闭合电路中进行了实验室测试。这些结果的总结列于表1。电路容量为生产48网状材料与240的相比，为40的低循环载荷比为240%的高循环负荷高出约33。与此同时，矿石（200目）的量为高循环负荷低2（虽然在111，增加2，循环负荷）显示， 粒度分布的扩散减少。这些试验表明，对于具有完善的分级

4、测试的范围，增加提高了电路的能力，并在矿石的生产减少了循环负荷的结果。1.2.分级效率的影响芬兰研究者（Hukki和Allenius，1968; Hukki和海诺宁，1973）对磨矿回路能力的影响进行了研究其分类效率实验室规模测试的设置类似于Davis（1925）。在测试过程中的主要区别是，分级效率是变化的，而在戴维斯的测试分级效率并没有刻意改变。图.2,总结了测试结果并显示，分级效率对电路容量的重要作用。1.3.循环负荷和分级效率的关系循环载荷和分级效率的效果是得到莫瑞尔（2008）研究了谁进行债券球磨机试验通过改变循环负荷和分级效率。 常规测试中，（以100的分类率），结果表明，相对于邦德

5、功指数降低了8，因此，研磨效率提高了8，在循环载荷增加到从150到400。对于本文的目的，更重要的是生产磨机最终产品的 （GPR）增长了17。这意味着，轧机能力，以产生最终产品增加了17。通过从0增加旁路的磨产物的量，以饲料粉碎机（它模拟低分级效率），以37.5，相对工作指数上升到9，而电路的容量减少15。这清楚地表明，增加通过增加循环负载电路获得的容量可以通过低效率的分类被显著降低。在球磨的方法（姆西沃尔，1988-2008）的功能特性的铣削参数的影响，循环负荷和分级效率基于电路的调查和实验室检测进行量化。麦基弗（2009，2011）讨论了在磨他的专有电路的分类系统效率或CSE措施方面电路的

6、效率。CSE是由平均粗料（指电路产物P80）磨机进料和排出的百分比发现，并且据报道，直接关系到整体能源效率。从提高分类性能，增加循环负荷工厂规模显著效益由姆西沃尔的工作被证实，不过，他也讨论了防止复制的实践中在实验室条件下观察到的效果很多实际限制。 近年来，高频屏幕发展已经克服了许多以前在连续细筛分所遇到的问题，如盲和低容量。最近的事态发展在精细筛选技术进行了讨论由Barkhuysen （2009年），他介绍了改进的上浆性能在许多网站与降低循环负荷和提高吞吐量的。惠勒和帕克（ 2011 ）提出了从美国中央情报局矿化的Condestable矿在秘鲁的一些数据进行比较旋风和细筛的性能。在这种情况下

7、，细筛的应用从204 减少了循环负荷至96 ，提高分级效率从62 至85 。其结果是，通过还显著增加（20 ）。然而，人们应该注意到，在大多数的这些例子中的矿物质密度差异大，主要好处是通过减少/消除对分类的密度效应实现的。因此，同时展示循环负荷和分类及其对电路的影响能力的相互关联性，这些数据不直接融入这个文件的讨论。2、数学模型 在一系列的报道多尔和Anable（1934）开路测试石灰石研磨在不同的进给率在3英尺球磨机。细材料（最终产品）的生产的增加而增加的进料速率，和的关系是在对数空间中的直线。这代表了众所周知的第一订货磨削法其中规定，生产细粉（D）的速率相当于粗（R）的材料消失速率和成比例

8、的粗物料在粉碎机的量。第一阶磨削法进行说明由下面的公式：其中R是粗糙的材料量，D的细料的量，K的磨削速率常数，t为研磨时间。球磨机摘要：纵所周知球磨机是一直在冶金，化工，矿工，建材及电力部门等行业的原料粉碎中广泛应用。本文对球磨机的发展概况进行了介绍，并对现今球磨机的相关技术进行了分析。相信研究成果对球磨机技术的发展，具有一定的指导意义。 关键词：球磨机；技术；发展 作为传统的研磨设备，球磨机已经广泛应用于化工、医药、冶金、水泥、建筑、陶瓷以及国防工业等部门，已经有了超过年的悠久历史。球磨机作为将固体物料细化制粉的重要设备，经过球磨机的研磨、粉碎固体物料都将成为粉末状。强度再高的矿石只要进到大

9、型磨机里，研磨后所产生的粒度对后续作业的效率提升起到关键作用尤其是冶金工业中的选矿部门的整体生产流程的技术经济指标影响显著。 现在有关球磨机的研究在国内外一直受到广泛关注和高度重视。在磨矿作业中更是具有十分重要的地位，由于能源费用增长，建设投资和生产费用的降低，矿石品位的下降，采用高效大型设备是现代选矿厂建设的主要倾向，也是世界各国矿山工业面临的个严峻问题，所以，球磨机的大型化已成为技术发展的方向，利用球磨机技术产生的低品位的矿石以及矿石再利用才能够实现。 发展 传统的球磨机经历了相当漫长的历史时期。目前，世界上生产大型球磨机的公司有芬兰奥托昆普公司、德国克虏伯公司、丹麦福勒史密斯矿业公司、芬

10、兰美卓矿业公司和日本的川崎重工等。而我国由于球磨机的技术瓶颈，球磨机发展缓慢，直到改革开放初才开始飞跃发展。2009年7月1日我国自主研制，完全拥有自主知识产权的世界最大最先进的直径7.93米长13.6米溢流型球磨机在中信重工机械股份有限公司第一次通过试车验收。 到了世纪年代末，球磨机还在出口端增加了一段锥体段。它的传动方式仍采用与传统球磨机完全相同的开放式设计。而周边齿轮传动方式却发生了改变，不同之处是在机器工作简体支承两端的滚动轴承上，通过与大齿轮啮合的小齿轮传递动力，并在两端用巴氏合金制成的滑动轴承上带动球磨机简体运转进行磨矿作业，且再次减速。通过减速机减速后在球磨机的简体上，机器的工作

11、简体支承，拖动电机产生动力。安装有一个直径大于筒体直径的大齿轮，球磨机采用了多项新技术，使电机能够在无负荷的情况下实现“软起动”，取消了周边啮合的齿轮组，与圆锥型球磨机一样代替传统球磨机的巴氏合金滑动轴承采用了大型滚动轴承。将传统的开放式周边齿轮传动方式改为密闭式中心传动。在电动机与减速机的主动轴减速轴之间，采用了液力偶合器来传递动力产生了明显的节能效 “乘机安全小贴士”安全出行要重视 果。 上世纪年代初，球磨机用户和生产厂家的发展者很快，近些年推广应用很快，而现在球磨机已经实现了系列化。 .行星球磨机 由德国一家公司研制出的一种新型行星式球磨机，能研磨硬度较大的原料，大大提高了研磨效率和研磨

12、效果。增加了振动补偿，球磨机实现参数设置和控制屏、负载、能量输入和参数记功能及外带锁。 .搅拌球磨机 采用螺旋装置，出料方便，自动化程度高。可以实现自磨，与传统的球磨机相比，综合节能达，延长了球磨机使用寿命。 .连续式球磨机 连续式球磨机由于单位产品功耗低、研磨效率高、占地面积小。所以近年来，在我国的陶瓷工业中得到应用，使得球磨机的原料年产量增加，节省隔板及停机时间，节省能耗。 工作原理的改变 上述球磨机无论在支承方式、传动方式等方面作何种改进，但能效比却非常高，由于筒体的静止和钢球运动幅度的降低，仍都属于卧式球磨机。磨矿介质在机器内，依靠立式安装的螺旋搅拌装置，它把消耗运转机器筒体动能的抛落

13、运动变为搅动和转动，所以其动力消耗非常低。把作为磨矿介质的钢球和被磨物料放在一起搅拌，物料的研磨以钢球的冲击作用为主。因此它非常适合细磨、超细磨作业的要求，将物料粉碎，而且由于它充填率的提高，在噪音、提升钢球所需的势能，动能等能量消耗全都降到了最低值甚至为零。 搅拌型球磨机是一种立式球磨机，它的工作原理独辟蹊径，完全符合节能、环保的要求。使传统球磨机的筒体静止不动，让物料在筒体内仅仅受到钢球间的磨剥作用，在同等条件下机器本身的重量也大大的降低。 相关技术 .助磨剂 助磨剂是一种研磨助剂，其作用是提高研磨效率，降低研磨电耗，是一种见效快的实用技术，由于助磨剂在研磨过程中只需少量的添加，所以是一项

14、投资少，并且又不需大量的设备投资的研磨助剂，因此在陶瓷生产中推广应用价值很大。 .润滑技术 长期实际应用的效果表明，润滑技术良好的润滑性，减小了维修工作量，提高了生产效益，还延长了球磨机的运行周期，使传动轴承的实际寿命提高了倍。当遇到油漏或供油不及，对中小型球磨机滑动轴承造成轴瓦烧毁时，可以使停机检修频率降低。由于球磨机运行环境恶劣， 但使用润滑技术的装置定期定量雾状喷射润滑脂，可以使球磨机正常运行。当然传动装置的运行好坏还与润滑状况有着密不可分的关系，要知道球磨机的使用效率及寿命一定程度上，决定于传动装置。所以用了润滑技术以后传动装置消耗油少的效果明显，使用口碑非常良好。 .球磨机噪声控制

15、球磨机也是陶瓷企业噪音的重要来源，常用的防声用具有防声棉、耳塞、头盔等。球磨机使企业噪声主要制造者，在环境形式越来越严峻的世纪，企业为员工减少工作时间和改善劳动过程，是企业发展的大问题。所以，为了保护检修人员，合理的布置或调整安装布局是必要的。将球磨机一侧的护栏全部换成能活动的隔声屏，在遇到带故障运转的情况下，这样就可以吸收球磨机的噪声。因此，可以起到隔声作用，噪声即使加大，还可以在隔声室四周加装隔声板。 衬板研究 衬板断裂一直是阻碍球磨机发展的重要技术之一，在我国，由于早期研制的球磨机衬板不耐磨，容易断裂，严重影响球磨机的作业和利用系数，影响铁矿粉产量和品质，而且更换断裂衬板非常危险。现在国

16、外已经开始使用橡胶衬板，国内主要已磁性衬板为主。 .磁性衬板 从1987年我国开始研究磁性衬板以来，磁性衬板取得了较大的发展。由于磁性材料研究发展很快，磁性衬板比锰钢衬板寿命长、重量轻、电耗、球耗和噪音均有所降低，使用磁性衬板的球磨机，作业率提高。 首先是在铁矿选矿厂开始使用，在筒体内利用衬板本身的磁性，从而防止衬板本体被磨损。吸附上一层待磨物料中的铁磁性物质，把磁性衬板打烂，以形成一层衬板的护衬保护层。磁性衬板在矿山的其他行业也开始得到推广应用，由于细磨作业的钢球直径较小，所以磁性衬板也较适用于二段细磨作业。同时，由于粗磨作业采用的钢球直径较大，大钢球对衬板的冲击力很大，当待磨物料中的铁磁性

17、物质不足，为了形成护衬保护层，就需要另外添加铁磁性物质。 .橡胶衬板 近些年橡胶衬板的推广取得了长足的进步，橡胶内衬选用耐磨橡胶，厚度约为，故橡胶内衬总重量只有石质衬板的左右。 比石质衬板薄，同型号的球磨机内部有效工作空间增加了% ，同时橡胶比重较小，球磨机自重小为石质衬板的%，更换容易。所以工作电耗大大降低，传统的衬板材料都是采用高锰钢铸造而成，虽然工作噪音低，但全国每年消耗的高锰钢衬板达数百万吨。橡胶衬板使用寿命长，对比许多耐磨材料的科研生产单位在提高材料耐磨性能，衬板的单位消耗 在每矿石数百至，做了大量的工作，出现了一些新型耐磨材料。 结语 因此我认为积极的研发球磨机及其相关技术，借鉴和

18、吸收国外先进技术的同时，而当今社会越来越重视能源利用效率与环境保护，以促进我国球磨机及其相关技术的研发。由于锥形球磨机兼具传统球磨机和中心传动球磨机的某些特点，我们完全可以打造我国自主的球磨机品牌，同时加强我国球磨机研制及其相关技术的知识产权保护工作，我认为毕业球磨机的设计业必须在满足工艺要求的基础上重点考虑降低能耗，并把对环境造成的影响降到最低。橡胶托辊式摩擦传动球磨机构造简单，独领风骚，必将成为最有发展前途的新型细磨磨矿机。随着新设备、新材料的研究、发展和推广，必将产生巨大的经济效益和社会效益。 参考文献 1段希祥，曹亦俊。 球磨机介质工作理论与实践嗍M。 北京：冶金工业出版社，1999。

19、 2卧式行星球磨机在南京大学仪器厂问世。中国粉体工业，2005（6）：41。论文选萃机国外金属矿选矿，1998（9）：26。 3饼祖光胸瓷工业连续式球磨机棚。 陶瓷工程，34，（1）：2527。 4蒋文俊，潘龙 浅谈陶瓷连续锥形球磨机叨江苏陶瓷。2001,34（1）：1617 机 图三 闭路球磨流程 分 类对于如图所示的闭路碾磨流程图。3，磨量（Q）可以涉及到循环负荷（C）和分级效率（E)Magdalinovic（1991）用质量平衡方程为总固体和最终产品的模型。 发展假设没有最终产品的尺寸材料的磨机进料（即饲料仅由粗料）中的总固体磨机排放的质量流量为：在磨机排出最终产物的质量流量为Q/ E和

20、最终产物在循环载荷的量为：粗物料在球磨机排出的质量流是在总固体和最终产品之间的差别：分类后该材料返回到磨机进料和粗料的进料磨中的总量为：从方程。（2） - （4），粗料磨机进料RF和工厂排出路的分数为：假设粗物料在球磨机负载（RL）的比例是原料和产物中的分数的算术平均值，根据第一顺序研磨法研磨机容量可以表示为：最后，一个关系可以推导出一个封闭的磨削电路在不同循环载荷和分类的效率（Magdalinovic，1991）的相对能力。 循 环 负 荷相 对 容 量其中KQ是铣削电路（分数）的相对量，Q1，Q2的铣削电路在不同的循环负载和分级效率的能力，C是循环载荷（分数），以及E是分级效率（分数）。式

21、（8）提供的封闭铣削电路，循环加载和分级效率的函数的相对容量的简化模型。在图如图4所示，模型进行比较，从图中可以观察到该模型与实验结果为0.95和0.75分类效率密切相匹配。然而，在0.5的较低分级效率模型低估的相对容量。模型预测（从方程（8）和实验相对能力之间的另一种比较，结果列于图5。该实验的相对能力得到了由盖世特（1972年）和莫瑞尔（2008）进行的工作获得的。注意，在循环载荷和分级效率的百分数是。 它可以从表2中可以观察到，所有测试的分类效率为60以上，并且在合理的协议是用于这三个数据集的实验结果与模型预测值之间观察到。看来，对于测试系列其中循环载荷是变量和分类效率为100时，该模型

22、的预测是非常接近的实验结果（莫瑞尔1和旅客）。该模型似乎是不太精确的在较低的分级效率（莫瑞尔2），类似于在图呈现Hukki的数据进行比较的观测。 基于上述分析，可以得出结论，式（8）代表的封闭研磨电路，循环加载和分级效率的函数的相对容量的有用的数学模型。该模型证实，封闭铣床电路容量随循环负荷的增加和减少的分级效率下降。 3、分级效率和循环负荷它是有据可查的教科书中，该循环负荷（C）和分级效率（E）可以与从分类进料（c）所示，溢出（d）和下溢的粒度分布数据进行评估（b）中所示，下面的公式：其中，C，B，D，量是最终产品（罚款）的分类饲料，粗，细品respectively.Eqs。（3）和（4）可

23、以组合（式（11）来描述分级效率和循环负荷（Hukki，1965）之间的关系。用公式。（11）“基本分类曲线”被绘制在图6（虚线）表示分类效率在所有其他情况下增加血液中循环载荷除在完美分类的理论的情况下减少时 细粉在粗分级产物量为零（=0）。 图5. 相 对 容 量 比 较-实 验 与 模 型 实 验 相 对 容 量（%） 模 型 相 对 容 量（%） 图.6 基本分类曲线表示分类效率和循环负荷的关系 循 环 负 荷（%） 分 级 效 率从利用来自Hukki（1965）及美卓PTI的数据库旋流工业电路的数据被叠加在图6，从这个以下意见可：- 植物数据证实，随着循环负荷的增加分级效率逐渐下降。

24、- 分类效率的值不是除非涉及到循环负荷是有用的。例如，50的分级效率是非常常见的<250负载循环，但它是几乎不存在对> 300负载循环。- 有显著一系列运行在>400循环负荷和分级效率低于40的现代操作。显然，从戴维斯增加循环负荷的基础上，早期的工作预期收益的能力，是无法实现的做法，因为更高的循环负荷必然导致较低的分级效率。4、实际影响该模型为相对电路容量（公式（8）是用于与式结合。（11），以讨论对循环的闭路与分类器（S）球磨机的容量负荷和分级效率的实际影响。参考点是一个传统的球磨机电路在闭合电路与气旋工作在250负载循环，并具有优良的材料，旋流器底流报告，从而导致50的分

25、级效率38。这种效率被选为工业实践从图中给出的数据“平均”。 一个封闭的球磨机电路作为循环载荷的函数的相对量进行了计算为三个不同的分类安排：1.与精料报告38气旋（旁路），以粗产品（旋流器底流）， 2.屏幕与精料20，粗产品（超大屏幕）的报告， 3.二级分类，飓风随后屏幕治疗旋流器底流，与精料15，粗产品（超大屏幕）汇报工作。使用旋流器电路的负载循环通常是高于250，并使用屏幕的电路通常具有较低的循环负荷，在100200的范围内。然而，实现屏幕显示并可显著较高的分类效率具有优良材料的显著比例较低（在20左右），以粗产品（超大屏幕）汇报工作。采用两级分类的电路，用旋风其次是屏幕，也有一个循环负荷

26、通常在100-200左右，但可以只有约15的精料具有更好的分类效率粗产品报告。相对容量模型预测（相比于250负载循环和50的分级效率的参考点）示于图7。可以观察到，对于具有气旋球磨机电路闭合时，预计不会电路相对能力通过增加循环负荷从250至600至显著增加。这是因为在分级效率降低50至计算由方程30（11）。 图.7 电路相对容量相比，250%和50的分级效率的传统的循环载荷。 分 类 效 率 相 对 容 量 参 考 点 参 考 点相对于参考点，球磨机电路与屏幕关闭，预计有较高的15-20容量显著降低循环负荷由于较高的分级效率（70-85）。两个阶段的分类，在第一阶段气旋和第二阶段（筛选旋流器底流）