磨礦工藝是通過(guò)破碎研磨使礦石變小的一個(gè)過(guò)程，研磨工藝一般會(huì)根據(jù)礦石粒度的變化分為幾個(gè)階段，其核心設(shè)備有球磨機(jī)、棒磨機(jī)、半自磨機(jī)等。這些磨機(jī)均通過(guò)磨介對(duì)礦物的沖擊、擠壓和摩擦而產(chǎn)生磨碎作用，所用磨介一般是由一定直徑和數(shù)量的鋼球組成。對(duì)處于不同階段的磨機(jī)，磨礦介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀況決定了對(duì)礦塊的沖擊或剝磨作用的強(qiáng)弱程度，并影響磨機(jī)的粒度和產(chǎn)量。

研究介質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一個(gè)方法就是，下面開展不同磨介粒度組成、提升條排數(shù)等相關(guān)影響因素下磨礦介質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的計(jì)算分析，并在磨機(jī)上對(duì)其中的典型方案進(jìn)行驗(yàn)證，然后確定不同磨礦階段的磨機(jī)轉(zhuǎn)速。介質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡影響因素分析詳情如下：

1、離散元方法及磨機(jī)介紹

磨機(jī)內(nèi)部磨介和礦石均由大量離散個(gè)體組成，目前對(duì)這類對(duì)象開展研究的主要方法是離散元法。這種方法的基本原理是通過(guò)一定的接觸模型，在得到某時(shí)間步上發(fā)生碰撞的離散單元間的重疊量后，計(jì)算出相互之間的接觸力，繼而利用牛頓第二定律確定單元下一步的運(yùn)動(dòng)，如此往復(fù)，便得到系統(tǒng)中每時(shí)刻、每個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡以及顆粒與顆粒間的碰撞情況。

磨機(jī)一端采用透明端蓋，可觀察筒體內(nèi)部鋼球的運(yùn)動(dòng)情況。筒體沿周向均勻布置8塊可更換襯板，不同襯板帶有單波形或雙波形提升條。下面通過(guò)離散元法分別對(duì)同轉(zhuǎn)速下，磨介尺寸、襯板波形等因素對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響開展研究，對(duì)在相同磨介尺寸和襯板波形條件下，不同磨機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響進(jìn)行計(jì)算分析。

2、同轉(zhuǎn)速不同介質(zhì)尺寸對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響

觀察細(xì)級(jí)配磨介和粗級(jí)配磨介在單波峰襯板、筒體轉(zhuǎn)速為80%臨界轉(zhuǎn)速率下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡可見，在此轉(zhuǎn)速率下，鋼球磨介料堆形狀基本相同，鋼球均做滑落運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有被提升條拋起，肩部與豎直軸線間夾角分別為105°和103°，趾部與豎直軸線間夾角分別為31°和33°。

由此可知，在相同襯板條件下，鋼球級(jí)配不同對(duì)鋼球磨介運(yùn)動(dòng)軌跡影響不大，其主要影響的是礦石磨礦產(chǎn)品粒度大小，即相對(duì)于粗粒鋼球組成的磨介，相同填充率下，細(xì)粒鋼球組成的磨介具有更大的表面積，對(duì)礦石的研磨作用更為明顯，但缺點(diǎn)是小鋼球的沖擊能量較大鋼球低。

3、同轉(zhuǎn)速不同襯板形狀對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響

襯板提升條使磨介得到連續(xù)提升，實(shí)現(xiàn)磨礦作用。為了對(duì)比提升條數(shù)量對(duì)磨介運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，分別對(duì)細(xì)、粗級(jí)配鋼球在雙波襯板筒體中的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行計(jì)算，并與其在單波襯板筒體中的運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行比較。

在相同鋼球級(jí)配和轉(zhuǎn)速下，相對(duì)于單波襯板，鋼球在雙波襯板條件下的提升高度明顯要高些。如細(xì)級(jí)配磨介在單波和雙波襯板條件下，肩部與豎直軸線間夾角分別為105°和135°，趾部與豎直軸線間夾角分別為31°和30°；粗級(jí)配在單波和雙波襯板條件下，肩部與豎直軸線間夾角分別為103°和143°，趾部與豎直軸線間夾角分別為33°和41°。

另外，在單波襯板條件下，鋼球處于完全滑落狀態(tài)；在雙波襯板條件下，無(wú)論是細(xì)級(jí)配還是粗級(jí)配，只有部分鋼球處于滑落狀態(tài)，而另一部分處于拋落狀態(tài)。處于拋落狀態(tài)的鋼球大約占到鋼球總數(shù)量的32%。

以上對(duì)比說(shuō)明，襯板提升條在筒體周向的數(shù)量，對(duì)鋼球的提升高度、拋落或滑落狀態(tài)都有重要影響，但經(jīng)典鋼球運(yùn)動(dòng)理論卻并未考慮到這個(gè)因素。如前所述，磨介運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)不同粉磨階段的產(chǎn)品粒度有影響，不同工藝階段的磨機(jī)襯板應(yīng)設(shè)計(jì)有不同的周向排數(shù)，如粗磨階段的磨機(jī)周向襯板排數(shù)可比細(xì)磨階段多一些，以使磨介得到充分提升，使大顆粒礦石得到充分的沖擊破碎。

4、相同襯板形狀，不同轉(zhuǎn)速對(duì)同級(jí)配介質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響

筒體轉(zhuǎn)速越高，在單位時(shí)間內(nèi)提升條阻礙鋼球自由運(yùn)動(dòng)的次數(shù)就越多，磨介級(jí)配和襯板條件相同時(shí)，鋼球的提升高度也就越高。為了定量說(shuō)明轉(zhuǎn)速的影響，轉(zhuǎn)速設(shè)定為臨界轉(zhuǎn)速率的50%、60%、70%和80%，直至更高轉(zhuǎn)速率的87%，對(duì)粗級(jí)配鋼球在單波襯板條件下的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行多種離散元計(jì)算。選取4種轉(zhuǎn)速下的鋼球運(yùn)動(dòng)截圖，隨著轉(zhuǎn)速率的增加，鋼球料堆肩部夾角由88.7°增加到了103°。這說(shuō)明在相同條件下，隨著筒體轉(zhuǎn)速的增加，波形提升條對(duì)鋼球提升高度基本呈線性上升態(tài)勢(shì)，即轉(zhuǎn)速率越高，鋼球被帶起的高度就越高。

5、計(jì)算驗(yàn)證

為了充分研究鋼球磨介在不同因素影響下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。驗(yàn)證時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)呐R界轉(zhuǎn)速率的50%開始，一直調(diào)整到87%為止。使用離散元方法開展的計(jì)算模擬工況較多，由于篇幅所限，僅對(duì)2組工況進(jìn)行了對(duì)比。這2組工況為粗級(jí)配磨介在單波和雙波襯板下的運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)粗級(jí)配磨介在15%填充率，80%臨界轉(zhuǎn)速率時(shí)，單波襯板條件下的鋼球運(yùn)動(dòng)，鋼球處于滑落狀態(tài)。料堆外形相似，料堆肩部與豎直軸線間夾角為105°，趾部與豎直軸線間夾角為31°；雙波襯板條件下的鋼球運(yùn)動(dòng)時(shí)，在此工況下，部分鋼球被提升條提起后發(fā)生拋落，另一部分鋼球則處于滑落狀態(tài)。鋼球運(yùn)動(dòng)外形也較為相似，肩部與豎直軸線間夾角為146°，趾部與豎直軸線間夾角為45°。

通過(guò)相同工況下的計(jì)算與對(duì)比認(rèn)為，離散元計(jì)算是吻合的，同時(shí)也說(shuō)明運(yùn)用離散元方法可以較好地對(duì)磨機(jī)內(nèi)部鋼球磨介的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述。因而，使用這種方法對(duì)工業(yè)磨機(jī)進(jìn)行磨介及礦石運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)算也是可行的。更多工業(yè)磨機(jī)咨詢電話：0371-67772626。