半自磨机钢球大小的研究

TotalNo．162 冶金设备 总第162期 April2007 METALLuRGIcALEQuIPMENT 2007年4月第2期 半自磨机钢球大小的研究 许伟1①杨黎升2唐新民3吴照银4 (1：安徽农业大学工学院合肥230036；2：铜都铜业冬瓜LIJ铜矿安徽铜陵244000； 3：铜陵有色公司铜山矿安徽铜陵244000；4：安徽铜陵学院机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系安徽铜陵244000) 摘要以某铜矿进口大型半自磨机为例，按冲击破碎的力度和几率分析，现用中130mm钢球偏小，改用 重量与最大粒度原矿块相等的中180mm钢球。处理量增加60％以上，钢球消耗下降40％左右。提出钢球球 径加大到原矿最大粒度即中240mm钢球，钢球抛落几乎都冲砸在矿块上，其冲击破粉碎效果(破碎比、处理量 能耗和物耗)，都优于任何破碎机和其他磨机。 关键词半自磨机钢球冲击破碎处理量 中图分类号TG580．6lTQl72．6 文献标识码 A ResearchontheHalfAutogenouslyTⅧnblingMillSteelBallSize xu1影eilYangLishen孑Tangxinmin3wuzhaoyin4 (1：AnhuiAgriculturalUniversity；2：CapitalofCopperIndustryDongguaMount鲥nCopperMine； 3：TonglingNon—FeITousCompanyTongshanMine；4：AnhuiTonglingInstitute) ABSTRACTThisanicletakesomecoppermineimportla唱e—scalehalfautogenoustumblingmillasanexam- ple，accordingtotheimpactbmkendynamicsandtheprobabilityanalysis，presentlyuses‘P130mmthesteelballto besmall，changestotheweightandthegreatestgranularityundressedoreblockequal‘Pj80mmsteelball．Thelive storagestren殍hincreasesabove60％，thesteelballconsumptiondropsabout40％．Thesteelballdiameterofa spheretoenlargetotheundressedore铲eatestgranularitynamely‘P240mmsteelball，thesteelballthmwsfallsnea卜 lyallnushespoundsontheorebloek。Itnushesdefeatsthesmashingefkct(reductionrati‘)，processloadene略y consumptionaIldmaterialcon8umption)，allsurpassesanybreakerandothergrindingmachines． KEYWORDSHalfautogenoustumblingmillSteelballlmpa(：tbrokenPmcessload 半自磨机替代常规粗、中、细三台破碎机。 球矿比半自磨作业较球磨作业小得多，主要由钢 球和矿石抛落把矿石冲击破碎。对钢球大小与 处理量的关系和用多大钢球合适等问题进行探 讨，以某铜矿选矿厂美国进口的中8．53m×3．96m 半自磨机为例，进行探讨。 1试生产实际 北京某设计院选用这台4850kW电机拖动的 半自磨机，处理铜矿原矿粒度≤250mm占100％， 而其中≥150mm占50％左右。产品粒度<12．7 mm占100％，处理量13000∥d。自2004年国庆 试生产以来，一直未达产。初期装中125、中100、 ①75mm钢球100t，处理量只有220L／h左右。后 来等量装中130、中110、①90、中75mm钢球共120t， 处理量280L／h左右。近期，出料格子板筛孔加大 和钢球加大到中150mm，处理量增加到400L／h ①作者简介：许伟，女，1959年出生，1982年毕业于安徽农业大学农机系(现安徽农、Ip大学【学院)，大学本科，讲师，现I：作于安 徽农业大学工学院 一19— 万方数据 总第162期 冶金设备 2007年4月第2期 左右。 2冲击破碎理论分析 2．1 冲击破碎能力理论计算公式 据疲劳积累理论，产生疲劳破碎的条件为： 盯6Ⅳ=fC] (1) 盯——某矿块受到的循环应力，MPa。 Ⅳ——某矿块受到盯作用而破碎的次数。 [C]——矿石抗疲劳系数。与矿石性质、粒 度有关，为某一常数，由实验测得。 按文献[1]和[2]所述，半自磨机冲击破碎能 力计算公式为： B=F％ (2) 式中B——半自磨机的冲击破碎能力，定义为 单位时问的冲击破碎工作量。 卜钢球矿石抛落产生的冲击破碎力， kN。 厶——钢球矿石抛落冲击破碎频率，次／s。 由(2)式推导出： F=厶Qu冲(kN) (3) 式中^——下落冲击力系数。 Q——钢球矿石的单位时间抛落量，为半 自磨机的冲击破碎几率，L／s。 u冲——钢球矿石下落平均冲击速度，H∥s。 由(2)、(3)推导出： B=QU冲2(m2ts一3) (4) 曰旃=日÷以(m2hs一3) (5) 式中Bm——冲击破碎能力消耗系数。它与邦 德功指数一样，与矿石性质、粒度 有关，为某一常数，由试验测得或 由现状推算出来。 A——单位时间处理量，∥h。 2．2半自磨机矿石的冲击破碎能力较小 在工况和粒度相同的条件下，同体积的钢球 和矿石下落，它们的^、Ⅳ冲和体积y相同，其冲 击破碎力与密度成正比：F矿：F球=7矿：r钢。其中 r矿=3．1L／m3，r钢=7．7L／m3。钢球矿石下落冲击 破碎频率厶不变。将它们代人(2)式，同体积矿 块的冲击破碎能力只有钢球的召矿：台球=(3．1÷ 7．7)2=16．2％。按半自磨试验最小球矿比 0．309：0．272=1．14推算，装120t钢球，矿石量 105t，矿石体积为钢球(7．7÷3．1)÷1．14=2．18 —20一 倍。半自磨机中，矿石的冲击破碎能力也只有钢 球的16．2％×2．18=35．3％。则半自磨机冲击 破碎能力钢球占1÷(1+35．3％)=73．9％，且随 球矿比增加而增大。因此，半自磨机生产能力大 小，主要决定于钢球冲击破碎能力的大小。 2．3钢球冲击破碎能力与球径立方成正比 在工况相同条件下，其下落冲击力系数厶 和下落冲击速度u冲是不变的，则钢球下落的冲 击破碎力与球径立方成正比： R：F1=d23：d13=(d2／d1)3 (6) 在钢球量不变的条件下，磨机中钢球的总个 数与球径立方成反比，相应钢球抛落的频率与球 径立方成反比，即： 厶：磊，=(d：／d。)。 (7) 把(6)、(7)代入(2)式得： B2：B1=(d2刷1)3 (8) 若将现用d，=130mm钢球加大到畋= 180mm钢球。其钢球冲击破碎能力增加到B：：B， =(180÷130)3=2．65倍，按上所述，钢球冲击破 碎能力占半自磨机破碎能力的73．9％，和其他因 素影响系数0．85计算，半自磨机处理量增加 66．5％(2．65×73．9％×0．85=166．5％)。 2．4矿块破碎次数 钢球下落在某矿块上，其接触半径。基本不 变，将盯=∥仃02代人(1)得：F26Ⅳ2=Fl6Ⅳl，Ⅳl =^乞(F：6／F。6)=Ⅳ2(d2／d，)3。6=Ⅳ2(d2／d。)掩。 设Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3分别为130mm、150mm、170mm钢球 下落在某矿快而冲击破碎了的次数。若中150mm 钢球下落在粒度140mm的矿块上，，v：=1次，这 块矿石就被砸碎。若中130mm钢球下落到这块 矿石上，就要Ⅳ，=1×(150÷130)18=13次，这块 矿才被砸破碎。若中170mm钢球落到这块矿上， 只要肚=1×(150÷170)18=0．11次就被砸碎 了。剩余冲量继续冲击破碎其他矿块。若 中170mm钢球下落在粒度200mm的矿块上，只要 Ⅳ3=1次就将其破碎了。①150mm钢球需要Ⅳ2 =1×(170÷150)18=9．5次，m130mm钢球需要 Ⅳl=lx(170÷130)辐=125次下落才能把这块 粒度200mm的矿块破碎。 2．5钢球球径等于矿块最大粒度为佳 钢球球径适当，磨机的处理量，应随人磨矿 万方数据 许伟等：半自磨机钢球大小的研究 2007年4月第2期 石的粒度减小而增加。据上所述，钢球加大能大 幅度增加半自磨机的冲击破碎能力，究竟应装多 大钢球?目前，经常出现人磨原矿≥150mm块矿 较少，处理量反而少的现象。半自磨机人磨矿石 的粒度≥150mm占50％左右，矿石的平均粒度按 西150mm矿球计算，按3：2．5：2．5：2比例装入 中130mm、①110mm、中90mm、日田5mm钢球，钢球 的平均球径按中110mm计算，则矿石的平均体积 为钢球(150÷110)3=2．54倍，矿石的冲击破碎 能力为钢球35．3％×2．54=89．5％。半自磨机 的冲击破碎能力矿石占89．5％÷(1+89．5％)= 47．2％，接近钢球。出现人磨原矿粒度≥150mm 含量少，处理量减少的现象，说明钢球明显偏小。 若把钢球加大到等于最大矿块的自重质量，原矿 最大块度按啦40mm矿球计算，钢球球径应加大 至0d，=240×(3．1÷7．7)”3=177mm以上，应按 4：3：2：1比例，装中180mm、①160mm、中140mm、 中120mm钢球，平时补加中180mm钢球。钢球平 均球径加大到①170mm，矿石的平均体积只有钢 球(150÷170)3=69％，则矿石的冲击破碎能力 只有钢球(35．3×69)％=24．4％，则半自磨机冲 击破碎能力钢球占1÷(1+24．4％)=80．4％。 就不可能出现，入磨原矿粒度≥150rnJn含量少而 半自磨机处理量少的现象。钢球加大到 中180mm，半自磨机负荷基本不变，冲击破碎处理 量可增力Ⅱ47．2％+(1—47．2％)×(180÷130)3 —1=87％，处理量增加60％以上。若把钢球加 大到西240mm，处理量又可增加50％以上。将半 自磨机真正变成以大钢球为冲击破碎锤的圆筒 型冲击破碎机。 3大钢球运行状况分析 3．1钢球运动规律 文献[3]所述数据模型，按转速n=11．6r／ min，动态充填率吼=27％，筒体衬板平均厚度 117mm对应内半径民=4．15m，衬板谷底有效内 半径R。=4．19m，衬板凸包高160mm即衬板波峰 的回转半径R一4．03m。。查文献[4]，选取动态 安息角p=25。及其他有关系数，计算各质点得钢 球抛落的运动规律，得表1。 A。～E。为理论动态充填表面的起抛点 A。’、丑。’为凸包提升到动态安息角的起抛点 A叭、曰。。、B。。’一E。，为开始作自由抛落的点，组 成实际动态充填表面。 表1钢球矿石抛落规律 按表1绘制各质点抛落的轨迹如图1。 图1说明，用中180mm和衅40mm钢球在高 160mm的凸包推送下，其下落点都在日：与A：之 间，即在y坐标轴左右的动态充填表面上。若动 态充填率增加到吼=45％，同上计算各质点抛落 规律，绘制出图2。 由图2所示，钢球下落点更远离筒体壁。当 动态充填率田。≥27％，钢球不可能直接砸在筒体 衬板上。若钢球混合充填率太小，受凸包提升的 钢球，就有可能直接砸在筒体衬板上。在现场有 时听到钢球直接砸衬板的声音，就立即加大给矿 量，从而增加了混合充填率，钢球砸衬板的响声 也就消除了。 3．2钢球大小与筒体衬板磨损无关 筒体衬板的磨损是钢球矿石(浆)对其作相 对滑滚动，因摩擦而磨损的。磨损大小决定于接 一2】一 万方数据 总第162期 冶金设备 2007年4月第2期 A彦绘 I’f．＼掣 ≤‘N夏“＼＼tl。_27％_2．舌夕一＼＼ 制＼＼＼；堡：g 图1吼=27％钢球矿石运动轨迹示意图 铬膨 粉，A I＼弋淄 二／ I＼ 、一1署 ＼＼ 盯45％ ＼＼ 一2．o心a。． ＼、?＼≤2j 图2吼=45％钢球矿石运动轨迹示意图 触面上总的正压力和相对速度。即与总的混合 动态充填量及筒体衬板表面的速度有关。因此， 在钢球量相同、混合密度不变的情况下，不论钢 球大小，筒体衬板的磨损是不变的。 3．3钢球加大单耗降低 (接80页) 4结束语 改造后使用2年多以来，从未因密封阀的密 封效果而影响高炉的装料，取得了相当可观的经 济效益。 一22一 图5 Si橡胶密封圈截面图 装球量相同，钢球总的表面积与球径成反 比。钢球磨损的几率与总的表面积成正比。因 此单位时问钢球的消耗与球径成反比。若将 巾130mm钢球加大到中180mm钢球。钢球总的 表面积比：s，：．s：=[Ⅳ1(7rd。2)]：{Ⅳ2(利：2)}= (dl2：d22)(Ⅳl：Ⅳ2)=(d1：d2)2(dl：d2)一3=d2： d。。即S2=(130÷180)|S。。则单位时间钢球消 耗降低1一(130÷180)=27．8％。加上用 击180mm钢球处理量增加60％以上，同比钢球消 耗下降27．8％×1．6=44．4％，目前钢球单耗 O．5kg／t，用巾180mm钢球单耗下降到o．5×(1— 44．4％)=0．28kg／t左右。 4结束语 综上所述，半自磨机钢球由巾130mm加大为 巾180mm，不仅能确保安全正常运转，增加处理量 60％以上，是确保达产的露大举措，而且能降低 钢球单耗40％左右。若钢球逐步加大到与矿块 最大粒度相同的球径中240mm，既能与最大矿块 一样正常送人筒体，又能在负荷不变的情况下， 再增加处理量50％以上。比用中130mm钢球处 理量增加到1．4倍，其增产、节能、降耗的经济效 益更佳。 参考文献 [1]唐新民．提高磨机处理能力和能源利用率的研究．矿 山机械，2003(1)：16～19 [2]李国保，唐新民．球磨机钢球大小的试验研究．矿山机 械，2005(4)：12—14 [3]唐新民，吴照银．球磨机筒体衬板形状的理论探讨．矿 山机械，2005(1)：20—22 [4]徐灏．《机械设计手册》第一、二卷，北京：机械工业出 版社，2000 (收稿日期：2006—11—25) 参考文献 [1]严允进主编．《炼铁机械》．北京：冶金工业出版社， 2002 [2]徐善国主编．《机械工程材料》．大连：大连理工大学 出版社，1988 (收稿日期：2006一11—11) 万方数据 半自磨机钢球大小的研究 作者： 许伟， 杨黎升， 唐新民， 吴照银， Xu Wei， Yang Lisheng， Tang Xinmin， Wu Zhaoyin 作者单位： 许伟,Xu Wei(安徽农业大学工学院,合肥,230036)， 杨黎升,Yang Lisheng(铜都铜业冬瓜山 铜矿,安徽铜陵,244000)， 唐新民,Tang Xinmin(铜陵有色公司铜山矿,安徽铜陵,244000) ， 吴照银,Wu Zhaoyin(安徽铜陵学院机械工程系,安徽铜陵,244000) 刊名： 冶金设备 英文刊名： METALLURGICAL EQUIPMENT 年，卷(期)： 2007，(2) 被引用次数： 4次 参考文献(4条) 1.唐新民 提高磨机处理能力和能源利用率的研究[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-矿山机械 2003(01) 2.李国保.唐新民 球磨机钢球大小的试验研究[期刊论文]-矿山机械 2005(04) 3.唐新民.吴照银 球磨机筒体衬板形状的理论探讨[期刊论文]-矿山机械 2005(01) 4.徐灏 机械设计手册 2000 相似文献(8条) 1.期刊论文 吴照银.许伟.唐新民.Wu Zhaoyin.Xu Wei.Tang Xinming 半自磨机最佳充填率的探讨 -冶金设备 2007(5) 文章介绍了某铜矿Φ8.53×3.96m半自磨机实际混合充填率由18%增加到28%左右,处理量由200t/h增加到340t/h左右.按四维破磨理论分析,当实际混 合充填率≤28%会产生钢球直接砸筒体衬板,造成处理量低,能耗极高.提出装钢球120t不变,实际混合充填率由28%增加到处理能力最大能源利用率最高的 最佳实际混合充填率50%左右,其处理量又由340t/h增加到670t/h左右.半自磨用电单耗由实际混合充填率20%左右的14.6kWh/t下降到7.0kWh/t左右,节电 50%以上. 2.期刊论文 李冬.方勋.过仕民.何国勇.Li Dong.Fang Xun.Guo Shimin.He Guoyong 大型半自磨机在冬瓜山选矿厂 应用及研究初探 -金属矿山2005(z2) 介绍了国内首次引进大型半自磨机在冬瓜山选矿厂项目中的应用及该设备的技术特点.对该设备在试生产期间出现的处理能力不高的问题及原因进行 了分析,并对所采取的工艺及设备方面的改进措施作了阐述,通过改换钢球类型、清理碎钢球、开砾石窗、修理衬板卷边等措施有效解决了半自磨机排矿 不畅的问题,使半自磨机的处理能力由250t/h提高至400t/h,半自磨排矿粒度也有较大的改善. 3.会议论文 李冬.方勋.过仕民.何国勇 大型半自磨机在冬瓜山选矿厂应用及研究初探 2005 介绍了国内首次引进大型半自磨机在冬瓜山选矿厂项目中的应用及该设备的技术特点.对该设备在试生产期间出现的处理能力不高的问题及原因进行 了分析,并对所采取的工艺及设备方面的改进措施作了阐述,通过改换钢球类型、清理碎钢球、开砾石窗、修理衬板卷边等措施有效解决了半自磨机排矿 不畅的问题,使半自磨机的处理能力由250t/h提高至400t/h,半自磨排矿粒度也有较大的改善. 4.期刊论文 A·B·波尔特尼可夫.张兴仁.李长根 强化铜矿石的自磨过程 -国外金属矿选矿2008,44(6) 介绍了提高硫化铜矿石自磨和半自磨过程处理能力的方法,1)从自磨机中,分离出粒度较大的难磨物料,并对它再破碎;2)向磨机简体中添加钢球,提高 磨矿介质的密度;3)同时向磨机中添加钢球及将粒度较大的难磨物料从磨机中排出和再破碎;4)减小最后一段破碎回路的筛分机筛孔尺寸.并叙述了使用这 些措施后所获得的效果. 5.期刊论文 唐新民.周德先.Tang Xinmin.Zhou Dexian 冬瓜山铜选厂半自磨生产现状及探讨 -金属矿山2005(z2) 介绍了冬瓜山铜选厂,按瑞典SVEDALA公司,充填率在η=9.5%～20.7%状况下做的小批量半自磨试验结果.选用瑞典进口的φ28 ft×13 ft(1 ft=0.304 8 m)半自磨机.自2004年试生产以来,一直未达产,用电单耗极高.按四维碎磨理论分析,转速由n=11r/min加快到超临界转速12%,n=16.5 r/min;充填率由 η=26%增加到η=65%左右,钢球由φ125 mm加大到φ175 mm.同比,处理量由250 t/h增加到1 800t/h以上,用电单耗由13 kW·h/t下降为3 kW·h/t左右. 6.会议论文 唐新民.周德先 冬瓜山铜选厂半自磨生产现状及探讨 2005 介绍了冬瓜山铜选厂,按瑞典SVEDALA公司,充填率在η=9.5﹪~20.7﹪状况下做的小批量半自磨试验结果.选用瑞典进口的 φ28ft×13ft(1ft=0.3048m)半自磨机.自2004年试生产以来,一直未达产,用电单耗极高.按四维碎磨理论分析,转速由n=11r/min加快到超临界转速 12﹪,n=16.5r/min;充填率由η=26﹪增加到η=65﹪左右,钢球由φ125mm加大到φ175mm.同比,处理量由250t/h增加到1800t/h以上,用电单耗由 13kW·h/t下降为3kW·h/t左右. 7.期刊论文 曹成刚.唐新民.唐少兵 提高φ1.8 m×3 m磨机生产能力的研究与实践 -磷肥与复肥2002,17(6) φ1.8 m×3 m双仓磨机处理磷矿石,按溢流磨机 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 装填磨料时,进料仓装钢球,出料仓装钢棒,磨料综合充填率35%～40%,处理磷矿量3 t/h左右.将其 改造为双仓格子溢流型,使磨料综合充填率增加到55%～60%,处理量达6 t/h以上.在磨料综合充填率38%左右时,实耗功率最高160 kw,随磨料综合充填率不 断增加而减少到130 kw.验证了四维破磨理论及其计算公式.为设计和改造各种磨机、半自磨机和开发碎磨机提供依据. 8.会议论文 唐新民.吴照银.廖安生 铜山矿破磨生产 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的研究——新型Φ3．2×3．6m溢流球磨机方案 2009 文章简述铜山矿常规三段一闭路破碎加球磨方案,不如半自磨加球磨方案。从分析冬瓜山铜矿半自磨机过粉碎现象,提出用给送料器和出料器的专利 ,改造为新型Φ3.2×3.6m溢流球磨机,转速加快到23.8r/min和钢球直径加大到Φ240mm,单台完成铜山矿破磨生产任务的方案,并用“四维破磨理论”论证 产品粒度达标和处理量达产。它与常规破磨方案相比,不仅工程总投资节省1000万元,而且全年可节能降耗经济效益逾740万元。 引证文献(4条) 1.曹成钢.唐新民.古建宏.廖安生 破磨生产流程设备现状与节能改造[期刊论文]-矿山机械 2009(23) 2.唐新民.古建宏.廖安生 破粉碎生产流程设备现状与节能途径[期刊论文]-中国非金属矿工业导刊 2009(3) 3.唐新民.郑生颜.曹成刚 安庆铜矿φ3.2 m×4.5 m格子球磨机节能改造[期刊论文]-矿山机械 2008(23) 4.吴照银.许伟.唐新民 半自磨机最佳充填率的探讨[期刊论文]-冶金设备 2007(5) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_yjsb200702005.aspx 授权使用：西安交通大学(xajtdx)，授权号：82aa96fc-9bf4-48ce-9827-9e6b017c0c09 下载时间：2011年1月14日