CN102172555A - 确定棒磨机棒径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定棒磨机棒径的方法，属矿石粉碎、磨细技术领域。本发明方法的具体步骤如下：①将待磨矿石测定矿石的单轴抗压强度σ_压，作为确定精确棒径提供力学依据；②对棒磨机的给矿物料进行粒度筛析，确定95％过筛的粒级d′_f及平均粒度③将棒磨机的实际工作条件，转换为相同条件下球磨机的工作条件，并采用球径半理论公式(C.G.S制)计算在此条件下的球径；④根据破碎经验及钢棒的磨矿特征对计算出来的球径进行修正，用公式D_R-opt＝(0.48□0.5)D′b计算出所需棒径。⑤用大于和小于D_R-opt进行磨矿对比试验，根据磨碎结果确定棒磨机精确棒径。本发明与现有技术相比，具有方法简易方便，计算结果精确，试验周期减少，工人的劳动强度低的优点。

Description

确定棒磨机棒径的方法

技术领域：

本发明涉及一种确定棒磨机棒径的方法，属矿石粉碎、磨细技术领域。

背景技术：

棒径是影响棒磨机磨矿的一个重要因素。棒径过大，单棒回落时所具有的能量便会超过被击中岩块所需的破碎功，造成大量的能量过剩而引起能耗浪费或断棒。棒径过小，单棒的质量及其回落时所具有的机械能较小，达不到被磨碎岩块所需要的破碎功使岩块破碎。同时，磨不碎粗块的存在，会改变磨棒的空间位置关系由平行变为斜交，磨棒间的线接触关系也相应地变为点接触。这样便会引起其他磨棒排列的紊乱，造成乱棒。当磨棒回落时，便不再是砸在岩块上，而是砸在下面歪斜的磨棒上，形成磨棒与磨棒直接撞击，导致磨棒断裂。由此可见，棒径过大或过小都会引起乱棒或断棒的发生。在棒磨过程中，乱棒或断棒的发生，不仅起不到磨矿作用，还会造成磨矿介质单耗增高。而且在棒磨机的操作方面，由于钢棒的单棒质量较重，例如棒径为100mm，长为4m的钢棒质量

在工业生产中，棒磨机的补加棒，至少需要2名工人配合吊车进行操作，这为棒磨机钢棒的改装及补加带来了很大的困难。因此需要根据矿石性质，精确确定棒磨机的棒径，降低因改装及补加棒给工人带来的劳动强度。

目前，用来确定棒磨机棒径常见的方法有：

(1)奥列夫斯基公式

d_R-opt＝(15□20)d^0.5mm    (A)

式中：d_R-opt-棒径，mm；

d-给矿粒度，mm。

(2)榜德公式

$d_{R-\mathrm{opt}}=2.08\left(\frac{{\mathrm{\δW}}_{\mathrm{IR}}}{\mathrm{\ψ}\sqrt{D}}\right)\·{\left(d_{80}\right)}^{\frac{4}{3}}\mathrm{mm}---\left(B\right)$

式中：d_R-opt-棒径，mm；

δ-被磨物料密度；

W_IR-棒磨机功指数；

ψ-磨机转速率，％；

D-磨机内径，m；

d₈₀-按80％物料过筛计的磨机给料粒度，μm。

影响棒径的因素较多，而公式(A)只考虑到给矿粒度一个因素，存在较大的误差，计算出来的棒径也就不精确。公式(B)虽然增加了影响棒径的五个影响因素，即物料的密度、强度、给矿粒度、磨机直径及磨机转速。计算的结果要比公式(A)精确得多。但计算结果还是会有较大的误差。而且公式(B)在我国厂矿中应用也不方便，一是式子中含有功指数W_IR，我国选矿厂多数没有功指数W_IR的资料，要补这种资料又耗费较多，我国选矿厂多数只有普氏硬度系数f值。二是它们的给矿粒度d₈₀用的是80％过筛粒度，单位为μm，而我国长期是使用95％的过筛粒度，单位是mm或cm。而且它们的经验系数是在国外的经验中总结出来的，国外的磨机直径大，直径大的磨机中棒的位能大，能弥补棒径较小的不足。我国磨机直径较小，需要的棒径较大。因此，上述两个经验公式不适合我国用来计算棒径。

发明内容：

发明目的在于提供一种能使棒径较为精确，更接近实际的确定棒磨机棒径的方法。

本发明的确定棒磨机棒径的方法的具体步骤如下：

①将待磨矿石测定矿石的单轴抗压强度σ_压，作为确定精确棒径提供力学依据；

②对棒磨机的给矿物料进行粒度筛析，确定95％过筛的粒级d′_f及平均粒度

③将棒磨机的实际工作条件，转换为相同条件下球磨机的工作条件，并采用球径半理论公式(1)计算在此条件下的球径。

(C.G.S制)    (1)

式中，D′_b——所需钢球直径；

ψ——为磨机转速率；

σ_压——为矿石的抗压强度，σ_压＝100f，f为岩矿的普氏硬度系数；

ρ′_e——钢球的有效密度，ρ′_e＝ρ_s-ρ_n，ρ_s为钢球密度，ρ_n为矿浆密度，g/cm³，ρ_n＝δ_t/[C+δ_t(1-C)]，δ_t为矿石密度，C为矿浆质量百分浓度；

D′₀——为球荷“中间缩聚层”直径，D₀＝2R₀，

其中R₁和R₂分别为磨机内最外层和最内层直径，K＝R₂/R₁，K与转速率及充填率有关，由相应专著提供的资料中选取；

d′_f——为磨机给矿粒度(95％过筛计的最大粒度)；

K_c——为其他影响因素的综合修正系数，由相应专著提供的资料中确定，无单位。

④根据破碎经验及钢棒的磨矿特征对计算出来的球径进行修正，用公式(2)计算出所需棒径。

D_R-opt＝(0.48□0.5)D′_b    (2)

当平均粒度小于20mm时，修正系数取0.48，D_R-opt＝0.48D′_b

当平均粒度大于20mm时，修正系数取0.5，D_R-opt＝0.5D′_b

⑤实验室扩大试验验证。根据计算结果用大于和小于D_R-opt进行磨矿对比试验。用+0.9mm，-0.3mm粒级的产率判断棒磨机磨碎粗粒和产生合格粒级的能力，根据磨碎结果确定棒磨机精确棒径。

⑥工业应用，根据步骤⑤确定的最大棒径直接进入工业应用。

在工业应用中，采用①～④步骤来确定工业棒磨机所需的最大棒径。但在有试验条件的情况下，还需采用⑤⑥步骤来进一步验证①～④步骤确定的棒径是否是最佳棒径，为工业应用中选择棒径的依据，使确定的棒径更接近实际。

3.与公知技术相比具有的优点及积极效果

①确定方法简易方便。计算中涉及的参数：σ_压、d′_f、矿石比重δ_t、矿浆浓度C、磨机有效直径D、磨机转速ψ等，通过简单测试方法或查阅相关资料获得计算参数。公式(B)的计算方法中榜德功指数W_IR的测定试验冗长复杂，工作量大。

②确定方法考虑了影响棒磨机磨矿的多个因素，计算出的结果更精确。影响棒径的因素与影响球径的因素差不多，因此，计算方法中采用对球径半理论公式计算结果修正后再得出棒径的方法是可行的，结算结果比较接近选厂棒磨机的实际棒径。

③减少了试验周期，降低工人的劳动强度。在试验过程中只需根据计算出的棒径值D_R-opt，设置大于或小于D_R-opt的钢棒进行试验验证。比没有目的，随意选取棒径试验，工作强度要低很多。长45cm的钢棒，Φ100、Φ90、Φ85、Φ80、Φ75、Φ60的单棒重量分别为27.5kg、22.3kg、19.9kg、17.6kg、15.5kg、9.9kg，如果每种钢棒都要进行试验，劳动强度很大，若知道了D_R-opt，只要进行三组试验进行比对验证就行。

具体实施方式：

实施例按照发明内容部分描述的步骤进行。具体如下：

中铝河南分公司氧化铝二厂处理的矿石为铝土矿，粗磨机为D×L3.6×5.0米棒磨机，转速率ψ＝65％，充填率矿石比重2.95g/cm³，矿浆浓度C＝75％。计算出在此磨矿条件下的最大棒径。

①实测矿石的单轴抗压强度σ＝1028.89kg/cm²，弹性模量E＝5.268×10⁵kg/cm²，泊松比μ＝0.225，为中硬、性脆矿石。

②将棒磨机的给矿进行粒度筛析，计算出95％过筛的最大粒度d′_f为40mm，平均粒度

③将棒磨机的实际工作条件转换为计算D×L3.6×5.0米球磨机，在转速率ψ＝65％、充填率

矿石比重2.95g/cm³、σ_压＝1028.89kg/cm²，矿浆浓度C＝75％的磨矿条件下的球径。将上述条件带入公式(1)计算出所需球径D′_b＝158.3mm。

④对计算出的球径进行修正，用公式(2)计算出所需的最大棒径D_R-opt。

平均粒度为21mm，修正系数取0.5，D_R-opt＝0.5D′_b＝158.3×0.5＝79.15mm

氧化铝二厂棒磨机所需的最大棒径为80mm。

⑤实验室扩大试验验证

对步骤④中确定的棒径进行实验室扩大试验。采用D×L450×450mm磨机，将转速调至42转/分。按计算，D×L450×450mm磨机的临界转速为63.3转/分，模拟现厂棒磨机转速率65％计算，转速n应为41.15转/分。试验用棒分别采用Φ100、Φ90、Φ85、Φ80、Φ75、Φ60mm六种棒，试验用棒均锯成45cm长度的。每种棒控制装载量140kg左右，与现厂的装棒充填率相当。将棒磨机给矿分成8份，经摸索试验磨碎15分钟，控制产品细度-200目±35％。将各种棒径的磨矿产品进行筛析然后进行比较。试验结果如表2所示。(为了使试验更具有代表性，选择了多组棒径进行试验)

表7.1不同棒径的磨碎效果

通过各种棒径的产率、新生级别的生产能力的比较，棒径为Φ75mm的磨矿选择性较强。确定棒径为Φ75mm的钢棒为棒磨机磨矿的最大棒径。

⑥工业应用。由于实验室试验的磨机较小，棒径的长度较短，在工业应用中，应适当放大尺寸，采用Φ80mm钢棒。

Claims (1)

1.一种确定棒磨机棒径的方法，其特征在于确定棒磨机棒径的具体步骤如下：

①将待磨矿石测定矿石的单轴抗压强度σ_压，作为确定精确棒径提供力学依据；

②对棒磨机的给矿物料进行粒度筛析，确定95％过筛的粒级d′_f及平均粒度

③将棒磨机的实际工作条件，转换为相同条件下球磨机的工作条件，并采用球径半理论公式(1)计算在此条件下的球径。

(C.G.S制)(1)

式中，D′_b——所需钢球直径；

ψ——为磨机转速率；

σ_压——为矿石的抗压强度，σ_压＝100f，f为岩矿的普氏硬度系数；

ρ′_e——钢球的有效密度，ρ′_e＝ρ_s-ρ_n，ρ_s为钢球密度，ρ_n为矿浆密度，g/cm³，ρ_n＝δ_t/[C+δ_t(1-C)]，δ_t为矿石密度，C为矿浆质量百分浓度；

D′₀——为球荷“中间缩聚层”直径，D₀＝2R₀，

其中R₁和R₂分别为磨机内最外层和最内层直径，K＝R₂/R₁，K与转速率及充填率有关，由相应专著提供的资料中选取；

d′_f——为磨机给矿粒度(95％过筛计的最大粒度)；

K_c——为其他影响因素的综合修正系数，由相应专著提供的资料中确定，无单位；

④根据破碎经验及钢棒的磨矿特征对计算出来的球径进行修正，用公式(2)计算出所需棒径：

D_R-opt＝(0.48□0.5)D′_b    (2)

当平均粒度小于20mm时，修正系数取0.48，D_R-opt＝0.48D′_b；

当平均粒度大于20mm时，修正系数取0.5，D_R-opt＝0.5D′_b；

⑤实验室扩大试验验证：根据计算结果用大于和小于D_R-opt进行磨矿对比试验；用+0.9mm，-0.3mm粒级的产率判断棒磨机磨碎粗粒和产生合格粒级的能力，根据磨碎结果确定棒磨机精确棒径。